風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

1、建設(shè)項(xiàng)目必須符合的總要求

風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室是要求建設(shè)一個(gè)符合風(fēng)力發(fā)電專業(yè)和實(shí)際風(fēng)電專業(yè)教學(xué)要求的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括具有無級(jí)可變風(fēng)速及可任意連續(xù)可變風(fēng)向的模擬風(fēng)力源系統(tǒng)（與并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套實(shí)驗(yàn)）和三組無級(jí)可變風(fēng)速及60度連續(xù)可變風(fēng)向的模擬風(fēng)力源系統(tǒng)（與小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配套實(shí)驗(yàn)）。由一套采用主動(dòng)偏航齒輪驅(qū)動(dòng)形式的、模擬大型變槳距變速恒頻風(fēng)力異步雙饋發(fā)電機(jī)組、雙PWM變流器、電氣測(cè)控柜和中控臺(tái)構(gòu)成的風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，以及由三套小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和配套儀器儀表所組成的一個(gè)符合大、小型風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求的綜合風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室，以滿足學(xué)生教學(xué)實(shí)訓(xùn)要求。同時(shí)需要系統(tǒng)地考慮教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的要求并具一定的特色。所以本建設(shè)項(xiàng)目具體實(shí)施的投標(biāo)單位，不僅要吸收目前并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的新技術(shù)，還應(yīng)緊密結(jié)合教學(xué)的實(shí)際，必須全面滿足完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的要求，模擬風(fēng)場(chǎng)與變槳距異步雙饋發(fā)電機(jī)組必須符合教學(xué)要求的實(shí)際原形的物理模擬標(biāo)準(zhǔn)。要能夠觀察到各種工況的物理過程，獲得明確的物理概念，可以探索到現(xiàn)象的本質(zhì)極其變化的基本規(guī)律，在教學(xué)實(shí)訓(xùn)中可使風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室的作用和功能得到進(jìn)一步的拓展，能夠進(jìn)行典型系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)，應(yīng)符合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的可測(cè)試性和可操作性。

2、對(duì)模擬風(fēng)場(chǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本要求

以風(fēng)能為動(dòng)力的發(fā)電設(shè)備，稱為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。在實(shí)際風(fēng)電工程中，安裝在風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力風(fēng)能是自然風(fēng)，風(fēng)的速度和方向是不斷變化的，而功率與風(fēng)速的立方成正比。因此在實(shí)驗(yàn)室的室外模擬風(fēng)場(chǎng)中必須設(shè)計(jì)建設(shè)一個(gè)連續(xù)可變風(fēng)速及可任意連續(xù)可變風(fēng)向的模擬風(fēng)力源系統(tǒng)。

在室外模擬風(fēng)場(chǎng)中安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求是采用300W小型風(fēng)力發(fā)電組，整個(gè)風(fēng)場(chǎng)用金屬網(wǎng)隔離。

在室內(nèi)安裝的并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求設(shè)計(jì)制造成采用主動(dòng)偏航齒輪驅(qū)動(dòng)形式的、由變槳距風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱和異步雙饋發(fā)電機(jī)組等構(gòu)成風(fēng)電主機(jī)，風(fēng)速和風(fēng)向信號(hào)取自于室外模擬風(fēng)場(chǎng)的模擬風(fēng)力源系統(tǒng)，變槳距調(diào)節(jié)信號(hào)取自于發(fā)電機(jī)功率。

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力采用直流調(diào)速電機(jī)，直流調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速與室外模擬風(fēng)場(chǎng)中測(cè)得的風(fēng)速成正比。

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能，通過電纜經(jīng)模擬箱式變電站將其電壓由0.69KV模擬升至10KV后，是經(jīng)架空線路或電纜模擬輸送到風(fēng)電場(chǎng)的變電所。3、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本要求

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功能是將風(fēng)中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，輸送到電網(wǎng)中。要求并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的在設(shè)定的模擬風(fēng)況和電網(wǎng)條件下能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

3.1、并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)

分為風(fēng)輪、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、塔筒和基礎(chǔ)等幾個(gè)部分。

經(jīng)過調(diào)研和綜合分析，為了符合風(fēng)力發(fā)電專業(yè)和實(shí)際并網(wǎng)型風(fēng)電工程的教學(xué)要求，本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造要求是：采用三葉片（葉片長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地允許條件取）圍繞葉片縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的變槳距風(fēng)輪機(jī)，具有主動(dòng)偏航齒輪驅(qū)動(dòng)功能，采用雙饋異步發(fā)電機(jī)。

底盤上安裝除了控制器以外的機(jī)組主要部件。

塔架支撐底盤達(dá)到1M的高度，筒內(nèi)安置發(fā)電機(jī)和控制器之間的動(dòng)力電纜、控制和通信電纜，塔架結(jié)構(gòu)采用筒形。基礎(chǔ)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的地質(zhì)情況和塔架筒形結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)。其中心預(yù)置與塔架連接的基礎(chǔ)部件，保證將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組牢牢固定在基礎(chǔ)上。

3.2、并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

由傳動(dòng)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)與制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制與安全系統(tǒng)等組成。

傳動(dòng)系統(tǒng)：包括主軸、齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)。輪轂與主軸固定連接，將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩傳遞給齒輪箱。也可將主軸與齒輪箱的輸入軸合為一體。由于模擬大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速可考慮在0～30r/min范圍內(nèi),通過齒輪箱增速經(jīng)高速軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

偏航系統(tǒng)：偏航系統(tǒng)要求跟蹤風(fēng)向的變化，驅(qū)動(dòng)機(jī)艙圍繞塔架中心線旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)輪掃掠面與風(fēng)向保持垂直。將模擬風(fēng)向信號(hào)經(jīng)傳感器發(fā)給控制器，經(jīng)過與風(fēng)輪的實(shí)際方位進(jìn)行比較后，發(fā)出指令給偏航電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)小齒輪沿著與塔架頂部固定的大齒圈移動(dòng)，經(jīng)過偏航軸承使機(jī)艙傳動(dòng)，直到風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)模擬風(fēng)向后停止。

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液壓系統(tǒng)：要求為油缸和制動(dòng)器提供驅(qū)動(dòng)壓力。液壓系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、油泵、油箱、過濾器、管路及各種液壓閥等組成。油缸主要是用于驅(qū)動(dòng)變槳距風(fēng)輪的變距機(jī)構(gòu)。

制動(dòng)系統(tǒng)：本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求設(shè)置空氣動(dòng)力制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)兩部分。要求變槳距風(fēng)輪能處于順槳位置時(shí)模擬利用空氣阻力使風(fēng)輪減速或停機(jī)的狀態(tài)，以便顯示空氣動(dòng)力制動(dòng)原理。要求在齒輪箱的高速輸出軸上設(shè)置的盤式制動(dòng)器，進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)要讓機(jī)組停機(jī)，首先采用模擬空氣制動(dòng)，由原動(dòng)機(jī)減速來模擬風(fēng)輪減速，再采用機(jī)械制動(dòng)使風(fēng)輪停轉(zhuǎn)。

發(fā)電機(jī)：將風(fēng)輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求采用雙饋異步發(fā)電機(jī)。當(dāng)模擬風(fēng)速增加使齒輪箱高速輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá)到異步發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，機(jī)組并入電網(wǎng)，向電網(wǎng)送電。模擬風(fēng)速繼續(xù)增加，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速也略為升高，增加輸出功率。達(dá)到額定模擬風(fēng)速后，通過風(fēng)輪葉片的調(diào)節(jié)，模擬穩(wěn)定在額定功率不再增加。反之模擬風(fēng)速減小，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，則從電網(wǎng)吸收電能，處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，經(jīng)過適當(dāng)延時(shí)后脫開電網(wǎng)。

控制系統(tǒng)：包括控制和監(jiān)測(cè)兩部分，控制部分要求有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制�？稍诂F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)控制，自動(dòng)控制要求在無人值守的條件下實(shí)施運(yùn)行人員設(shè)置的控制策略，保證機(jī)組正常安全運(yùn)行。監(jiān)測(cè)部分將各種傳感器采集到的數(shù)據(jù)送到控制器，經(jīng)過處理作為控制參數(shù)或作為原始記錄儲(chǔ)存起來，在機(jī)組控制的顯示屏上可以查詢，也應(yīng)送到實(shí)驗(yàn)室中央控制室的電腦系統(tǒng)。

安全系統(tǒng)：要保證機(jī)組在發(fā)生非正常情況時(shí)立即停機(jī)，風(fēng)輪被制動(dòng)停止旋轉(zhuǎn)。4、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)的要求

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求提供一個(gè)功率曲線圖，橫坐標(biāo)是風(fēng)速，縱坐標(biāo)是機(jī)組的輸出功率。功率曲線主要分為上升和穩(wěn)定兩部分，機(jī)組開始向電網(wǎng)輸出功率時(shí)的模擬風(fēng)速稱為切入風(fēng)速。隨著模擬風(fēng)速的增大，輸出功率上升，輸出功率大約與風(fēng)速的立方成正比，達(dá)到額定功率值時(shí)的風(fēng)速稱為額定風(fēng)速。此后模擬風(fēng)速再增加，由于風(fēng)輪的調(diào)節(jié)，功率保持不變。5、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組布局和中心位置的要求

投標(biāo)建設(shè)廠家首先論證總體設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求，以現(xiàn)有技術(shù)確定機(jī)組、布局，確定所設(shè)計(jì)模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的幾何尺寸、重量和性能等基本特性。

5.1、整機(jī)總體布置

整機(jī)各部件、各系統(tǒng)、附件和設(shè)備等布置要求合理、協(xié)調(diào)、緊湊，保證正常工作和便于維護(hù)等要求，并考慮有效合理的重心位置。

6、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪總體參數(shù)的要求

6.1、風(fēng)輪葉片數(shù)B

由于三葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和輸出功率較平穩(wěn)，本并網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)采用三葉片風(fēng)輪。6.2、風(fēng)輪直徑D

風(fēng)輪直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地限制考慮盡量取長(zhǎng)（并網(wǎng)機(jī)組的風(fēng)輪葉片長(zhǎng)度縮短）。6.3、設(shè)計(jì)風(fēng)速

V1

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的平均毛呢風(fēng)速和頻度，按實(shí)際工程型機(jī)組的范圍進(jìn)行。6.4、尖速比λ

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用變槳距的風(fēng)輪葉片，要求在風(fēng)輪起動(dòng)時(shí)，變距角要能調(diào)節(jié)到較大值，隨著風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的增加逐漸減小。要求根據(jù)風(fēng)輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來選擇齒輪箱傳動(dòng)比，最后再用公式λ=RΩ/V進(jìn)行尖速比的計(jì)算，確定其設(shè)計(jì)參數(shù)。

6.5、其他

塔筒高度建議取1米，風(fēng)輪中心高度是指風(fēng)輪中心離安裝處地面的高度，風(fēng)輪中心離地高度應(yīng)根據(jù)風(fēng)輪機(jī)在機(jī)架上的布置而定。

7、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)特性的要求

要求具有良好的動(dòng)力學(xué)特性，足夠的動(dòng)力穩(wěn)定性裕度，可接受的風(fēng)輪及機(jī)體振動(dòng)載荷以及低的水平振動(dòng)。

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要應(yīng)考慮動(dòng)載荷、振動(dòng)及動(dòng)力穩(wěn)定性等三個(gè)方面。7.1動(dòng)載荷

2浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力考慮在模擬風(fēng)力源系統(tǒng)風(fēng)能的作用下通過傳感系統(tǒng)控制并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，原動(dòng)機(jī)要求能模擬作用于風(fēng)輪葉片上的周期性氣動(dòng)載荷引起的動(dòng)響應(yīng)，因此在機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)、結(jié)合發(fā)電方面應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的展示。

7.2振動(dòng)

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除風(fēng)輪外，電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)及其支撐結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)都應(yīng)考慮減輕振動(dòng)問題。7.3動(dòng)力穩(wěn)定性

為了保證并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在使用中不出現(xiàn)整機(jī)動(dòng)力不穩(wěn)定性，就要求機(jī)組在其整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)不存在整機(jī)動(dòng)力不穩(wěn)定區(qū)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開車時(shí)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速總是從零開始加速，因而這個(gè)工作轉(zhuǎn)速范圍也就是從零一直到最大轉(zhuǎn)速。此外，為了保證一定的安全裕度，要求整機(jī)動(dòng)力不穩(wěn)定區(qū)的下邊界不低于最大轉(zhuǎn)速的120%。8、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)可靠性的要求

可靠性是并網(wǎng)型模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本質(zhì)量標(biāo)志，是風(fēng)電教學(xué)實(shí)訓(xùn)質(zhì)量的重要組成部分�？煽啃允莵碜栽O(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)、設(shè)計(jì)制造可靠性是影響實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可靠性的重要因素，因此要求投標(biāo)單位必須進(jìn)行認(rèn)識(shí)的設(shè)計(jì)和制造。9、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

并網(wǎng)型模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括葉片、輪轂、偏航系統(tǒng)、主軸、主軸承、齒輪箱、剎車系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)艙及塔架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

9.1并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則

9.1.1技術(shù)性盡可能采用成熟的新技術(shù)、新材料、新工藝，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滿足總體設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。9.1.2經(jīng)濟(jì)性綜合考慮包括模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成本、運(yùn)行及維護(hù)成本。

9.1.3可靠性應(yīng)該科學(xué)、合理的綜合考慮技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，最終滿足可靠性指標(biāo)。9.2并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般要求

部件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是選擇部件的結(jié)構(gòu)形式，布置結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件、確定構(gòu)件的尺寸參數(shù)等。在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，繪制出全部的工程圖。

9.2.1強(qiáng)度、剛度要求：機(jī)艙底盤平臺(tái)、葉片、塔架等各受力構(gòu)件及其組合部件必須能承受相應(yīng)狀態(tài)載荷的足夠強(qiáng)度、剛度。

9.2.2動(dòng)力學(xué)要求：區(qū)別于一般機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)部件所受載荷是交變載荷，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮質(zhì)量、剛度分布對(duì)構(gòu)件、整機(jī)的固有特性的影響，使得部件、整機(jī)的固有頻率避開激振力頻率，降低動(dòng)應(yīng)力水平、提高部件以及整機(jī)的壽命和可靠性。

9.2.3工藝性要求：結(jié)構(gòu)的工藝性是指在具體生產(chǎn)條件對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能使其在生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)的可能性程度。9.3對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求

由于建設(shè)經(jīng)費(fèi)有限，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)從各種可能的多個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面尋求滿足設(shè)計(jì)要求的最好方案，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既滿足強(qiáng)度、剛度、工藝性要求而又使得結(jié)構(gòu)重量輕、制造成本低。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要不斷改變?cè)O(shè)計(jì)變量，使之按教學(xué)實(shí)訓(xùn)要求的方面變化，因此，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是一個(gè)分析→設(shè)計(jì)→再分析→再設(shè)計(jì)的過程。

要形成使總體、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)一體化的設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)過程，要同時(shí)考慮大量復(fù)雜的條件，以達(dá)到結(jié)構(gòu)可靠性要求和優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

建議考慮下述兩種設(shè)計(jì)方法：

一是根據(jù)載荷及功能要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二是根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行載荷校核。

10、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體布置及動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

10.1對(duì)機(jī)組總體布置的要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)及偏航系統(tǒng)和機(jī)艙底盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，采用當(dāng)前最流行的一字型或一字型的改變型。10.2、對(duì)輪轂的要求

輪轂是聯(lián)接葉片與主軸的重要部件，它承受了風(fēng)力作用在葉片上推力、扭矩、彎矩及陀螺力矩。風(fēng)輪輪轂傳遞風(fēng)輪的力和力矩到后面的機(jī)械結(jié)構(gòu)中去。它是影響風(fēng)機(jī)性能和質(zhì)量的關(guān)鍵部件。

3浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

并網(wǎng)型模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂的形狀要求采用三通型輪轂或三角形輪轂。輪轂的結(jié)構(gòu)要求采用鑄造結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu)，材料要求采用鑄鋼或高強(qiáng)度球墨鑄鐵。

10.3、對(duì)主軸的要求

在并網(wǎng)型模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，主軸承擔(dān)了支撐輪轂處傳遞過來的各種負(fù)載的作用，并將扭矩傳遞給增速齒輪箱，將軸向推力、氣動(dòng)彎矩傳遞給機(jī)艙、塔架。

在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)將主軸盡量設(shè)計(jì)的保守一些。主軸的主要結(jié)構(gòu)一般有挑臂梁結(jié)構(gòu)和懸臂梁結(jié)構(gòu)兩種，本并網(wǎng)型模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求采用三點(diǎn)式支撐的懸臂梁結(jié)構(gòu)主軸，懸臂梁結(jié)構(gòu)主軸上的一個(gè)支撐由軸承架支撐；另一支撐由齒輪箱支撐。這種結(jié)構(gòu)的前支點(diǎn)為剛性支撐，后支點(diǎn)（齒輪箱）為彈性支撐，能夠吸收突變負(fù)載。

10.3.1.主軸的材料選用：由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸受力復(fù)雜，要求選用優(yōu)質(zhì)鋼材。

10.3.2.軸靜強(qiáng)度的安全系數(shù)校核軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸的短時(shí)最大載荷（包括動(dòng)載荷和沖擊載荷）來計(jì)算的。校核的目的是保證軸對(duì)塑性變形的抵抗能力。

10.4、對(duì)聯(lián)軸器的要求

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，常采用剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器（或萬向聯(lián)軸器）兩種方式。剛性聯(lián)軸器常用在對(duì)中性好的二軸的聯(lián)接，而彈性聯(lián)軸器則可以為二軸對(duì)中性較差時(shí)提供二軸的聯(lián)接，更重要的是彈性聯(lián)接器可以提供一個(gè)彈性環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)可以吸收軸系因外部負(fù)載的波動(dòng)而產(chǎn)生的額外能量。

在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中要求在低速軸端（主軸與齒軸箱低速軸聯(lián)接處）選用剛性聯(lián)軸器，可考慮選用脹套式聯(lián)軸器、柱銷式聯(lián)軸器等。在高速軸端（發(fā)電機(jī)與齒輪箱高速軸聯(lián)接處）要求選用彈性聯(lián)軸器（或萬向聯(lián)軸器），可考慮選用輪胎聯(lián)軸器，或十字節(jié)聯(lián)軸器。

10.5、對(duì)機(jī)械剎車的要求

機(jī)械剎車是一種制動(dòng)式減慢旋轉(zhuǎn)負(fù)載的裝置，要求制動(dòng)可靠。

機(jī)械剎車根據(jù)作用方式可以分為氣動(dòng)液壓、電磁、電液、受動(dòng)等形式。按工作狀態(tài)制動(dòng)器可分為常閉式和常開式。常閉式制動(dòng)器靠彈簧或重力的作用經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，而機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，則用人力或松閘器使制動(dòng)器松閘；與此相反，常開式制動(dòng)器經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，只有施加外力時(shí)才能使其緊閘。

在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中具體方式可由生產(chǎn)廠家確定，建議采用常閉式制動(dòng)器。11、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙除了承擔(dān)容納所有機(jī)械部件外，還承受所有外力（包括靜負(fù)載及動(dòng)負(fù)載）的作用。對(duì)機(jī)艙的強(qiáng)度及剛度的要求將更為苛刻，特別是對(duì)機(jī)艙底盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高，本模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙底盤在確保學(xué)生實(shí)訓(xùn)安全的情況下，可根據(jù)實(shí)際使用條件設(shè)計(jì)。

機(jī)艙底盤的選擇：

1）按制造方法及材料可分為鑄造機(jī)艙底盤、焊接機(jī)艙底盤二類（可考慮采用后者）。

2）按結(jié)構(gòu)形狀可分為梁式機(jī)艙底盤、框架式機(jī)艙底盤、箱式機(jī)艙底盤等三類。（可考慮采用框架式機(jī)艙底盤）。11.1、機(jī)艙底盤設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則

機(jī)艙底盤的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性及學(xué)生實(shí)訓(xùn)的重要性。

1）剛度機(jī)艙底盤的剛度決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的工作穩(wěn)定性，決定回轉(zhuǎn)支承工作的穩(wěn)定性。

2）強(qiáng)度機(jī)艙底盤的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能發(fā)生最大載荷來校核，更重要的還要校核其疲勞強(qiáng)度。

機(jī)艙底盤強(qiáng)度和剛度都要從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面來考慮。動(dòng)剛度是衡量機(jī)艙底盤抗振能力的指標(biāo)，而提高機(jī)艙底盤抗振性能應(yīng)從提高機(jī)艙底盤構(gòu)件的靜剛度、控制固有頻率、加大阻尼等方面入手。

3）穩(wěn)定性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙底盤是一個(gè)扁平式結(jié)構(gòu)，其主要受力件穩(wěn)定性較好，某些受壓部件及受壓彎結(jié)構(gòu)也可能存在失穩(wěn)問題，必須加以校核。

11.2、對(duì)機(jī)艙底盤設(shè)計(jì)的要求

1）在滿足強(qiáng)度及剛度的前提下，機(jī)艙底盤應(yīng)盡量重量輕、成本低；2）抗振性好；

3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于焊接和機(jī)械加工；

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4）結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件及便于學(xué)生實(shí)訓(xùn)。5）造型好，使之既適用經(jīng)濟(jì)，又美觀大方。11.3、對(duì)機(jī)艙底盤的材料及處理的要求

焊接機(jī)艙底盤具有強(qiáng)度和剛度高、重量輕、生產(chǎn)周期短以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中大多采用焊接機(jī)艙底盤。焊接機(jī)艙底盤應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)鋼材。為了保持尺寸穩(wěn)定，焊接后必須消除內(nèi)應(yīng)力，本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組考慮采用焊接式機(jī)艙底盤。

12、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪與葉片的要求

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求采用變槳距風(fēng)輪，風(fēng)輪由一個(gè)具有集中變槳控制的葉片及對(duì)應(yīng)的調(diào)槳軸承和輪轂組成。調(diào)槳軸承用螺栓聯(lián)結(jié)在輪轂上；葉片由玻璃纖維制成，并由聚酯材料加固，采用螺栓聯(lián)結(jié)在葉片軸承上，能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

三個(gè)葉片的長(zhǎng)度根據(jù)風(fēng)機(jī)所安裝的中心高度確定。每一個(gè)葉片由兩個(gè)半殼與中間的支承梁組成；葉片通過葉根螺栓與調(diào)槳軸承連結(jié)，從而允許葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。

13、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率調(diào)節(jié)的要求

當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某一值時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá)到額定功率。自然風(fēng)的速度變化常會(huì)超過這一風(fēng)速，在正常運(yùn)行時(shí)，不是限制結(jié)構(gòu)載荷的大小，而是發(fā)電機(jī)超載后過熱的問題。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也要設(shè)定發(fā)電機(jī)過載的能力�？刂葡到y(tǒng)允許發(fā)電機(jī)短時(shí)過載，絕不能長(zhǎng)時(shí)間或經(jīng)常過載。

由于風(fēng)速和功率是三次方的關(guān)系，當(dāng)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率達(dá)到額定點(diǎn)以后，必須有相應(yīng)的功率調(diào)節(jié)措施，使機(jī)組的輸出功率不再增加。

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組考慮采用變槳距聯(lián)動(dòng)原動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)方法。13.1對(duì)變槳距控制的要求

變槳距控制主要是通過改變翼型迎角變化，使翼型升力變化來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。變槳距控制多用于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用變槳距控制。

變槳距控制是通過葉片和輪轂之間的軸承機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來減小迎角，由此來減小翼型的升力，以達(dá)到減小作用在風(fēng)輪葉片上的扭矩和功率的目的。變槳調(diào)節(jié)時(shí)葉片迎角可相對(duì)氣流連續(xù)的變化，以便得到風(fēng)輪功率輸出達(dá)到希望的范圍。在90℃迎角時(shí)是葉片的順槳位置。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，葉片向小迎角方向變化而限制功率。變距范圍要求0°～90°。從起動(dòng)角度0°到順槳，葉片就像飛機(jī)的垂直尾翼一樣。

由于變槳距控制型風(fēng)輪具有典型教學(xué)意義，在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中要求能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。14、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個(gè)重要的機(jī)械部件，其主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電要求，必須通過齒輪箱輪副的增速作用來實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還要求附加一臺(tái)在風(fēng)力源風(fēng)速作用下的原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

根據(jù)機(jī)組的總體布置要求，可將與風(fēng)輪輪轂直接相連的傳動(dòng)軸（俗稱大軸）和齒輪箱的輸入軸合為一體，其軸端形式是法蘭盤連接結(jié)構(gòu)。也可將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯(lián)軸節(jié)連接的結(jié)構(gòu)。為了增加機(jī)組的制動(dòng)能力，可考慮在齒輪箱的輸入端或輸出端設(shè)置剎車裝置，配合變槳距制動(dòng)裝置共同對(duì)機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合制動(dòng)。由于齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的重要設(shè)備，故對(duì)其可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械高得多的要求。對(duì)構(gòu)件材料的要求是，除了常規(guī)狀態(tài)下機(jī)械性能外，還應(yīng)保證齒輪箱平穩(wěn)工作，防止振動(dòng)和沖擊；保證充分的潤(rùn)滑條件等。為模擬冬夏溫差巨大的地區(qū)，要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)和潤(rùn)滑狀態(tài)和溫度進(jìn)行遙控。本模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是以水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用固定平行軸齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)為代表的機(jī)組。

14.1、對(duì)齒輪箱設(shè)計(jì)的要求

齒輪箱的設(shè)計(jì)必須保證在滿足可靠性和預(yù)期壽命的前提下，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化并且重量最輕。根據(jù)機(jī)組要求，采用CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)，選用合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，排定最佳傳動(dòng)方案，選擇穩(wěn)定可靠的構(gòu)件和具有良好力學(xué)特性的材料，配備完整充分的潤(rùn)滑等。

齒輪箱作為傳遞動(dòng)力的部件，在運(yùn)行期間同時(shí)承受動(dòng)、靜載荷。其動(dòng)載荷部分取決于風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)的特性和傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器的質(zhì)量、剛度、阻尼值以及發(fā)電機(jī)的外部工作條件。為此要求模擬機(jī)組，能對(duì)起動(dòng)、運(yùn)行、空轉(zhuǎn)、停機(jī)、正常起動(dòng)和緊急制動(dòng)等各種工況進(jìn)行試驗(yàn)。

5浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

14.2、原動(dòng)機(jī)安裝布置

為了使并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組符合實(shí)際工程機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，要求將原動(dòng)機(jī)安裝在齒輪箱內(nèi)，以學(xué)生不宜看到為準(zhǔn)。14.3、對(duì)齒輪箱噪聲級(jí)的要求

風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的噪聲標(biāo)準(zhǔn)為85dB(A)左右。噪聲主要來自各傳動(dòng)件，故應(yīng)采取相應(yīng)降低噪聲的措施：1）適當(dāng)提高齒輪精度，進(jìn)行齒形修緣，增加嚙合重合度；2）提高軸和軸承的剛度；

3）合理布置軸系和輪系傳動(dòng)，避免發(fā)生共振。

齒輪箱安裝時(shí)采取必要的減振措施，按規(guī)范找正，充分保證機(jī)組的聯(lián)結(jié)剛度，將齒輪箱的機(jī)械振動(dòng)控制在GB/T8534規(guī)定的C級(jí)之內(nèi)。

14.4、對(duì)齒輪箱可靠性的要求

按照假定壽命最少20年的要求，視載荷譜所列載荷分布情況進(jìn)行疲勞分析，對(duì)齒輪箱整機(jī)及其零件的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)和使用極限狀態(tài)進(jìn)行極限強(qiáng)度分析、疲勞分析、穩(wěn)定性和變形極限分析，動(dòng)力學(xué)分析等。15、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)分項(xiàng)功能的要求

偏航系統(tǒng)是水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必不可少的組成系統(tǒng)之一。要求偏航系統(tǒng)滿足兩個(gè)主要作用：1）是與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率；2）是提供必要的鎖緊力矩，以保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用主動(dòng)偏航系統(tǒng)的齒輪驅(qū)動(dòng)形式。

15.1、對(duì)偏航系統(tǒng)電纜的要求

實(shí)際工程中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為保證機(jī)組懸垂部分電纜不至于產(chǎn)生過度的紐絞而使電纜斷裂失效，必須使電纜有足夠的垂懸量，并要求電纜所允許的扭轉(zhuǎn)角為±1080度內(nèi)。本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于機(jī)組中心離地面高度很低，電纜沒有足夠的垂懸量。應(yīng)采取其它方法解決機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)±1080度時(shí)的電纜進(jìn)出問題。

15.2、對(duì)偏航系統(tǒng)阻尼的要求

為避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在偏航過程中產(chǎn)生過大的振動(dòng)而造成整機(jī)的共振，偏航系統(tǒng)在機(jī)組偏航時(shí)必須具有合適的阻尼力矩。阻尼力矩的大小要根據(jù)機(jī)艙和風(fēng)輪質(zhì)量總和的慣性力矩來確定。其基本的確定原則為確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航時(shí)動(dòng)作平穩(wěn)順暢而不產(chǎn)生振動(dòng)。只有在阻尼力矩的作用下，機(jī)組的風(fēng)輪才能夠定位準(zhǔn)確，充分利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。

15.3、對(duì)偏航系統(tǒng)解纜和紐纜保護(hù)的要求

解纜和紐纜保護(hù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)所必須具有的主要功能。偏航系統(tǒng)的偏航動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致機(jī)艙和塔架之間的連接電纜發(fā)生紐絞，所以模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也應(yīng)在偏航系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置與方向有關(guān)的計(jì)數(shù)裝置或類似的程序?qū)�機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和累積角度進(jìn)行檢測(cè)。

15.4、對(duì)偏航系統(tǒng)偏航轉(zhuǎn)速的要求

對(duì)于并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)來說，風(fēng)輪軸和葉片軸在機(jī)組的正常運(yùn)行時(shí)不可避免的產(chǎn)生陀螺力矩，這個(gè)力矩過大將對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的壽命和安全造成影響。為減少這個(gè)力矩對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響，偏航系統(tǒng)的偏航轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的大小通過偏航系統(tǒng)力學(xué)分析來確定。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)和目前國內(nèi)已安裝的機(jī)型的實(shí)際狀況，偏航系統(tǒng)的偏航轉(zhuǎn)速的推薦值見表15-1，本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用表15-1中的編號(hào)5。

表15-1偏航轉(zhuǎn)速推薦值

編號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率/KW偏航轉(zhuǎn)速/(r/min)1100～200≤0.32250～350≤0.183500～700≤0.14800～1000≤0.09251200～1500≤0.08515.5、對(duì)偏航系統(tǒng)偏航液壓系統(tǒng)的要求

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)要求設(shè)置液壓裝置，液壓裝置的作用是拖動(dòng)偏航制動(dòng)器松開或鎖緊。柔性液壓管路連接部分應(yīng)采用合適的高壓軟管。連接管路、連接組件應(yīng)通過試驗(yàn)保證偏航系統(tǒng)所要求的密封和承受工作中出現(xiàn)的動(dòng)載荷。液壓元器件的設(shè)計(jì)、選型和布置應(yīng)符合液壓裝置的有關(guān)具體規(guī)定和要求。液壓管路應(yīng)能夠保持清潔并具有良好的抗氧化性能。液壓系統(tǒng)在額定的工作壓力下不應(yīng)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

6浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

15.6、對(duì)偏航系統(tǒng)偏航制動(dòng)器的要求

采用齒輪驅(qū)動(dòng)的偏航系統(tǒng)，為避免因振蕩的風(fēng)向變化而引起偏航齒輪產(chǎn)生變載荷，要求采用偏航制動(dòng)器（或稱偏航阻尼器）來吸收微小自由偏轉(zhuǎn)振蕩，防止偏航齒輪的交變應(yīng)力引起齒輪過早損傷。對(duì)于由風(fēng)向沖擊葉片或風(fēng)輪產(chǎn)生偏航力矩的裝置，應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)其有效性。

15.7、對(duì)偏航系統(tǒng)偏航計(jì)數(shù)器的要求

偏航系統(tǒng)中要求設(shè)有偏航計(jì)數(shù)器，偏航計(jì)數(shù)器的作用是用來記錄偏航系統(tǒng)所運(yùn)轉(zhuǎn)的圈數(shù)，當(dāng)偏航系統(tǒng)的偏航圈數(shù)達(dá)到計(jì)數(shù)器的設(shè)定條件時(shí)，則觸發(fā)自動(dòng)解纜動(dòng)作，機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)解纜并復(fù)位。計(jì)數(shù)器的設(shè)定條件是根據(jù)機(jī)組懸垂部分電纜的允許扭轉(zhuǎn)角度來確定的，其原則是要小于電纜所允許扭轉(zhuǎn)的角度，盡管本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不存在扭纜問題，但仍要求機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于±1080度時(shí)，模擬實(shí)際機(jī)組的解纜過程。

15.8、對(duì)偏航系統(tǒng)潤(rùn)滑裝置的要求

偏航系統(tǒng)要求設(shè)置潤(rùn)滑裝置，以保證驅(qū)動(dòng)齒輪和偏航齒圈的潤(rùn)滑。本并網(wǎng)型發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)可采用潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油相結(jié)合方式。實(shí)訓(xùn)中可定期更換潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂。

15.9、對(duì)偏航系統(tǒng)密封的要求

偏航系統(tǒng)要求采取密封措施，以保證系統(tǒng)內(nèi)的清潔和相鄰部件之間的運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生有害的影響。15.10、對(duì)偏航系統(tǒng)表面防腐處理的要求

偏航系統(tǒng)各組成部件的表面處理必須適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作環(huán)境。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比較典型的工作環(huán)境除風(fēng)況之外，還應(yīng)考慮其他環(huán)境（氣候）條件、熱、光、腐蝕、機(jī)械、電或其他物理的作用，本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合考慮。16、對(duì)偏航系統(tǒng)組件結(jié)構(gòu)的要求

偏航系統(tǒng)要求由偏航軸承、偏航驅(qū)動(dòng)裝置、偏航制動(dòng)器、偏航計(jì)數(shù)器、紐纜保護(hù)裝置等主要部分組成。

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)可采用外齒形式或內(nèi)齒形式。偏航驅(qū)動(dòng)裝置可以采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或者液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)器可以采用常閉式或者常開式。常開式制動(dòng)器是指有液壓力或電磁力拖動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器處于鎖緊狀態(tài)的制動(dòng)器；常閉式制動(dòng)器是指有液壓力或電磁力拖動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器處于松開狀態(tài)的制動(dòng)器。投標(biāo)生產(chǎn)廠如考慮采用常開式制動(dòng)器時(shí)，模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)要求必須具有偏航定位鎖緊裝置或防逆?zhèn)鲃?dòng)裝置。

16.1、偏航軸承

偏航軸承的軸承內(nèi)外圈分別與機(jī)組的機(jī)艙和塔體用螺栓連接。齒輪可以采用內(nèi)齒或者外齒形式。外齒形式是輪齒位于偏航軸承的外圈上，加工相對(duì)簡(jiǎn)單些；內(nèi)齒形式是輪齒位于偏航軸承的內(nèi)圈上，合受力效果較好，結(jié)構(gòu)緊湊。具體采用內(nèi)齒形式或外齒形式可由投標(biāo)生產(chǎn)廠確定。

16.2、偏航驅(qū)動(dòng)裝置

偏航驅(qū)動(dòng)裝置要求由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、傳動(dòng)齒輪、輪齒間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。驅(qū)動(dòng)裝置的減速器可采用行星減速器或蝸輪蝸桿與行星減速器串聯(lián)，偏航驅(qū)動(dòng)裝置要求啟動(dòng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速均勻無振動(dòng)現(xiàn)象。

16.3、偏航制動(dòng)器

偏航制動(dòng)器要求采用液壓拖動(dòng)的鉗盤式制動(dòng)器。

16.3.1．偏航制動(dòng)器是偏航系統(tǒng)中的重要部件，制動(dòng)器應(yīng)在額定負(fù)載下，制動(dòng)力矩穩(wěn)定，其值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值。在機(jī)組偏航過程中，制動(dòng)器提供的阻尼力矩應(yīng)保持平穩(wěn)，制動(dòng)過程不得有異常噪聲。制動(dòng)器應(yīng)設(shè)有自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，以便在制動(dòng)襯塊磨損時(shí)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，保證制動(dòng)力矩和偏航阻尼力矩的穩(wěn)定。在偏航系統(tǒng)中，制動(dòng)器可以采用常閉式和常開式兩種結(jié)構(gòu)形式，常閉式制動(dòng)器是在有動(dòng)力的條件下處于松開狀態(tài)，常開式制動(dòng)器則是處于鎖緊狀態(tài)。兩種形式相比較并考慮失效保護(hù)，本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求采用常閉式制動(dòng)器。

16.3.2．制動(dòng)盤通常位于塔架或塔架與機(jī)艙的適配器上要求為環(huán)狀，制動(dòng)盤的材質(zhì)要求具有足夠的強(qiáng)度和韌性，如果采用焊接連接，材質(zhì)還應(yīng)具有比較好的可焊性，制動(dòng)盤的連接、固定必須可靠牢固。

16.3.3．制動(dòng)鉗由制動(dòng)鉗體和制動(dòng)襯塊組成。制動(dòng)鉗體要求采用高強(qiáng)度螺栓連接，用經(jīng)過計(jì)算的足夠的力矩固定于機(jī)艙的機(jī)架上。制動(dòng)襯塊應(yīng)由專用的摩擦材料制成，要求每臺(tái)風(fēng)機(jī)的偏航制動(dòng)器由中標(biāo)生產(chǎn)廠家提供10個(gè)備用制動(dòng)襯塊以滿足實(shí)訓(xùn)的要求。

16.4、偏航計(jì)數(shù)器

偏航計(jì)數(shù)器是記錄偏航系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的裝置，要求當(dāng)偏航系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)所規(guī)定的初級(jí)解纜和終極解纜圈數(shù)時(shí)，

7浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

計(jì)數(shù)器則給控制系統(tǒng)發(fā)信號(hào)使機(jī)組自動(dòng)進(jìn)行解纜。計(jì)數(shù)器要求是一個(gè)帶控制開關(guān)的蝸輪蝸桿裝置或是與功能其相類似的程序。

16.5、紐纜保護(hù)裝置

紐纜保護(hù)裝置是偏航系統(tǒng)必須具有的裝置，它是出于失效保護(hù)的目的而安裝在偏航系統(tǒng)中的。它的作用是在偏航系統(tǒng)的偏航動(dòng)作失效后，電纜的紐絞達(dá)到威脅機(jī)組安全的程度而觸發(fā)該裝置，使機(jī)組進(jìn)行緊急停機(jī)。一般情況下，這個(gè)裝置是獨(dú)立于控制系統(tǒng)的，一旦這個(gè)裝置被觸發(fā)，則機(jī)組必須進(jìn)行緊急停機(jī)。紐纜保護(hù)裝置要求由控制開關(guān)和觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)組成，控制開關(guān)要求安裝于機(jī)組的塔架內(nèi)壁的支架上，觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)要求安裝于機(jī)組懸垂部分的電纜上。當(dāng)機(jī)組懸垂部分的電纜紐絞到一定程度后，觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)被提升或被松開而觸發(fā)控制開關(guān)動(dòng)作。17、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)的要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)和剎車機(jī)構(gòu)是一個(gè)整體。在變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制、功率控制，同時(shí)也控制機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。

17.1、比例控制技術(shù)

變距系統(tǒng)中要求采用比列控制技術(shù)。比例控制技術(shù)是在開關(guān)控制技術(shù)和伺服技術(shù)間的過渡技術(shù)，它具有控制原理簡(jiǎn)單、控制精度高、抗污染能力強(qiáng)、價(jià)格適中等特點(diǎn)。因此，使這項(xiàng)技術(shù)得到飛速發(fā)展。它是采用比例放大器控制比例電磁鐵實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥進(jìn)行遠(yuǎn)距離連續(xù)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)壓力、流量、方向的無級(jí)調(diào)節(jié)。

本項(xiàng)比例控制技術(shù)原理要求根據(jù)輸入電信號(hào)電壓值的大小，通過電放大器，將該輸入電壓信號(hào)（一般在0～±9V之間）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)，如1mv＝1mA。這個(gè)電流信號(hào)作為輸入量被送入比例電磁鐵，從而產(chǎn)生和輸入信號(hào)成比例的輸出量力或位移。該力或位移又作為輸入量加給比例閥，后者產(chǎn)生一個(gè)與前者成比例的流量或壓力。通過這樣的轉(zhuǎn)換，一個(gè)輸入電壓信號(hào)的變化，不但能控制執(zhí)行元件和機(jī)械設(shè)備上工作部件的運(yùn)動(dòng)方向，而且可對(duì)其作用力和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。此外，還能對(duì)相應(yīng)的時(shí)間過程中，如：在一段時(shí)間內(nèi)流量的變化，加速度的變化或減速度的變化等進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。

為了提供更高的閥性能，希望在閥或電磁鐵上接裝一個(gè)位置傳感器以提供一個(gè)與閥心位置成比列的電信號(hào)。此位置信號(hào)向閥的控制器提供一個(gè)反饋，使閥心可以由一個(gè)閉環(huán)配置來定位。一個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)放大器放大后的輸出信號(hào)再去驅(qū)動(dòng)電磁鐵，電磁鐵推動(dòng)閥心，直到來自位置傳感器的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相等時(shí)為止。因而此技術(shù)能時(shí)閥心在閥體中準(zhǔn)確地定位，而由摩擦力、液動(dòng)力或液壓力所引起的任何干擾都被自動(dòng)地糾正。

17.1.1位置傳感器

位置傳感器是用于閥心位置反饋的傳感器，非接觸式LVDT（線性可變差動(dòng)變壓器）是由繞在與電磁鐵推桿相連的軟鐵鐵心上的一個(gè)一次繞組和兩個(gè)二次繞組組成。一次繞組由一高頻交流電源供電，它在鐵心中產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過變壓器作用在兩個(gè)二次繞組中感應(yīng)出電壓。如果兩個(gè)二次繞組對(duì)置連接，則當(dāng)鐵心居中時(shí)，每個(gè)繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓將抵消而產(chǎn)生的凈輸出為零。隨著鐵心離開中心移動(dòng)，一個(gè)二次繞組中的感應(yīng)電壓提高而另一個(gè)中降低。于是產(chǎn)生一個(gè)凈輸出電壓，其大小與運(yùn)動(dòng)量成比例而相位移指示運(yùn)動(dòng)方向。該輸出可供給一個(gè)相敏整流器（解調(diào)器），該整流器將產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)成比例且極性取決于運(yùn)動(dòng)方向的直流信號(hào)。

17.1.2控制放大器

控制放大器的輸入信號(hào)可以采用可變電流或電壓。根據(jù)輸入信號(hào)的極性，閥心兩端的電磁鐵將有一個(gè)通電，使閥心向某一側(cè)移動(dòng)。放大器為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置了單獨(dú)的增益調(diào)整，可用于微調(diào)閥的特性或設(shè)定最大流量。還應(yīng)設(shè)置一個(gè)斜坡發(fā)生器，進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕泳�可啟動(dòng)或禁止該發(fā)生器，并且要設(shè)置斜坡時(shí)間調(diào)整。還應(yīng)針對(duì)每個(gè)輸出級(jí)設(shè)置死區(qū)補(bǔ)償調(diào)整。使用位置傳感器的比例閥其目的是實(shí)現(xiàn)閥心的位置控制，即閥心在閥體中的位置僅取決于輸入信號(hào)而與流量、壓力或摩擦力無關(guān)。位置傳感器提供一個(gè)LVDT反饋信號(hào)。此反饋信號(hào)與輸入信號(hào)相加所得到的誤差信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器的輸出級(jí)。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)要求在放大器面板上設(shè)有輸入信號(hào)和LVDT反饋信號(hào)的監(jiān)控點(diǎn)。

當(dāng)比例控制系統(tǒng)設(shè)有反饋信號(hào)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)控制精度較好的閉環(huán)控制。17.2、液壓系統(tǒng)

變漿距模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓系統(tǒng)由兩個(gè)壓力保持回路組成。一路由蓄能器通過電液比例閥供給葉片變距油缸，另一路由蓄能器供給高速軸上的機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。

18、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和要求

18.1、液壓裝置實(shí)驗(yàn)

18.1.1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在正常運(yùn)行和剎車狀態(tài)，分別觀察液壓系統(tǒng)壓力保持能力和液壓系統(tǒng)各元件動(dòng)作情況，記錄系統(tǒng)自動(dòng)

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補(bǔ)充壓力的時(shí)間間隔。

18.1.2.實(shí)驗(yàn)要求在執(zhí)行啟動(dòng)與機(jī)械剎車指令動(dòng)作正確；在連續(xù)觀察的6h中自動(dòng)補(bǔ)充壓力油2次，每次補(bǔ)油時(shí)間約2s。在保持壓力狀態(tài)24h后，無外泄漏現(xiàn)象。

18.1.3.實(shí)驗(yàn)方法

1）打開油壓表，進(jìn)行開機(jī)、停機(jī)操作，觀察液壓是否及時(shí)補(bǔ)充、回放，壓力是否保持在設(shè)定值。2）檢查液壓系統(tǒng)的泄露現(xiàn)象。3）用電壓表測(cè)試電磁閥的工作電壓。

4）分別操作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開機(jī)，松剎、停機(jī)動(dòng)作，觀察變距控制是否相應(yīng)動(dòng)作。5）觀察在液壓補(bǔ)油，回油時(shí)是否有異常噪聲。18.2、飛車實(shí)驗(yàn)

飛車實(shí)驗(yàn)的目的是為了設(shè)定或檢驗(yàn)液壓系統(tǒng)中的突開閥。一般按如下程序進(jìn)行試驗(yàn)：18.2.1將所有過轉(zhuǎn)速保護(hù)的設(shè)置值均改為正常設(shè)定值的2倍，以免這些保護(hù)首先動(dòng)作。18.2.2將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速調(diào)至1500r/min。

18.2.3調(diào)整好突開閥后，起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的125%時(shí)，突開閥將打開并將氣動(dòng)剎車油缸中的壓力油釋放，從而導(dǎo)致空氣動(dòng)力剎車動(dòng)作，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速迅速降低。

18.2.4讀出最大風(fēng)輪轉(zhuǎn)速值和風(fēng)速值。18.3、變距系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

變距系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要是測(cè)試變距速率、位置反饋信號(hào)與控制電壓的關(guān)系并繪制曲線。19、對(duì)繞線轉(zhuǎn)子雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的基本要求

因感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方法優(yōu)于同步發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中得到最為廣泛的應(yīng)用。

但是由于應(yīng)用風(fēng)能動(dòng)力發(fā)電，風(fēng)速是不穩(wěn)定的，是隨時(shí)變化的，有時(shí)瞬間變化可達(dá)10m/s以上，發(fā)電機(jī)處于負(fù)載不穩(wěn)定狀態(tài)，極端時(shí)發(fā)電機(jī)嚴(yán)重過載。有時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于輕載狀態(tài)，無風(fēng)時(shí)（風(fēng)速達(dá)不到起動(dòng)風(fēng)速）則處于停機(jī)狀態(tài)，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的投、切（并網(wǎng)和脫網(wǎng)）操作比其他類型的發(fā)電機(jī)要頻繁許多。另外還有風(fēng)電場(chǎng)的環(huán)境條件等等。

由于風(fēng)力發(fā)電條件的特殊性，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)也要考慮相應(yīng)的一些要求：1）發(fā)電機(jī)的外殼防護(hù)等級(jí)宜選用IP44或IP54，即全封閉式電機(jī)；2）發(fā)電機(jī)的冷卻方式選用IC411，即電機(jī)外殼表面帶散熱筋加外風(fēng)扇；3)發(fā)電機(jī)的絕緣等級(jí)選用F級(jí)，而且經(jīng)VPI（真空壓力無溶劑浸漬）處理；4）發(fā)電機(jī)內(nèi)帶空間加熱器；

5）發(fā)電機(jī)底部要有氣壓平衡孔，此孔又能起到排出凝露水的作用；6）發(fā)電機(jī)振動(dòng)要小，振速不超過2.8/s；噪聲要低，一般要求7）發(fā)電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂選用時(shí)要考慮到冬季的低溫；8）發(fā)電機(jī)的飛逸轉(zhuǎn)速要高，一般大于1.5倍同步轉(zhuǎn)速；

9）發(fā)電機(jī)的效率要高，且轉(zhuǎn)差率要大，效率曲線要平坦（這個(gè)要求是相互矛盾的，要綜合權(quán)衡后選取合適的轉(zhuǎn)差率；10）發(fā)電機(jī)的自然功率因數(shù)要盡可能高，以減少對(duì)電網(wǎng)無功功率的吸收或降低補(bǔ)償電容器的電容量；11）發(fā)電機(jī)的外形尺寸要小，重量要輕，以減小機(jī)艙的體積，減輕機(jī)艙的重量；12）發(fā)電機(jī)端電壓的波動(dòng)一般為±5%，最好能考慮到±8%，甚至±10%的波動(dòng)；13）發(fā)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流要小。

20、對(duì)繞線轉(zhuǎn)子雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)技術(shù)特性的要求

感應(yīng)發(fā)電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)的一種運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，它的轉(zhuǎn)速n高于同步轉(zhuǎn)速0。

過載能力為感應(yīng)發(fā)電機(jī)的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一般要求

Lp≤85dB(A)大機(jī)組的

Lp≤82dB(A)；

n，此時(shí)轉(zhuǎn)差率S=（nsn-n）/

n＜

sKm2.0。

9浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

20.1、對(duì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)工作特性的要求

20.1.1.由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)速變化的影響，絕大部分時(shí)間發(fā)電機(jī)處于輕載狀態(tài)，為綜合提高發(fā)電機(jī)的出力，提高中低輸出功率區(qū)的效率，因此要求模擬發(fā)電機(jī)的效率曲線平坦些。

20.1.2.風(fēng)力機(jī)運(yùn)行時(shí)因風(fēng)速的大小方向是不穩(wěn)定的，隨時(shí)變化的，為了減少發(fā)電機(jī)輸出功率的波動(dòng)，降低風(fēng)力機(jī)受沖擊的機(jī)械應(yīng)力，要求發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出功率特性軟一點(diǎn)，因此就要求發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率絕對(duì)值S要大。

20.1.3.并網(wǎng)型風(fēng)力感應(yīng)發(fā)電機(jī)本身不發(fā)無功功率，其勵(lì)磁電流要從電網(wǎng)獲取，因此感應(yīng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，只要技術(shù)上允許，應(yīng)盡量提高發(fā)電機(jī)的自然功率因數(shù)值。本模擬1500KW、6P、690V感應(yīng)發(fā)電機(jī)的自然功率因數(shù)在0.90～0.92之間較為合適。

20.2、對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的要求

并網(wǎng)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)的電壓一定是電網(wǎng)電壓，其頻率也一定是電網(wǎng)頻率，要求輸出功率變化也不會(huì)使異步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振蕩及失步，異步發(fā)電機(jī)的輸出功率與轉(zhuǎn)差率幾乎成線性關(guān)系，并網(wǎng)瞬間沖擊電流很小。

本模擬風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合學(xué)校配電系統(tǒng)的情況綜合考慮。20.3、對(duì)感應(yīng)雙饋發(fā)電機(jī)的技術(shù)設(shè)計(jì)要求

本模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)投入并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓為690V。

20.3.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能用同容量的電動(dòng)機(jī)來替代以降低設(shè)備成本，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電壓較低，如380V的電動(dòng)機(jī)，把它用作發(fā)電機(jī)而并到400V的電網(wǎng)上時(shí)，電壓增加約5%，磁路磁密增加就更多，會(huì)引起勵(lì)磁電流大幅增加，功率因數(shù)降低；另外按電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為了提高電機(jī)的效率，總是最大可能地減少電機(jī)轉(zhuǎn)子銅耗，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率一般比較�。蝗欢�當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，考慮到提高發(fā)電機(jī)輸出功率的穩(wěn)定性，要求發(fā)電機(jī)有較大的轉(zhuǎn)差率。

20.3.2發(fā)電機(jī)的鐵心材料應(yīng)選擇損耗小，導(dǎo)磁性能強(qiáng)的冷軋硅鋼板，應(yīng)考慮用

P15/50350W/kg的冷軋硅鋼板。

20.3.3定子繞組要求為低諧波含量的對(duì)稱均勻繞組，盡最大可能地增加每極每相槽數(shù)，本模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)為雙速發(fā)電機(jī)，投標(biāo)的生產(chǎn)廠家是采用雙繞組雙速，還是采用單繞組雙速電機(jī)在投標(biāo)文件中應(yīng)表述清楚。

20.3.4要注意避免小于五階振型兩個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的共振點(diǎn)，要計(jì)算定子鐵心的固有頻率和轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速，一般要把激振力的頻率遠(yuǎn)離相應(yīng)振型的鐵心固有頻率20%以上。

20.3.5發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子槽配合選擇時(shí)，要避免噪聲大的槽配合，也要避免選用會(huì)產(chǎn)生軸電流的槽配合，槽配合的選擇無論對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還是對(duì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)均是十分重要的，建議選用曾經(jīng)使用過且表明無不良電磁噪聲、振動(dòng)和軸電流的槽配合。

20.3.6發(fā)電機(jī)軸承選擇時(shí)，要考慮到電機(jī)運(yùn)行發(fā)熱后引起軸膨脹的影響，要允許電機(jī)軸能向非轉(zhuǎn)動(dòng)端膨脹。20.3.7發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)要注意能保證任何狀態(tài)下，內(nèi)外氣壓平衡，必要時(shí)可在機(jī)座上鉆個(gè)氣壓平衡孔。

20.3.8發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子需經(jīng)平衡校正，一般要校到G6.3以保證發(fā)電機(jī)有較小的振動(dòng)，空載運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)振速一般應(yīng)不超過2.8/s。

20.3.9發(fā)電機(jī)要求有安全接地螺栓，出線盒內(nèi)也應(yīng)有一個(gè)供電纜接地的接地螺栓。

20.3.10發(fā)電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)要合理，磁密不宜取得太高，定子齒部、軛部磁密一般不要超過1.65T，空氣隙磁密不超過0.85T，定子電密不超過5.0

A/mm2。

20.4.對(duì)繞線轉(zhuǎn)子雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)聯(lián)接的要求

感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組系統(tǒng)由三只集電環(huán)引出，發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子繞組與電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)以下幾種聯(lián)接方式：20.4.1定子接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子直接短路；

20.4.2定子通過兩只控制性能優(yōu)良的電流型PWM逆變器接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子直接通過集電環(huán)接網(wǎng)；20.4.3定子直接接電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子通過集電環(huán)饋入可控變頻電流。

上述聯(lián)接方式3具有電壓穩(wěn)定，正弦性良好，有較為寬廣的調(diào)速范圍而且轉(zhuǎn)子可控變頻裝置的容量很小，僅為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率，從而也顯現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性。因此本模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)考慮采用上述20.4.3的聯(lián)接方式：21、對(duì)變速恒頻系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的要求

本模擬風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)要求采用日前能源開發(fā)領(lǐng)域中比較先進(jìn)、理想的發(fā)電機(jī)控制技術(shù)------交流勵(lì)磁變速恒頻控制結(jié)構(gòu)，它是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主流結(jié)構(gòu)，是基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的雙饋型系統(tǒng)，在目前兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，

10浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

并正在向著更大功率等級(jí)發(fā)展。因此對(duì)本模擬風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)提出以下要求：

21.1、采用交流勵(lì)磁雙饋?zhàn)兯俸泐l控制結(jié)構(gòu)

DFIG定子接電網(wǎng)或者直接接負(fù)載，轉(zhuǎn)子側(cè)通過背靠背雙PWM四象限變流器與電網(wǎng)連接，通過在雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加三相交流勵(lì)磁來控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速變化時(shí)，控制調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值、頻率和相位，實(shí)現(xiàn)定子側(cè)輸出電壓的恒頻恒壓。要求采用矢量控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變速恒頻無沖擊電流并網(wǎng)；實(shí)現(xiàn)有功、無功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)；實(shí)現(xiàn)輸出功率因數(shù)的控制；改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和所并電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。與電力系統(tǒng)構(gòu)成了“柔性連接”。

21.2、控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)

流過轉(zhuǎn)子電路的功率是由交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率。要求轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器滿足：1）保證在轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)；2）輸出電流幅值、頻率、相位連續(xù)可調(diào)；3）輸出頻率范圍滿足雙饋發(fā)電機(jī)的調(diào)速范圍要求，即70%同步轉(zhuǎn)速～130%同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，轉(zhuǎn)差頻率可在±30%同步轉(zhuǎn)速內(nèi)調(diào)節(jié)。

21.3、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器應(yīng)包括兩個(gè)部分組成

網(wǎng)側(cè)整流器和轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器。兩個(gè)變流器都必須具備功率雙向流動(dòng)功能。網(wǎng)側(cè)整流器保證直流母線電壓恒定，并且保證網(wǎng)側(cè)功率因素為1；轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器為雙饋發(fā)電機(jī)提供交流勵(lì)磁電流，以控制發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的順利并網(wǎng)，以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和無功功率控制。在機(jī)組的運(yùn)行過程中，控制器首先控制網(wǎng)側(cè)整流器建立恒定的直流母線電壓，然后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器開關(guān)管進(jìn)行并網(wǎng)控制，當(dāng)并網(wǎng)調(diào)節(jié)滿足后，控制接觸器接通，完成并網(wǎng)。并網(wǎng)之后，再根據(jù)主控制器給定的轉(zhuǎn)速和無功功率信號(hào)來進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和無功功率控制。

22、對(duì)模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式的要求

傳統(tǒng)的異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式主要有：直接并網(wǎng)方式、準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式、降壓并網(wǎng)方式等，上述方式在模擬風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中不考慮采用。要求采用在變速條件下根據(jù)電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速改變勵(lì)磁，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出滿足軟并網(wǎng)條件。

22.1、對(duì)并網(wǎng)的要求

要求雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器直接與電網(wǎng)相連，雙饋發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)經(jīng)過開關(guān)相連，并網(wǎng)前，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）空載，調(diào)節(jié)DFIG的定子空載電壓，使其與電網(wǎng)電壓在幅值、頻率及相位上相一致。根據(jù)交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)矢量控制原理實(shí)現(xiàn)定子電壓控制策略，在并網(wǎng)過程中，定子的沖擊電流很小，轉(zhuǎn)子電流也能夠穩(wěn)定過渡，實(shí)現(xiàn)了變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組順利并網(wǎng)。并網(wǎng)之后，系統(tǒng)切換到調(diào)速控制，調(diào)速性能良好。23、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制與安全系統(tǒng)的技術(shù)要求23.1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行的控制要求23.1.1、控制思想

本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用變槳距，對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)方式與定槳距恒速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不同，它是采用變槳距方式改變風(fēng)輪能量的捕獲，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率發(fā)生變化，最終達(dá)到限制功率輸出的目的。

23.1.2、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的控制要求

1)．開機(jī)并網(wǎng)控制：當(dāng)風(fēng)速10min平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內(nèi)，機(jī)械閘松開，風(fēng)力作用于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組慢慢起動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于20%的額定轉(zhuǎn)速持續(xù)5min，轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到60%額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)進(jìn)入電網(wǎng)軟拖動(dòng)狀態(tài)。正常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速連續(xù)增高，不必軟拖增速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到軟切轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入軟切入狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速升到發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路主接觸器動(dòng)動(dòng)作，機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行。

2)．小風(fēng)和逆功率脫網(wǎng)：小風(fēng)和逆功率停機(jī)是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停在待風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)10min平均風(fēng)速小于小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速或發(fā)電機(jī)輸出功率負(fù)到一定值后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不允許長(zhǎng)期在電網(wǎng)運(yùn)行，必須脫網(wǎng)，處于自由狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靠自身的摩擦阻力緩慢停機(jī)，進(jìn)入待風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速再次上升，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又投入并網(wǎng)運(yùn)行。

3)．普通故障脫網(wǎng)停機(jī)：機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等普通故障后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入普通停機(jī)程序，機(jī)組投入氣動(dòng)剎車，軟脫網(wǎng)，待低速軸轉(zhuǎn)速低于一定值后，再抱機(jī)械閘，如果是由于內(nèi)部因素產(chǎn)生的可恢復(fù)故障，計(jì)算機(jī)可自行處理，無需維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)，即可恢復(fù)正常開機(jī)。

4)．緊急故障脫網(wǎng)停機(jī)：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急故障如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生飛車、超速、振動(dòng)及負(fù)載丟失等故障時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)程序，機(jī)組投入氣動(dòng)剎車的同時(shí)執(zhí)行90°偏航控制，機(jī)艙旋轉(zhuǎn)偏離主風(fēng)向，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定限制后脫網(wǎng)，低速軸轉(zhuǎn)速小于一定轉(zhuǎn)速后，抱機(jī)械閘。

11浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

5)．安全鏈動(dòng)作停機(jī)：安全鏈動(dòng)作停機(jī)是指電控制系統(tǒng)軟保護(hù)控制失敗時(shí)，為安全起見所采取的硬性停機(jī)---氣動(dòng)剎車、機(jī)械剎車和脫網(wǎng)同時(shí)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在幾秒內(nèi)停下來。

6)．大風(fēng)脫網(wǎng)控制：當(dāng)風(fēng)速10min平均值大于25m/s時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能出現(xiàn)超速和過載，為了機(jī)組的安全，這時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須進(jìn)行大風(fēng)脫網(wǎng)停機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組先投入氣動(dòng)剎車，同時(shí)偏航90°，等功率下降后脫網(wǎng)，20s后或者低速軸轉(zhuǎn)速小于一定值時(shí)，抱機(jī)械閘，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完全停止。當(dāng)風(fēng)速回到工作風(fēng)速區(qū)后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始恢復(fù)自動(dòng)對(duì)風(fēng)，待轉(zhuǎn)速上升后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又重新開始自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行。

7)．對(duì)風(fēng)控制：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在工作風(fēng)速區(qū)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)艙的控制靈敏度，確定每次偏航的調(diào)整角度。用兩種方法判定機(jī)艙與風(fēng)向的偏離角度，根據(jù)偏離的程度和風(fēng)向傳感器的靈敏度，時(shí)刻調(diào)整機(jī)艙偏左和偏右的角度。

8)．偏轉(zhuǎn)90°對(duì)風(fēng)控制：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大風(fēng)速或超轉(zhuǎn)速工作時(shí)，為了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全停機(jī)，必須降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，釋放風(fēng)輪的能量。當(dāng)10min平均風(fēng)速大于25m/s或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速超速上限時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作偏轉(zhuǎn)90°控制，同時(shí)投入氣動(dòng)剎車，脫網(wǎng)，轉(zhuǎn)速降下來后，抱機(jī)械閘停機(jī)。在大風(fēng)期間實(shí)行90°跟風(fēng)控制，以保證機(jī)組大風(fēng)期間的安全。

9)．功率調(diào)節(jié)：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以上并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，必須進(jìn)行變距調(diào)節(jié)，減小風(fēng)輪的捕風(fēng)能力，以便達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，本模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要求槳距角的調(diào)節(jié)范圍在-2°～86°。

10)．軟切入控制：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須進(jìn)行軟切入控制，當(dāng)機(jī)組脫離電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，也必須軟脫網(wǎng)控制。利用軟并網(wǎng)裝置可完成軟切入/出的控制。通常軟并網(wǎng)裝置主要由大功率晶閘管和有關(guān)控制驅(qū)動(dòng)電路組成�？刂颇康木褪峭ㄟ^不斷監(jiān)測(cè)機(jī)組的三相電流和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，限制軟切入裝置通過控制主回路晶閘管的導(dǎo)通角，以控制發(fā)電機(jī)的端電壓，達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路接觸器動(dòng)作，將主回路晶閘管斷開，軟切入過程結(jié)束，軟并網(wǎng)成功。本模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)要求限制軟切入電流為額定電流的1.5倍。

23.1.3對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制保護(hù)的要求

1).主電路保護(hù)：在變壓器低壓側(cè)三相四線進(jìn)線處設(shè)置低壓配電低壓斷路器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組電氣元件的維護(hù)操作安全和短路過載保護(hù)，該低壓配電低壓斷路器還配有分動(dòng)脫扣和輔動(dòng)觸點(diǎn)。發(fā)電機(jī)三相電纜線入口處，也要設(shè)有配電自動(dòng)空氣斷路器，用來實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的過電流、過載及短路保護(hù)。

2).過電壓、過電流保護(hù)：主電路計(jì)算機(jī)電源進(jìn)線端、控制變壓器進(jìn)線端和有關(guān)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)線端，均要求設(shè)置過電壓、過電流保護(hù)措施。如整流電源、液壓控制電源、穩(wěn)壓電源、控制電源一次側(cè)、調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械閘系統(tǒng)、補(bǔ)償控制電容都要有相應(yīng)的過電流、過電壓保護(hù)控制裝置。

3).防雷設(shè)施及熔絲：主避雷器與熔絲，合理可靠的接地線為系統(tǒng)主避雷保護(hù)，同時(shí)控制系統(tǒng)要有專門設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)裝置。在計(jì)算機(jī)電源及直流電源變壓器一次側(cè)，所有信號(hào)的輸入端均要求設(shè)相應(yīng)的瞬時(shí)超電壓和過電流保護(hù)裝置。

4).熱繼電保護(hù)：運(yùn)行的所有輸出運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過熱、過載保護(hù)控制裝置。

5).接地保護(hù)：由于設(shè)備因絕緣破環(huán)或其他原因可能引起出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，均要設(shè)置保護(hù)接地。所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的零部件、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳感器、照明器具及其他電器的金屬底座和外殼；電氣設(shè)備的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；模擬塔架機(jī)艙配電裝置的金屬框架及金屬門；配電、控制和保護(hù)用的盤（臺(tái)、箱）的框架；交、直流電力電纜的接線盒和終端盒金屬外殼及電纜的金屬保護(hù)層和竄線的鋼管；電流互感器和電壓互感器的二次線圈；避雷器、保護(hù)間隙和電容器的底座、非金屬護(hù)套信號(hào)線的1～2根屏蔽芯線；上述各項(xiàng)都要求保護(hù)進(jìn)行接地。

23.2、控制安全系統(tǒng)安全運(yùn)行的技術(shù)要求

控制安全系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的大腦指揮中心，控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行就是保證了機(jī)組安全運(yùn)行，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行所涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，僅運(yùn)行工況而言，就包括起動(dòng)、停機(jī)、功率調(diào)解、變速控制和事故處理等方面的內(nèi)容。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在起停過程中，機(jī)組各部件將受到劇烈的機(jī)械應(yīng)力的變化，而對(duì)安全運(yùn)行起決定因素是風(fēng)速變化引起的轉(zhuǎn)速的變化。所以轉(zhuǎn)速的控制是機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的操作，涉及的問題很多，如風(fēng)速的變化、轉(zhuǎn)速的變化、溫度的變化、振動(dòng)等都會(huì)直接威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

23.2.1控制系統(tǒng)安全運(yùn)行要求必備條件

1)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開關(guān)出線側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱值相等，三相電壓平衡。2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全鏈系統(tǒng)硬件運(yùn)行正常。

3）調(diào)向系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。4）制動(dòng)和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在固定范圍內(nèi)。

12浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

5)齒輪箱油位和油溫在正常范圍。

6）各項(xiàng)保護(hù)裝置均在正常位置，且保護(hù)值均與批準(zhǔn)的設(shè)定值相符。7）各控制電源處于接通位置。8）監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運(yùn)行狀態(tài)。

9）停止運(yùn)行一個(gè)月以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組再投入運(yùn)行前要求檢查絕緣，合格后才允許起動(dòng)。10）經(jīng)維修的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)在投入起動(dòng)前，要進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。23.2.2對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作參數(shù)安全運(yùn)行范圍的要求

1.風(fēng)速：自然界風(fēng)的變化是隨機(jī)的沒有規(guī)律的，當(dāng)風(fēng)速在3～25m/s的規(guī)定工作范圍變化時(shí)，只對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電工況有影響，當(dāng)風(fēng)速變化率較大且風(fēng)速超過25m/s以上時(shí)，就會(huì)對(duì)機(jī)組的安全性產(chǎn)生威脅。

2.轉(zhuǎn)速：本并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速考慮設(shè)計(jì)低于15r/min，發(fā)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過額定轉(zhuǎn)速的20%。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超速時(shí)，對(duì)機(jī)組的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

3.功率：在額定風(fēng)速以下時(shí)，不作功率調(diào)節(jié)控制，只有在額定風(fēng)速以上應(yīng)作限制最大功率的控制，考慮要求運(yùn)行安全最大功率不允許超過設(shè)計(jì)值20%。

4.溫度：運(yùn)行中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各部件運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)引起溫升，要求控制器環(huán)境溫度應(yīng)為0～30℃，齒輪箱油溫小于120℃，發(fā)電機(jī)溫度小于150℃，傳動(dòng)等環(huán)節(jié)溫度小于70℃。

5.電壓：發(fā)電電壓允許的范圍在設(shè)計(jì)值的10%，當(dāng)瞬間值超過額定值的30%時(shí)，視為系統(tǒng)故障。6.頻率：機(jī)組的發(fā)電頻率應(yīng)限制在50HZ±1HZ，否則視為系統(tǒng)故障。

7.壓力：機(jī)組的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成，所以各液壓站系統(tǒng)的壓力必須監(jiān)控，由壓力開關(guān)設(shè)計(jì)額定值確定，通常低于100Mpa

21.2.3對(duì)系統(tǒng)的接地保護(hù)安全要求

1）配電設(shè)備接地。變壓器、開關(guān)設(shè)備和互感器外殼、配電柜、控制保護(hù)盤，金屬構(gòu)架、防雷設(shè)施及電纜頭等設(shè)備必須接地。

2）塔筒與地基接地裝置，接地體應(yīng)水平敷設(shè)。塔內(nèi)和地基的角鋼基礎(chǔ)及支架要用截面25×4的扁鋼相連作接地干線，塔筒做一組，地基做一組，兩者焊接相連形成接地網(wǎng)。

3）接地網(wǎng)形式要求以閉合型為好。當(dāng)接地電阻不滿足要求時(shí)，引入外部接地體。

4）接地體的外緣應(yīng)閉合，外緣各角要作成圓弧形，其半徑不宜小于均壓帶間距的一半，埋設(shè)深度應(yīng)不小于0.6m，并敷設(shè)水平均壓帶。

5）變壓器中線點(diǎn)的工作接地和保護(hù)地線，要分別與人工接地網(wǎng)連接。6）避雷線宜設(shè)單獨(dú)的接地裝置。7）整個(gè)接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)小于4Ω。

8）電纜線路的接地。當(dāng)電纜絕緣損壞時(shí)，在電纜的外皮、鎧甲及接線頭盒均可能帶電，要求必須接地。

9）如果電纜在地下敷設(shè)，兩端都應(yīng)接地。低壓電纜除在潮濕的環(huán)境須接地外，其他正常環(huán)境不必接地。高壓電纜任何情況都應(yīng)接地。

23.3、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制目標(biāo)的要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是實(shí)現(xiàn)由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換的裝置，風(fēng)輪系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從風(fēng)能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械能到電能的能量轉(zhuǎn)換過程，本模擬風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下控制目標(biāo)：

1).控制系統(tǒng)保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，同時(shí)高質(zhì)量地將不斷變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為頻率、電壓恒定的交流電送入電網(wǎng)。2).控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控顯示及故障處理，完成機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài)管理和控制。

3)．利用計(jì)算機(jī)智能控制實(shí)現(xiàn)機(jī)組的功率優(yōu)化控制，對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要進(jìn)行最佳尖速比和額定風(fēng)速以上的恒功率控制。

4).大于開機(jī)風(fēng)速并且轉(zhuǎn)速達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速的條件下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能軟切入自動(dòng)并網(wǎng)，保證電流沖擊小于額定電流。當(dāng)風(fēng)速在3～25m/s之間，切入發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行（本模擬發(fā)電機(jī)組設(shè)定模擬1500KW或201*KW機(jī)組，適應(yīng)這一風(fēng)速范圍）。

23.4、要求完成的主要自動(dòng)控制功能

13浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

1）大風(fēng)情況下，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到停機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)限速脫網(wǎng)抱液壓機(jī)械閘停機(jī)，而且在脫網(wǎng)同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航90°.停機(jī)后待風(fēng)速降低到大風(fēng)開機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)并入電網(wǎng)運(yùn)行。

2）為了避免小風(fēng)時(shí)發(fā)生頻繁開、停機(jī)現(xiàn)象，在并網(wǎng)后10min內(nèi)不能按風(fēng)速自動(dòng)停機(jī)。同樣，在小風(fēng)自動(dòng)脫網(wǎng)停機(jī)后，5min內(nèi)不能軟切并網(wǎng)。

3）當(dāng)風(fēng)速小于停機(jī)風(fēng)速時(shí)，為了避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期逆功率運(yùn)行，造成電網(wǎng)損耗，應(yīng)自動(dòng)脫網(wǎng)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)的待風(fēng)狀態(tài)。

4）當(dāng)風(fēng)速大于開機(jī)風(fēng)速，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航機(jī)構(gòu)始終能自動(dòng)跟風(fēng)。跟風(fēng)精度范圍±15°。

5）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓機(jī)械閘在并網(wǎng)運(yùn)行、開機(jī)和待風(fēng)狀態(tài)下，應(yīng)該松開機(jī)械閘，其余狀態(tài)下（大風(fēng)停機(jī)、斷電和故障等）均應(yīng)抱閘。

6）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉尖閘除非在脫網(wǎng)瞬間、超速和斷電時(shí)釋放，起平穩(wěn)剎車作用。其余時(shí)間（運(yùn)行期間、正常和故障停機(jī)期間）均應(yīng)處于歸位狀態(tài)。

7）在大風(fēng)停機(jī)和超速停機(jī)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除了應(yīng)該脫網(wǎng)、變距、抱閘停機(jī)外，還應(yīng)該自動(dòng)投入偏航控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙軸心線與風(fēng)向成一定的角度，增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)的安全度，待機(jī)艙轉(zhuǎn)約90°后，機(jī)艙保持與風(fēng)向偏90°跟風(fēng)控制，跟風(fēng)范圍±15°。

8）在電網(wǎng)中斷、缺相和過電壓的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)停止運(yùn)行，此時(shí)控制系統(tǒng)不能供電，如果正在運(yùn)行時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遇到這種情況，應(yīng)能自動(dòng)脫網(wǎng)和抱閘停機(jī)，此時(shí)偏航機(jī)構(gòu)不會(huì)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分應(yīng)能承受考驗(yàn)。

9）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模擬塔架內(nèi)的懸掛電纜只允許扭轉(zhuǎn)±2.5圈，系統(tǒng)要設(shè)計(jì)正/反向扭纜計(jì)數(shù)器，超過時(shí)自動(dòng)停機(jī)解纜，達(dá)到要求后再自動(dòng)開機(jī)，恢復(fù)運(yùn)行發(fā)電。

10）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有手動(dòng)控制功能（包括遠(yuǎn)程遙控手操），手動(dòng)控制時(shí)“自動(dòng)”功能應(yīng)該解除，相反地投入自動(dòng)控制時(shí)，有些“手動(dòng)”動(dòng)能自動(dòng)屏蔽。

11）控制系統(tǒng)應(yīng)該保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的所有監(jiān)控參數(shù)在正常允許的范圍內(nèi)，一旦超過極限并出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，應(yīng)能自動(dòng)處理并安全停機(jī)。

23.5、控制系統(tǒng)主要參數(shù)21.5.1．主要技術(shù)參數(shù)

1）主發(fā)電機(jī)輸出功率（額定）Pe(KW)2）發(fā)電機(jī)最大輸出功率1.2Pe(KW)3）工作風(fēng)速范圍3～25m/s4）額定風(fēng)速Ve(m/s)5）切入風(fēng)速（1min平均值）3m/s6）切出風(fēng)速（1min平均值）25m/s7）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速N(r/min)8）發(fā)電機(jī)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速1000±20r/min9）發(fā)電機(jī)輸出電壓690V±10%10)發(fā)電機(jī)發(fā)電頻率50Hz±0.5Hz11）并網(wǎng)最大沖擊電流（有效值）＜1.5Ie12）電容補(bǔ)充后功率因數(shù)0.6～0.9221.5.2.控制指標(biāo)及效果

1）方式專用微控制器2）過載開關(guān)＜690V，660A3）自動(dòng)對(duì)風(fēng)偏差范圍±15°4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)起、停時(shí)間＜60s5）系統(tǒng)測(cè)試精度≥0.5%6）電纜纏繞2.5圈自動(dòng)解纜7）解纜時(shí)間55min

14浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組附錄2：風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

8）手動(dòng)操作響應(yīng)時(shí)間＜5s21.5.3.保護(hù)功能

1）超電壓保護(hù)范圍連續(xù)3s＞1.3Ue(V)2）欠電流保護(hù)范圍連續(xù)3s＜1.3Ie(A)3）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速極限＜40r/min4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速極限＜1800r/min5）發(fā)電機(jī)過功率保護(hù)值連續(xù)60s＞1.2Pe(KW)6）發(fā)電機(jī)過電流保護(hù)值連續(xù)30s＞1.5Ie(A)7）大風(fēng)保護(hù)風(fēng)速連續(xù)600s＞25m/s8）系統(tǒng)接地電阻＜4Ω9）防雷感應(yīng)電壓＞3500V23.6、對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變距控制的要求23.6.1變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方式

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變距系統(tǒng)主要包含著兩種控制方式，即并網(wǎng)前的速度控制與

并網(wǎng)后的功率控制。由于異步電機(jī)的功率與速度是嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的，功率控制最終也是通過速度控制來實(shí)現(xiàn)的。

變漿距風(fēng)輪的葉片在靜止時(shí)，節(jié)距角為90°，這時(shí)氣流對(duì)葉片不產(chǎn)生力矩，整個(gè)葉片實(shí)際上是一塊阻尼板。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，葉片向0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)葉片產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)輪開始起動(dòng)。風(fēng)輪從起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速，其葉片的節(jié)距角隨轉(zhuǎn)速的升高是一個(gè)連續(xù)變化的過程。根據(jù)給定的速度參考值，調(diào)整節(jié)距角，進(jìn)行實(shí)際的速度控制。

當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)。這時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速受到電網(wǎng)頻率的牽制，變化不大，主要取決于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制實(shí)際上已轉(zhuǎn)為功率控制。為了優(yōu)化功率曲線，在進(jìn)行功率控制的同時(shí)，通過轉(zhuǎn)子電流控制器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)差進(jìn)行調(diào)整，從而調(diào)整風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)速較低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差調(diào)整到很小（1%），轉(zhuǎn)速在同步速附近；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差調(diào)整到很大（10%），使葉尖速比得到優(yōu)化，使功率曲線達(dá)到理想的狀態(tài)。

23.6.2變距控制系統(tǒng)

變距控制系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。變距控制器是一個(gè)非線性比例控制器，它可以補(bǔ)償比例閥的死帶和極限。變距系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，節(jié)距控制器的輸出信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，變成電壓信號(hào)控制比例閥（或電液伺服閥），驅(qū)動(dòng)油缸活塞，推動(dòng)變距機(jī)構(gòu)，使葉片節(jié)距角變化。

活塞的位移反饋信號(hào)由位移傳感器測(cè)量，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入比較器。23.7、對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集信號(hào)的要求23.7.1電量信號(hào)

1）電壓、電流：測(cè)量信號(hào)范圍寬，要求有較好的線性度；測(cè)量信號(hào)諧波豐富，頻譜特性復(fù)雜；電壓、電流信號(hào)為矢量信號(hào)，暫態(tài)反應(yīng)速度應(yīng)低于0.02s，精度高于0.5級(jí)。

2）功率因數(shù)：影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量計(jì)量和補(bǔ)償電容投入容量，要求較高精度。3）電網(wǎng)頻率：一般在工頻附近，精度要求±0.1Hz，反應(yīng)速度快。

一次電壓、電流由PT\\CT變換為可采樣的交流信號(hào)，經(jīng)濾波整形限幅后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。以上數(shù)據(jù)信號(hào)采集點(diǎn)集中，數(shù)據(jù)流量大，采樣速度高。上述電壓電流采樣數(shù)據(jù)的主要用途為：

a.在發(fā)電機(jī)或主回路元件故障及電網(wǎng)發(fā)生危及發(fā)電機(jī)運(yùn)行的異常狀態(tài)時(shí)作為微機(jī)保護(hù)的判據(jù)。

b.作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、性能評(píng)估、狀態(tài)顯示的重要參數(shù)。以及超功率和低功率時(shí)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行判據(jù)。同時(shí)，也作為就地電容補(bǔ)償投切重要判據(jù)。

23.7.2.溫度信號(hào)

據(jù)信號(hào)采集點(diǎn)相對(duì)集中，距離主控位置50m。器件熱容量較大，反應(yīng)到溫度變化較慢，可考慮采用鉑電阻測(cè)量。溫度參數(shù)可作為器件疲勞程度和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效能的判據(jù)，不要作為突發(fā)故障的保護(hù)判據(jù)。溫度統(tǒng)計(jì)對(duì)于故障分析和歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析有一定作用。

23.7.3.風(fēng)向信號(hào)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)向的測(cè)量由風(fēng)向標(biāo)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)向瞬時(shí)波動(dòng)頻繁，幅度不大。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為主動(dòng)對(duì)風(fēng)設(shè)計(jì)，當(dāng)風(fēng)向發(fā)生

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變化時(shí)，由偏航機(jī)構(gòu)根據(jù)風(fēng)向標(biāo)信號(hào)帶動(dòng)機(jī)頭隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)向的測(cè)量由風(fēng)向標(biāo)來完成。風(fēng)向標(biāo)的種類有許多。建議采用一種內(nèi)部帶有一個(gè)8位的格雷碼盤，當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)也帶動(dòng)格雷碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，由此得到不同的格雷碼數(shù)，通過光電感應(yīng)元件，形成一組8位的數(shù)字輸入信號(hào)。格雷碼盤將360°劃分成256個(gè)區(qū)，每區(qū)分為1.41°，所以其測(cè)量精度位1.41°。這種風(fēng)向標(biāo)可以確定風(fēng)向具體位置。

23.7.4.風(fēng)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)

轉(zhuǎn)速范圍3～30r/min。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間布置，可采用霍爾元件將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為窄脈沖。脈沖頻率范圍為7～20Hz。通常工作在10Hz以上。葉片轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速相差一個(gè)固定變化，可以相互校驗(yàn)被測(cè)信號(hào)的可靠性。

模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)：發(fā)電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。頻率與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系為線性的。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行相互校驗(yàn)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速乘以傳動(dòng)比率等于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，如果不符，表示兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集部分有故障，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行。轉(zhuǎn)速測(cè)量用于判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)和脫網(wǎng)，還可用于判別超速條件，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過30r/min或電機(jī)轉(zhuǎn)速超過1575r/min時(shí)，應(yīng)停機(jī)。

23.7.5.風(fēng)速信號(hào)

風(fēng)速通過安裝在機(jī)艙外的光電數(shù)字式風(fēng)速儀測(cè)得。風(fēng)速儀送出的信號(hào)為頻率值，經(jīng)光耦合器隔離后送至頻率數(shù)字化模塊。模塊可處理最大輸入頻率值為6.8kHz。模塊采用485通信方式把數(shù)據(jù)送給工控機(jī)，計(jì)算機(jī)把傳送來的頻率信號(hào)經(jīng)平均后轉(zhuǎn)換成風(fēng)速，由于頻率-風(fēng)速的轉(zhuǎn)換關(guān)系非線性，在轉(zhuǎn)換過程中采用了分段線性的方法進(jìn)行處理。要求風(fēng)速值可根據(jù)功率進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)速在3m/s以下，功率高于1.5kW持續(xù)1min時(shí)，或風(fēng)速在8m/s以上，功率低于1.0kW持續(xù)1min時(shí)，表示風(fēng)速計(jì)有故障。23.8、對(duì)機(jī)組控制運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)的要求

23.8.1.大風(fēng)保護(hù)安全系統(tǒng)

機(jī)組設(shè)計(jì)有切入風(fēng)速Vg，停機(jī)風(fēng)速Vt，一般取10min，25m/s的風(fēng)速為停機(jī)風(fēng)速；由于此時(shí)風(fēng)的能量很大，系統(tǒng)必須采取保護(hù)措施，在停機(jī)前對(duì)于變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須調(diào)節(jié)葉片變距角，實(shí)現(xiàn)功率輸出的調(diào)節(jié)，限制最大功率的輸出，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全。當(dāng)大風(fēng)停機(jī)時(shí)，機(jī)組必須按照安全程序停機(jī)。停機(jī)后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須90°對(duì)風(fēng)控制。23.8.2.參數(shù)越限保護(hù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，有許多參數(shù)需要監(jiān)控，不同機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)，規(guī)定越限參數(shù)值不同，溫度參數(shù)由計(jì)算機(jī)采樣值和實(shí)際工況計(jì)算確定上下限控制，壓力參數(shù)的極限，采用壓力繼電器，根據(jù)工況要求，確定和調(diào)整越限設(shè)定值，繼電器輸入觸點(diǎn)開關(guān)信號(hào)給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)辨別處理。電壓和電流參數(shù)由點(diǎn)亮傳感器轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)工況要求和安全技術(shù)要求確定越限電流電壓控制的參數(shù)。

23.8.3.電壓保護(hù)

指對(duì)電氣裝置元件遭到的瞬間高壓沖擊所進(jìn)行的保護(hù)，通常對(duì)控制系統(tǒng)交流電源進(jìn)行隔離穩(wěn)壓保護(hù)，同時(shí)裝置加高壓瞬態(tài)吸收元件，提高控制系統(tǒng)的耐高壓能力。

23.8.4.電流保護(hù)

控制系統(tǒng)所有的電器電路（除安全鏈外）都必須加過流保護(hù)器，如熔絲、空氣開關(guān)。23.8.5.振動(dòng)保護(hù)

機(jī)組設(shè)有三級(jí)振動(dòng)頻率保護(hù)，振動(dòng)球開關(guān)、振動(dòng)頻率上限1、振動(dòng)頻率極限2，當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)將分級(jí)進(jìn)行處理。23.8.6.開機(jī)保護(hù)

設(shè)計(jì)機(jī)組開機(jī)正常順序控制，要求限制并網(wǎng)時(shí)的電流沖擊。23.8.7.關(guān)機(jī)保護(hù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在小風(fēng)、大風(fēng)及故障時(shí)需要安全停機(jī)，停機(jī)的順序要求先空氣氣動(dòng)制動(dòng)，然后，軟切除脫網(wǎng)停機(jī)。軟脫網(wǎng)的順序控制與軟并網(wǎng)的控制基本一致。

23.8.8.緊急停機(jī)安全鏈保護(hù)

緊急停機(jī)是機(jī)組安全保護(hù)的有效屏障，當(dāng)振動(dòng)開關(guān)動(dòng)作、轉(zhuǎn)速超轉(zhuǎn)速、電網(wǎng)中斷、機(jī)組部件突然損壞或火災(zāi)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組緊急停機(jī)，系統(tǒng)的安全鏈動(dòng)作，將有效的保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工況安全，控制系統(tǒng)在3s左右，將機(jī)組平穩(wěn)停止。23.9、對(duì)機(jī)組接地保護(hù)裝置的要求

23.9.1.接地裝置可考慮利用與大地有可靠連接的自然接地，即模擬塔筒和實(shí)驗(yàn)室地基，但為了可靠接地，再自行設(shè)計(jì)人工接地體與塔筒和地基相連組成接地網(wǎng)，這樣具有較好的大電流、大電壓和雷電的沖擊，同時(shí)必須安裝繞線環(huán)和接地棒的接地

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設(shè)計(jì)裝置。

23.9.2.人工接地體不應(yīng)埋設(shè)在強(qiáng)烈腐蝕性土壤處，埋設(shè)時(shí)接地體深度不小于0.6mm，垂直接地體長(zhǎng)度應(yīng)不小于2.5m，埋入后周圍要用新土墩實(shí)。

23.9.3.接地體連接應(yīng)采用塔接焊，塔接長(zhǎng)度為扁鋼寬度的2倍，并由三個(gè)鄰邊施焊，為圓鋼直徑的六倍，并由兩面施焊。接地體與接地線連接，應(yīng)采用可拆卸的螺栓聯(lián)接，以便測(cè)試電阻。

23.9.4.當(dāng)?shù)叵螺^深處的土壤電阻率較低時(shí)，可采用深井或深管式接地體，或在接地坑內(nèi)填入化學(xué)降阻劑。24、對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架的要求

塔架和基礎(chǔ)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要承載部件。本模擬風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)考慮采用圓筒型塔架，這種形式在當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中大量采用，其優(yōu)點(diǎn)是美觀大方，上下塔架安全可靠，高度初步計(jì)劃1-1.5米，結(jié)構(gòu)材料為鋼結(jié)構(gòu)塔架。25、對(duì)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完成總裝配工序后，在出廠前需進(jìn)行規(guī)定項(xiàng)目的出廠檢測(cè)試驗(yàn)。風(fēng)電場(chǎng)在用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在進(jìn)行大檢修或由于事故等原因造成大件總成拆修或更換的，應(yīng)在完成修換工作后進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容參照檢測(cè)試驗(yàn)的相關(guān)項(xiàng)目和教學(xué)要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行，鞏固學(xué)生所學(xué)的風(fēng)電專業(yè)知識(shí)。25.1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（除塔架、葉片外）進(jìn)行功能實(shí)驗(yàn)和部分性能實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生初步掌握風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過試驗(yàn)和調(diào)試達(dá)到安全運(yùn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)和技能。

25.1.1．功能實(shí)驗(yàn)通過檢測(cè)試驗(yàn)，考核檢測(cè)機(jī)組的傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等功能動(dòng)作的正確性與可靠性。

25.1.2.部分性能實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)組的起動(dòng)性能、空載性能、偏航性能及安全保護(hù)性能進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)使其符合要求。25.2、實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)備配置

1）對(duì)實(shí)驗(yàn)載人平臺(tái)平臺(tái)的要求：由于在實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要在上面站立15-20人，同時(shí)要放置測(cè)試儀器，所以必須設(shè)計(jì)合理、牢固、穩(wěn)定，在風(fēng)葉一側(cè)要有防護(hù)網(wǎng)，可按照實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整并能牢靠緊固于其基礎(chǔ)上。不用時(shí)可移至實(shí)驗(yàn)室的空位上，即遠(yuǎn)離風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

2）監(jiān)控設(shè)備完好，儀器儀表符合實(shí)驗(yàn)要求。

3）實(shí)驗(yàn)電源符合要求，電源變壓器容量、電壓等級(jí)符合需要。4）實(shí)驗(yàn)室設(shè)施布置應(yīng)符合安全要求。5）實(shí)驗(yàn)用指導(dǎo)書，實(shí)驗(yàn)用各種記錄表格規(guī)范。6）實(shí)驗(yàn)用各種通用工具、用具與材料齊備。7）實(shí)驗(yàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系裝配完整。25.3、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

25.3.1.將實(shí)驗(yàn)臺(tái)架移至風(fēng)力發(fā)電機(jī)的對(duì)應(yīng)位置緊連接螺栓。25.3.2.檢查下列電氣接線：

1）控制柜與機(jī)艙控制箱間控制電纜接線。

2）機(jī)艙控制箱與液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、偏航減速器及提升機(jī)間連接。3）機(jī)艙控制箱與機(jī)組各傳感器間接線。4）控制柜與柜外輔助檢測(cè)儀器、儀表間接線。5）控制柜與風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的出線連接。6）控制柜與動(dòng)力電源連接。

25.3.3.復(fù)查傳動(dòng)系統(tǒng)各總成部件底腳螺栓緊固情況；復(fù)查動(dòng)力傳動(dòng)件螺栓緊固狀況。必要時(shí)重新按規(guī)定扭矩和順序緊固。25.3.4.復(fù)查液壓油量、潤(rùn)滑油量。必要時(shí)按規(guī)定補(bǔ)充加足。25.3.5.復(fù)查盤式制動(dòng)器與偏航制動(dòng)器。必要時(shí)予以重新調(diào)整。25.3.6.接通動(dòng)力電源，檢查相序，檢查主斷路器及各電機(jī)保護(hù)整定值。25.4、功能實(shí)驗(yàn)和部分性能實(shí)驗(yàn)

25.4.1.發(fā)電機(jī)以電動(dòng)機(jī)方式空載運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)

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1）斷開齒輪箱與發(fā)電機(jī)間聯(lián)接。

2）以軟起動(dòng)方式起動(dòng)發(fā)電機(jī)待達(dá)同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)溫度穩(wěn)定后，監(jiān)測(cè)電流、電壓、有功功率、起動(dòng)時(shí)間；測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速、振動(dòng)與噪聲、繞組溫度、軸承溫度、電機(jī)出風(fēng)溫度和環(huán)境溫度。

25.4.2.潤(rùn)滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、盤式制動(dòng)器、偏航機(jī)構(gòu)功能檢查實(shí)驗(yàn)

1）潤(rùn)滑系統(tǒng)：起動(dòng)潤(rùn)滑泵電機(jī)，檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向，檢查油位、油壓、油溫傳感器工作狀況，檢查濾清器工作狀況及潤(rùn)滑油冷卻和潤(rùn)滑油加熱工作狀況。

2）液壓系統(tǒng)：起動(dòng)液壓泵電機(jī)，檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向，檢查油位傳感器，檢查調(diào)整油壓、檢查建壓時(shí)間、補(bǔ)壓時(shí)間和滲漏情況。3）盤式制動(dòng)器：復(fù)查剎車片間隙，分別記錄電機(jī)自斷電開始按正常制動(dòng)操作至停轉(zhuǎn)所需時(shí)間。4）偏航機(jī)構(gòu)：

a.檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向，應(yīng)與控制開關(guān)標(biāo)示一致。

b.檢查偏航反映靈敏程度（利用風(fēng)向儀），并分別記錄正反方向動(dòng)作滯后時(shí)間。c.檢查偏航制動(dòng)動(dòng)作同步程度。

d.檢查解纜動(dòng)作，比較正反向扭纜回轉(zhuǎn)角，不符合要求應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

e.復(fù)查偏航驅(qū)動(dòng)齒輪與齒圈的齒側(cè)隙；對(duì)有兩只以上驅(qū)動(dòng)器的，應(yīng)檢查其齒側(cè)隙相對(duì)位置關(guān)系。25.4.3.發(fā)電機(jī)齒輪系統(tǒng)空載實(shí)驗(yàn)

1）連接發(fā)電機(jī)與齒箱間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（聯(lián)軸器、安全離合器等）。

2）起動(dòng)發(fā)電機(jī)，待轉(zhuǎn)速和電機(jī)繞組溫度穩(wěn)定后，監(jiān)測(cè)電機(jī)電流電壓、并計(jì)算出齒輪箱空載損耗。

3）測(cè)齒輪箱轉(zhuǎn)速、振動(dòng)與噪聲，測(cè)齒輪箱軸承溫度、潤(rùn)滑油溫（如采用獨(dú)立潤(rùn)滑系統(tǒng)的，應(yīng)在起動(dòng)發(fā)電機(jī)齒輪箱系統(tǒng)前，先起動(dòng)潤(rùn)滑油泵，待其工作狀況符合要求后，再起動(dòng)發(fā)電機(jī)齒輪箱系統(tǒng)）。

25.4.4.安全保護(hù)性能實(shí)驗(yàn)

1）緊急停機(jī)：測(cè)量電機(jī)自穩(wěn)定轉(zhuǎn)速狀態(tài)斷電并緊急制動(dòng)至停轉(zhuǎn)所需時(shí)間及振動(dòng)情況。

2）安全鏈模擬實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電機(jī)在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，模擬過振、電網(wǎng)失電等狀態(tài)時(shí)保護(hù)動(dòng)作過程所用時(shí)間。25.4.5.控制器功能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

1）轉(zhuǎn)速：以高精度（高于0.5級(jí)）測(cè)速儀與控制器測(cè)速儀同步測(cè)量齒輪箱輸入軸和發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速，以較測(cè)定值。2）溫度：以高精度（高于0.5級(jí)）測(cè)溫計(jì)與控制器測(cè)溫計(jì)同步測(cè)量齒輪箱潤(rùn)滑油溫、發(fā)電機(jī)軸承溫度、環(huán)境氣溫，比較測(cè)定值。

3）電量：以高精度（高于0.5級(jí)）的標(biāo)定電量表計(jì)與控制器電量表同步測(cè)定電壓、電流、頻率、功能因素、有功與無功功率等，比較測(cè)定值。

4）風(fēng)速與風(fēng)向：

a.以高精度（高于0.5級(jí)）風(fēng)速儀測(cè)定模擬變化的風(fēng)速，與控制器風(fēng)速儀同步測(cè)定值做比較。b.模擬風(fēng)向變化，測(cè)定控制器反應(yīng)。25.5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄整理與分析處理25.5.1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)學(xué)生專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)記錄；每一測(cè)點(diǎn)（或每一參數(shù)）應(yīng)按規(guī)定次數(shù)記錄，一般為五次，間隔時(shí)間1min。現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)有較大偏差時(shí)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師應(yīng)要求學(xué)生重復(fù)做試驗(yàn)驗(yàn)證其有效性，并在試驗(yàn)記錄中加注說明。

2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)記錄在預(yù)先準(zhǔn)備妥當(dāng)?shù)膶Ｓ帽砀裆希�同一�?shí)驗(yàn)項(xiàng)目的記錄應(yīng)歸類集中，同一臺(tái)機(jī)組的全部實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)裝訂成冊(cè)，作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的附件交老師批改。

25.5.2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

1.所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，均有相應(yīng)的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將其與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄一一對(duì)應(yīng)比較，凡沒有超差的項(xiàng)目，均為合格項(xiàng)目，凡發(fā)生超差的項(xiàng)目，應(yīng)分析其產(chǎn)生原因，并做出針對(duì)性的判斷，其中屬于影響機(jī)組正常運(yùn)行的，如機(jī)組振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)、機(jī)組潤(rùn)滑油溫、軸承溫度、電機(jī)繞組溫度嚴(yán)重超標(biāo)的，應(yīng)找出原因，消除其影響，并重新做實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)全部合格后，方準(zhǔn)予風(fēng)力發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行。

18浙江省財(cái)政資助風(fēng)力發(fā)電實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目組

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