H87L-2.0MW风电机组的说明

中船重工(重庆)海装风电设备有限公司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd.H87L-2.0MW风电机组的说明一、双轴承支撑结构的传动链和高可靠性在风机运行过程中，增速齿轮箱的故障发生率较高。

这是带齿轮箱风力发电机组中最大的缺陷。

通过对世界主流传动链的比较，结合中国目前的制造水平和风机使用特点，我公司2.0MW风机选取了最成熟的双轴承支撑结构。

该结构可靠性高、技术成熟、维护方便。

该结构中前轴承作为浮动端主要承受径向载荷，后轴承作为固定端主要承受轴向载荷，由于双轴承支撑结构承担了风轮带来的弯矩、翘曲、震动等负荷，所以与之连接的齿轮箱仅承受了转矩载荷，从而消除了增速齿轮箱的主要故障源，更好地保证了齿轮箱的20年寿命，而且关键重要部件主轴承采用进口元件，这都大大提高了机组的可靠性。

二、机组的发电量高投标风电机组以及所配套叶片是专门针对中国地区的风速分布特点设计的，即年平均风速按IEC61400-1 TCⅡA+（8.5m/s）、50年一遇10min最大风速按（42.5m/s）和50年一遇3s极限风速按（59.5m/s）设计，因此整机具有抗击短时的强载荷能力和长的疲劳寿命。

叶片长度42.2米，它的扫掠面积为5945m2，它能够吸收更多的风能，机组功率和发电量更高，其表现在低的切入风速（3.0m/s）和低的额定风速（10.9m/s）。

三、叶片前缘防护以及防污垢和灰尘措施叶片材料为玻璃纤维增强塑料，采用真空导入法成形，而且表面喷涂防腐蚀涂层。

此外对迎风缘还采取有加强措施：使用前缘特种保护涂层（前缘特种保护涂层固含量为100%，具有非常优异的防腐性能，其厚度能够达到400μm，可以有效防止腐蚀及受风冲击和磨损），或者使用3M前缘保护膜（3M前缘保护膜具有耐酸碱，防止盐雾腐蚀、耐刺穿等特性，能够起到非常优异的防止叶片受腐蚀的作用，且其贴服性好、延伸率高，能够贴服在弯曲幅度较大的表面，这个特性使其能够牢牢贴在叶片表面，起到防腐蚀作用）。

另外，为避免污垢和灰尘滞留在叶片表面产生聚集，采取了如下措施： 1）可在叶片涂层外面涂上液体石蜡等物质，利用其疏水性、耐粘污性等特点来避免污垢和灰尘滞留在叶片表面；2）叶片表面的涂层工艺由喷涂取代辊涂，因为喷涂的涂层致密性高、表面光洁度高，可避免污垢和灰尘滞留在叶片表面。

因此，叶片可适用于低温（-40℃～+50℃）环境，能抗沙尘暴，抗盐雾、紫外线等外部气候条件，设计寿命为20年。

四、HZ2.0MW风电机组电网适应性好、电能质量优、具有低电压穿越能力HZ2.0MW变频器由两个背靠背的IGBT高频整流器和中间直流环节组成，具有功率因数高、网侧电流谐波小、能量双向流动等优点，先进的直接转矩控制（DTC）策略将输入发电机转子的励磁电流解耦成独立的励磁分量和转矩分量分别控制，实际上就是对无功功率和有功功率的解耦控制、实时调节，有功的调节使得变速风机可以实现最大风能捕获，无功的调节则保证了并网时电机端电压能够保持在允许的波动范围之内2.0MW风电机组根据电网对无功功率的要求可以任意调节其输入输出无功功率，其功率因数调节范围设定为感性0.95～0 容性0.95，根据电网情况不同而不同。

买方可以通过中央监控系统、本地操作面板等对风电机组输出的有功和无功功率进行在线设置。

HZ2.0MW机组电能质量满足《国家电网公司风电场接入电网技术规定（修订）》：风电机组功率因数调节范围设定为感性0.95～容性0.95；风电机组可以确保风电场所接入公共连接点的闪变值满足GB12326-2000的要求；风电机组能确保风电场所接入公共连接点的谐波注入电流满足GB/T14549-1993的要求。

变频器通过直接转矩控制（DTC）控制和消除低频分量，内部标准配置的DU/DT 滤波器、LCL滤波器等消除高频和中频分量，有效减少了输出谐波（THD<3％），获得优良的电能品质。

通过控制上的优化，使电压闪变指标在国际技术标准允许范围之内。

所谓低电压穿越功能即当电网发生故障时要求风电机组能够承受短时的电压降低而不退出运行，使之能够继续向系统输入功率以支撑系统电压。

这种功能使风电机组较以往固定转速机组在电网系统故障时不但不是系统的负担，反而成为系统故障恢复的有利支撑电源。

风电机组正常运行在电网电压波动±10％的范围内，当电网电压低于正常电压的90％时，2.0MW风电机组通过变流装置先进的控制策略和特殊设计的基于PWM技术的有源制动单元使风机系统具有很好的低电压穿越能力，仍能够继续运行而不用脱离电网的低电压穿越能力（风电机组在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行625ms，风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电机组保持并网运行）；同时，风电机组可以发出无功功率对电网进行支持，以避免电网电压进一步跌落；电网频率在买方规定的范围49.5～50.5Hz内波动时风电机组能按要求正常工作，在范围48～49.5Hz、50.5～51Hz能降容运行,避免了发电量的损失和风电机组的反复启动、停机。

由以上叙述可见2.0MW风电机组对各种电网的适应性好，具有更宽范围内的无功功率调节能力和对电网电压的支撑能力。

五、HZ2.0MW机组具备有功无功调节功能HZ2.0MW机组具备有功无功调节能力，可以在现地和中央监控进行有功无功功率调节动作，有功功率调节方式分变桨调节和转矩调节两种，无功功率调节直接给定调节值。

现地和中央监控的调节都是通过更改控制系统控制参数进行，其中现地操作只能对单台风电机机进行调节，中央监控可以对单台风电机机进行调节，也可以对整个风场的风电机组进行调节。

在中央监控进行有功无功功率调节，还可以按照风场调度命令将总体功率要求平均分配在风场的每一台风电机组上。

中央监控系统有功无功功率调节示意图：风电机组有功功率的调节方式分为变桨调节和转矩调节两种。

变桨调节方式：在低于额定风速的时候，变桨系统调节变桨角度使风机捕获的风能最大，即追踪最佳叶尖速比，以提高风机转速，使机组产出最大电能。

当风速高于额定风速时，变桨系统调节变桨角度，减少风机捕获的风能，在保证机组维持在满发状态。

转矩调节方式：在低于额定风速时，风机控制系统发出命令，使变频器提供最佳转矩，保证机组产出最大产能；在风度高于额定风速或者风场调度要求限制功率的情况下，风机控制系统根据风场调度要求折算成有功功率，调节发电机最大转矩值，确保机组最大产能不超过风场调度要求。

六、采用集中润滑系统考虑到轮毂和机舱的高空运行特点，为了避免频繁的高空作业，2.0MW机组采用国际知名品牌的集中润滑系统，只需每半年上机舱添加一次润滑脂，同时，通过电子控制每次的加脂量，可以避免手动润滑的不均匀性，保证设备的充分均匀润滑，使轴承处于最佳润滑状态,从而延长轴承使用寿命和服务周期，并确保在各种恶劣环境下（如震动、转动、粉尘、高温或潮湿环境）能有效润滑到人工很难手动润滑到的润滑点，减少摩擦并降低磨损，提高可靠性和使用寿命。

同时，合理的润滑还可以减少过度润滑导致润滑剂浪费以及环境污染。

七、先进的齿轮箱油过滤系统齿轮箱采用先进的3级传动（一级行星、二级平行轴）、二级交换冷却系统（油－水-空气），该系统为双精度过滤系统，过滤精度为10μm/25μm，根据不同的温度，过滤系统可以自动控制润滑油通过哪个精度的滤网，可以很好的保护齿轮箱的润滑，延长齿轮箱的使用寿命。

此过滤系统自带压差报警系统，当滤芯由于堵塞导致压力变化时，压差报警系统会发出光信号并输出一个报警信号提示滤芯需要更换，提高了整个润滑系统的可靠性。

八、有效的防振措施和完善的保护功能HZ2.0MW风电机组在防止振动方面，严格按照ISO 2372，ISO2954等相关振动标准进行设计。

在机舱内部主齿轮箱两支撑臂各安装一个弹性支撑、发电机与机架之间装有4个弹性支撑，其弹性单元可以有效的吸收变形并减少力传到机架上，机舱尾部散热风扇底座都安装弹性单元，可以减少风扇运行的振动和降低噪音；机舱罩与机架联接部位同样安装有弹性单元，玻璃钢材料制作的机舱罩本身具有一定吸振和减振功能，大大降低了机舱内的振动。

高速轴联轴器为柔性联轴器，可以减少齿轮箱和发电机由于对中误差产生的振动。

该风机设计时即采用了两种冗余的刹车制动结构和程序，通过叶片顺桨空气动力刹车和高速轴制动钳动作完整停车的联合实现了刹车系统具有的软、硬刹车功能。

空气动力刹车采取3套独立的变桨系统，只要有一套系统能正常工作，即可一级刹车的冗余功能设计；每套变桨系统均自带蓄电池，控制系统有可靠的失效保护制动程序；带两个压力蓄能器的液压单元保证即使在突然停电的无动力状态下，主动式制动钳仍然能够安全地使传动链完全停止运转。

因此通过风轮系统的空气动力刹车和液压制动完整停机的功能可以实现在任何情况下，包括紧急状态下失效保护。

机组通过完善的检测系统对内部各部件的运行状态和外部环境、电网进行监测，自动运算、处理机组的运行状态数据，对超过风电机组运行范围的状态进行报警、报错等响应，以保护风电机组各部件。

九、控制系统具有知识产权、售后服务能力强控制系统由海装公司与国外公司联合开发，并拥有控制系统的知识产权和控制源代码,由海装公司委托股东单位生产。

我公司不仅掌握了控制软件的源代码，还在样机运行考核过程中对暴露出的问题作了若干适应性修改，在理解消化外方的控制策略的基础上对程序进行了性能优化，完全具备了独立开发风电机组控制系统软件的能力，可针对不同的风场实际情况和买方的实际需要作适应性修改，并快速调试出最优功率曲线、获取最大发电量。

我们拥有多年控制系统的生产经验，培养了能独立进行控制系统调试的工程师30多人，备品备件储备充足，可保证风场调试、质保期及售后服务的及时，在相应软件有升级版时可免费提供，为风机高可靠运行提供了保障。

十、适应低温和高海拔环境2.0MW风电机组在设计和制造时充分考虑了云贵高原地区冬季严寒和高海拔的特点，机组的工作温度-30～+40℃，生存温度-40～+50℃，在高海拔地区也能正常工作。

（1）关键零件采用低温型材料关键零件：如轮毂、轴承座等采用了特制的可承受极低温的球墨铸铁特大型铸件，并在其设计时采用了复杂的“大型铸件结构－有限元分析”技术，同时，制造时进行严格的控制质量；机座、塔架等大型钢构件采用了高等级耐低温的合金钢材。

（2）系统主要部件采用自动加热机组的塔基控制柜、机舱控制柜、变频器、轮毂中的变桨控制柜和电池柜、齿轮箱、发电机、滑环均配备了自动加热功能，能自动检测环境温度并在低温时自动启动加热；在设备的温度达到设定的温度时才开始启动工作，有效地保证了系统的可靠性。