风力发电机组变桨系统培训资料

目录1．概述 (1)2．风力发电机的桨距调节 (2)2.1 变桨距的转速调节原理 (2)2.2 电动变桨系统的结构 (2)3．变桨控制系统 (4)3.1 系统简介 (4)3.2 系统组成 (5)3.2.1 变桨中控柜 (6)3.2.2变桨轴控柜 (12)3.2.3变桨蓄电池柜 (13)3.2.4变桨电机 (13)3.2.5编码器 (14)3.3 系统接口 (14)4. 变桨控制器及变桨调试软件 (15)4.1 变桨控制器端口说明 (15)4.2 变桨控制器操作说明 (21)4.2.1 菜单首页 (21)4.2.2 子菜单：桨叶状态 (22)4.2.3 子菜单：手动操作变桨 (22)4.2.4 子菜单：变桨控制器状态 (23)4.2.5 子菜单：编码器设置 (24)4.2.6 密码子菜单 (25)4.3 控制器参数设置软件使用 (25)4.3.1 变桨控制器参数配置 (25)4.3.2 使用说明 (26)4.4 控制器上电试验 (26)4.4.1 变桨控制器上电前检查 (26)4.4.2 变桨控制器上电试验 (27)5. 变桨控制系统的现场调试 (27)5.1 上电前检查 (28)5.2 变桨系统的现场调试 (28)6.变桨控制系统常见故障分析及处理 (31)6.1电流读取值异常 (31)6.2 温度值异常 (31)6.3 三面桨叶不动作 (32)6.4 一个或两个桨叶动作异常 (33)6.5 编码器值读取异常 (33)6.6 通信不能建立 (34)6.7 面板异常 (34)6.8 风机正常运行时桨叶异常动作 (34)6.9 无法清0°或者92° (34)6.10 与变桨系统有关的状态码 (35)7. 用户须知 (40)1．概述本培训教材适用于东方电气自动控制工程有限公司的变桨控制系统产品。

变桨控制系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分。

它是一种风力发电机桨叶调节装置，通过调节桨叶角度使风机达到最大的风能利用率，并在不同的风况下控制功率与转速的平衡，当风较大时，使桨叶迎角减小，控制吸收的风能，同时减少风力对风力机的冲击；风小时，使桨叶迎角增大保证获取最大的风能。

变桨系统维护华锐风电科技有限公司风力发电机组培训教材变桨部分1.变桨控制系统简介变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装置－电机，齿轮箱和变桨轴承。

从额定功率起，通过控制系统将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动，实现风机的功率控制。

如果一个驱动器发生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。

变桨控制系统是通过改变叶片迎角，实现功率变化来进行调节的。

通过在叶片和轮毂之间安装的变桨驱动电机带动回转轴承转动从而改变叶片迎角，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在风轮叶片上的扭矩和功率的目的。

在90度迎角时是叶片的工作位置。

在风力发电机组正常运行时，叶片向小迎角方向变化而达到限制功率。

一般变桨角度范围为0～86度。

采用变桨矩调节，风机的启动性好、刹车机构简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降、额定点以前的功率输出饱满、额定点以的输出功率平滑、风轮叶根承受的动、静载荷小。

变桨系统作为基本制动系统，可以在额定功率范围内对风机速度进行控制。

变桨控制系统有四个主要任务：1. 通过调整叶片角把风机的电力速度控制在规定风速之上的一个恒定速度。

2. 当安全链被打开时，使用转子作为空气动力制动装置把叶子转回到羽状位置（安全运行）。

3. 调整叶片角以规定的最低风速从风中获得适当的电力。

4. 通过衰减风转交互作用引起的震动使风机上的机械载荷极小化。

2.变桨轴承2.1安装位置变桨轴承安装在轮毂上，通过外圈螺栓把紧。

其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动，并与叶片联接2.2工作原理当风向发生变化时，通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。

2.3变桨轴承的剖面图从剖面图可以看出，变桨轴承采用深沟球轴承深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴向载荷。

承受纯径向载荷时，接触角为零。

位置1：变桨轴承外圈螺栓孔，与轮毂联接。

位置2：变桨轴承内圈螺栓孔，与叶片联接。

1.5MW风力发电机组变桨系统原理及维护国电联合动力技术有限公司培训中心（内部资料严禁外泄）UP77/82 风电机组变桨控制及维护目录1、变桨系统控制原理2、变桨系统简介3、变桨系统故障及处理4、LUST与SSB变桨系统的异同5、变桨系统维护定桨失速风机与变桨变速风机之比较定桨失速型风电机组发电量随着风速的提高而增长，在额定风速下达到满发，但风速若再增加，机组出力反而下降很快，叶片呈现失速特性。

优点：机械结构简单，易于制造；控制原理简单，运行可靠性高。

缺点：额定风速高，风轮转换效率低；电能质量差，对电网影响大；叶片复杂，重量大，不适合制造大风机变桨变速型风电机组风机的每个叶片可跟随风速变化独立同步的变化桨距角，控制机组在任何转速下始终工作在最佳状态，额定风速得以有效降低，提高了低风速下机组的发电能力；当风速继续提高时，功率曲线能够维持恒定，有效地提高了风轮的转换效率。

优点：发电效率高，超出定桨机组10%以上；电能质量提高，电网兼容性好；高风速时停机并顺桨，降低载荷，保护机组安全；叶片相对简单，重量轻，利于制造大型兆瓦级风机缺点：变桨机械、电气和控制系统复杂，运行维护难度大。

变桨距双馈变速恒频风力发电机组成为当前国内兆瓦级风力发电机组的主流。

变桨系统组成部分简介变桨控制系统简介✓主控制柜✓轴柜✓蓄电池柜✓驱动电机✓减速齿轮箱✓变桨轴承✓限位开关✓编码器▪变桨主控柜▪变桨轴柜蓄电池柜▪电机编码器GM 400绝对值编码器共10根线，引入变桨控制柜，需按线号及颜色接入变桨控制柜端子排上。

▪限位开关变桨系统工作流程：●机组主控通过滑环传输的控制指令；●将变桨命令分配至三个轴柜；●轴柜通过各自独立整流装置同步变换直流来驱动电机；●通过减速齿轮箱传递扭矩至变桨齿轮带动每个叶片旋转至精准的角度；●将该叶片角度值反馈至机组主控系统变桨系统控制原理风机不同运行状态下的变桨控制1、静止——起动状态2、起动——加速状态3、加速——风机并网状态3.1、低于额定功率下发电运行3.2 达到额定功率后维持满发状态运行4、运行——停机状态1、静止——起动状态下的变桨调节桨距角调节至50°迎风；开桨速度不能超过2 °/s;顺桨速度不能超过5°/s;变桨加速度不能超过20 °/s²；目标：叶轮转速升至3 r/s(低速轴）2、起动——加速状态下的变桨调节桨距角在（50 °，0°）范围内调节迎风；开桨速度不能超过2 °/s;顺桨速度不能超过5°/s;变桨加速度不能超过20 °/s²；目标：叶轮转速升至10 r/s(低速轴）3、加速——并网发电状态下的变桨调节3.1 低于额定功率下的变桨调节桨距角在维持0°迎风；开桨速度不能超过2 °/s;顺桨速度不能超过5°/s;变桨加速度不能超过20 °/s²；变频系统通过转矩控制达到最大风能利用系数， 目标：叶轮转速升至17.5 r/s(低速轴）3.2 达到额定功率后维持满发状态运行桨距角在（90 °，0°）范围内调节；开桨速度不能超过5 °/s;顺桨速度不能超过5°/s;变桨加速度不能超过20 °/s²；通过变桨控制使机组保持额定输出功率不变， 目标：叶轮转速保持17.5 r/s(低速轴）4、运行——停机状态4.1 正常停机叶片正常顺桨至89°；变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行；顺桨速度控制为5°/s;叶轮空转，机械刹车不动作；4.2 快速停机叶片快速顺桨至89°；变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行；顺桨速度控制为7°/s;叶轮空转，机械刹车不动作；4.3 紧急停机叶片紧急顺桨至91°或96 °限位开关；紧急顺桨命令通过蓄电池柜执行；顺桨速度不受控制;叶轮转速低于5 r/s后，液压机械刹车抱闸，将叶轮转速降至为零；独立变桨：三个叶片通过各自的轴柜和蓄电池柜实现开桨和顺桨的同步调节；如果某一个驱动器发生故障，另两个驱动器依然可以安全地使风机顺桨并安全停机。

1.5MW风电机组变桨系统知识培训风电机组根据外部环境的不同被定义为 “常温型风机”和“低温型风机”等不同的机型，变桨系统要能满足相应机组的运行环境条件。

SSB变桨系统应用培训。

一、功能描述变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。

风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。

变桨系统的作用是控制风机叶片旋转到设定的角度。

变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。

风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。

变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。

风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s 到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。

任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。

变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。

此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。

由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。

每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。

风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。

二、主要部件组成电控箱 1套（数个） 变桨电机（配有变桨系统主编码器：A编码器） 3套备用电池 3套机械式限位开关 3套（6个） 限位开关支架及相关连接件 3套冗余编码器：B编码器 3套冗余编码器支架、测量小齿轮及相关连接件 3套各部件间的连接电缆及电缆连接器 1套技术文档 1套三、变桨系统各部件的连接框图图1：各部件间连接框图四、系统配置变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱内的机舱控制柜之间的连接工作。

变桨控制系统培训教材1. 变桨控制系统概述图1 变桨系统变桨控制系统包括三个主要部件，驱动装置－电机，齿轮箱和变桨轴承。

从额定功率起，通过控制系统将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动，实现风机的功率控制。

如果一个驱动器发生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。

变桨控制系统是通过改变叶片迎角，实现功率变化来进行调节的。

通过在叶轮毂变桨轴承变桨驱动器雷电保护装置变桨控制柜撞块装置限位开关装置片和轮毂之间安装的变桨驱动电机带动回转轴承转动从而改变叶片迎角，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在风轮叶片上的扭矩和功率的目的。

在90度迎角时是叶片的工作位置。

在风力发电机组正常运行时，叶片向小迎角方向变化而达到限制功率。

一般变桨角度范围为0～86度。

采用变桨矩调节，风机的启动性好、刹车机构简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降、额定点以前的功率输出饱满、额定点以的输出功率平滑、风轮叶根承受的动、静载荷小。

变桨系统作为基本制动系统，可以在额定功率范围内对风机速度进行控制。

变桨控制系统有四个主要任务：1.通过调整叶片角把风机的电力速度控制在规定风速之上的一个恒定速度。

2.当安全链被打开时，使用转子作为空气动力制动装置把叶子转回到羽状位置（安全运行）。

3.调整叶片角以规定的最低风速从风中获得适当的电力。

4.通过衰减风转交互作用引起的震动使风机上的机械载荷极小化。

2.变桨轴承变桨驱动装置变桨轴承图2 变桨轴承和驱动装置2.1安装位置变桨轴承安装在轮毂上，通过外圈螺栓把紧。

其内齿圈与变桨驱动装置啮合运动，并与叶片联接。

2.2工作原理当风向发生变化时，通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片对风向地迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在叶片上的扭矩和功率的目的。

2.32.3变桨轴承的剖面图6一1 2 3 4 57图3 变桨轴承的剖面图从剖面图可以看出，变桨轴承采用深沟球轴承，深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴向载荷。