1、 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司中船重工(重庆)海装风电设备有限公司 CSIC (Chongqing) Haizhuang Windpower Equipment Co., Ltd. 2.0MW 风力发电机组 产品介绍 （A 版） 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司本文版本变更： 版本号 出版日期 更换页码 修订 A 2012-12-25 A版 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 目 录 一、2.0MW 机组概述 . 1 1.1 海装2.0机组适应性分析 1 1.2 机组特性说明 1 1.3 机组的总体技术数据 2 1.4 主要材料表 4 1.5 震动的设计标准 5 1.
2、6 机组功率曲线及推力系数 5 1.7 风电机组不同轮毂高度与相应标准塔筒数据 5 1.8 风电机组标准基础的技术数据 5 二、2.0MW 风力发电机组技术说明 . 6 2.1 总体设计方案 6 2.1.1 技术标准和设计寿命 . 6 2.1.2 标准清单 . 7 2.2 机组详细技术说明 12 2.2.1 风轮 . 12 2.2.2 传动链 . 12 2.2.3 发电系统 . 13 2.2.4 偏航系统 . 15 2.2.5 变桨系统 . 15 2.2.6 机座和机舱罩 . 16 2.3 控制系统说明 . 17 2.3.1 控制系统概述 . 17 2.3.2 底部控制柜 . 17 2.3.3
3、 机舱控制柜 . 17 2.3.4 安全链 . 17 2.3.5 设备运行特性 . 18 2.3.6 人工控制功能 . 19 2.3.7 故障、报警介绍 . 19 2.4 远程监控系统（SCADA） 20 2.4.1 系统概述 . 20 2.4.2 硬件 . 21 2.4.3 软件 . 22 2.4.4 SCADA的主要功能 22 2.5 雷电保护系统 25 2.5.1 概述 . 25 2.5.2 引用标准 . 25 2.5.3 具体技术设计 . 25 2.6 塔筒的说明 . 27 2.7 地基的说明 27 2.8 风机对电网接口 . 29 2.9 大部件 30 2.9.1 大部件情况 30
4、2.9.2 道路情况说明 30 2.10 在线振动监测系统（选配） 31 2.11 消防系统（选配） . 32 附件1 塔筒参数 . 33 1 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 一、2.0MW 机组概述 1.1 海装2.0 机组适应性分析 我公司起初与德国Aerodyn公司一起严格按照 GL Wind 规范和 IEC 标准联合设计开发了H82-2.0MW风力发电机组。 为满足不同风区的装机，既要确保机组的安全性，又要尽可能的多发电，在经过不断的努力钻研后，目前我公司已将 2.0MW 风力发电机组系列化，有H82、H87、H93、H102等机型，并拓展开发了适应常温、低温、高原、沿海等气
5、候环境的机型。H102 等加长叶片机型是主要针对弱三类风区设计的，它更多地考虑了机组低风速段的性能；H93机型针对标准三类风区设计；H87和H82机型则针对标准二类风区及以上风区设计。考虑到通用性，几种机型选用了相同的传动链结构和控制系统。 本文适用于H82、H87、H93、H102机型在国内常/低温、沿海、高原环境的2.0MW机组介绍。出口机型也可参照本文，但在电气参数、机组布局方面会有局部变化。 1.2 机组特性说明 1）双轴承支撑结构的传动链和高可靠性 2）叶片前缘防护以及防污垢和灰尘措施 3）HZ2.0MW风电机组电网适应性好、电能质量优、具备低电压穿越能力 4）HZ2.0MW机组具备
6、有功无功调节功能和能量管理功能 5）采用集中润滑系统 6) 先进的齿轮箱油过滤系统 7）有效的防振措施和完善的保护功能 8）控制系统具有知识产权、售后服务能力强 9）适应低温、高海拔、潮间带等环境 10）防沙尘设计或防盐雾设计、耐盐雾环境 2 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 1.3 机组的总体技术数据 序号 项目/参数 单位 内容/数值 内容/数值 内容/数值 内容/数值 产品型号 H82-2.0MW H87-2.0MW H93-2.0MW H102-2.0MW 1 机组数据 1.1 额定功率 kW 2000 2000 2000 2000 1.2 叶轮直径 m 82 87 93 10
7、2 1.3 切入风速 m/s 4 3 3 3 1.4 额定风速 m/s 12.4 10.9 10.8 10.2 1.5 切出风速（10 分钟均值） m/s 25 25 25 25 1.6 极端（生存）风速（3秒最大值） m/s 70/59.5 70/59.5 52.5 52.5 1.7 运行环境温度(低温)/(常温) -30+40/ -10+40 -30+40/ -10+40 -30+40/ -10+40 -30+40/ -10+40 1.8 生存环境温度(低温)/(常温) -45+50/ -20+50 -45+50/ -20+50 -45+50/ -20+50 -45+50/ -20+50
8、1.9 设计寿命 年 20 20 20 20 1.10 风场设备平均可利用率 % 95 95 95 95 1.11 预期寿命 年 20 20 20 20 1.12 适合安装风区 A+和A A+、A和C A B 2 风轮 2.1 叶片材料 GFRP GFRP GFRP GFRP 2.2 叶片数量 个 3 3 3 3 2.3 叶轮额定转速 rpm 17 17 15 15 2.4 叶轮转速范围 rpm 9.4 19.1 9.4 19.1 8.3 16.8 8.3 16.8 2.5 扫风面积 m25330 5945 6793 8171 2.8 旋转方向(从上风向看) 顺时针 顺时针 顺时针 顺时针 2
9、.9 风轮位置 上风向 上风向 上风向 上风向 3 齿轮箱 3.1 传动级数 3 3 3 3 3.2 齿轮传动比率 103.02 103.02 117.66 117.66 3.3 额定功率 kW 2282 2282 2282 2282 3.4 额定转矩 Nm 1282000 1282000 1453000 1453000 3.5 润滑形式 强制润滑 强制润滑 强制润滑 强制润滑 4 发电机 4.1 型式 双馈发电机 双馈发电机 双馈发电机 双馈发电机 4.2 额定功率 kW 2150 2150 2150 2150 4.3 额定电压 V 690 690 690 690 4.4 额定转速 rpm
10、1755 1755 1755 1755 4.5 转速范围 9502050 9502050 9502050 9502050 3 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 4.6 功率因数 kw 0.9（感性） 0.9（容性） 0.9（感性） 0.9（容性） 0.9（感性） 0.9（容性） 0.9（感性） 0.9（容性） 4.7 绝缘等级 F F F F 4.8 防护等级 IP54 IP54 IP54 IP54 5 变频器 5.1 防护等级 IP54 IP54 IP54 IP54 6 制动系统/型号 6.1 主制动系统 空气制动 空气制动 空气制动 空气制动 6.2 第二制动系统 高速盘式制动 高
11、速盘式制动 高速盘式制动 高速盘式制动 7 变桨距系统 7.1 类型 电驱动机械变桨 电驱动机械变桨 电驱动机械变桨 电驱动机械变桨7.2 原理 电气变桨 电气变桨 电气变桨 电气变桨 7.3 功率控制 变桨变速 变桨变速 变桨变速 变桨变速 8 偏航系统 8.1 类型 电驱动机械偏航 电驱动机械偏航 电驱动机械偏航 电驱动机械偏航9 控制系统 9.1 控制中心 BECKOFF BECKOFF BECKOFF BECKOFF 9.2 补偿电容容量/ 组数 无 无 无 无 9.3 额定出力的功率因数 1 1 1 1 9.4 远距离控制 海装风电 海装风电 海装风电 海装风电 10 防雷保护/型号
12、 10.1 防雷设计标准 IEC61400 IEC61400 IEC61400 IEC61400 10.2 防雷措施 避雷针、接地引线、接地体、空间屏蔽、防雷均压带 避雷针、接地引线、接地体、空间屏蔽、防雷均压带 避雷针、接地引线、接地体、空间屏蔽、防雷均压带 避雷针、接地引线、接地体、空间屏蔽、防雷均压带 10.3 机组接地电阻值 4 4 4 4 11 塔架 11.1 类型 钢管锥形 钢管锥形 钢管锥形 钢管锥形 11.2 顶部法兰直径 m 3005 3005 3005 3005 11.3 底部法兰直径 m 4200 4200 4200 4200 11.4 高度（塔底法兰至轮毂中心高） m
13、70 70 70/80 70/80 11.5 表面防腐 内陆：C3/C2 内陆：C3/C2 内陆：C3/C2 内陆：C3/C2 沿海：C5/C4 沿海：C5/C4 沿海：C5/C4 沿海：C5/C4 12 重量 12.1 机舱 T 87 87 87 87 4 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 12.2 发电机 T 6.5 6.5 6.5 6.5 12.3 齿轮箱 T 22.5 22.5 22.5 22.5 12.5 叶片（3 片） T 20.4 26 263 30 12.5 叶轮 T 37.4 44 44.3 48 12.6 塔架（标准） T 134.8 142.5 142.1/173
14、.1 147.3/183.1 1.4 主要材料表 序号 部件名称 使用材料 1 发电机 转轴: 16MnT 壳体：Q235B 2 齿轮箱 齿轮：17CrNiMo6/42 CrMo 箱体：QT 400-18AL 3 叶片 GFRP 4 轮毂 QT350-22AL/QT400-18AL 5 机舱罩 玻璃钢 6 机架 Q345E/Q345D 7 主轴 42CrMo+Ni（34CrNiMo6）/42CrMo 8 主轴承 轴承钢 9 液压单元 阀块：铝合金（主要） 10 监控系统 硅，铜等 11 偏航轴承 42CrMo 12 偏航齿轮 42CrMo 14 刹车片 高速制动器：粉末冶金 偏航制动器：有机材
15、料 15 变桨驱动 齿轮：42CrMo 箱体：QT400-18AL 16 变桨轴承 42CrMo 17 变频器 硅，铜等 18 电控系统 硅，铜等 5 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 1.5 震动的设计标准 部件 允许振动标准 设计值 机舱 ISO2372 ISO2954 ISO7919 GL 的相关标准 0.5m/s2齿轮箱 3m/s2高速轴/低速轴 2.76Hz 发电机 2.3m/s2叶片 塔筒 基础 1.6 机组功率曲线及推力系数 机组的功率曲线及推力系数，以签订的合同为准。 1.7 风电机组不同轮毂高度与相应标准塔筒数据 不同机组对应的塔筒数据，见附件1。 1.8 风电机组标
16、准基础的技术数据 H82 H87 H93 H102 轮毂高度（m） 70 70/80 基础钢筋用量（kg） 54010 54010 54010 54010 基础钢筋型号 HRB400 HRB400 HRB400 HRB400 基础混凝土用量（m3） 456.7 456.7 456.7 456.7 基础混凝土标号 C40 C40 C40 C40 6 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 二、2.0MW 风力发电机组技术说明 2.1 总体设计方案 海装公司的2.0MW双馈式风电机组，为三叶片、上风向、水平轴、电气变桨、变速恒频、主动对风、传动链采用两点支撑原理的机组。 1 叶片 2 轮毂 3
17、塔筒 4 主轴 5 轴承座 6 偏航驱动器 7 润滑泵 8 控制柜 9 变频器 10 冷却风扇 11 冷却泵 12 发电机 13 连轴器 14 制动器 15 齿轮箱 16 起重机 17 液压站 图2.1 机组布置图 2.1.1 技术标准和设计寿命 主要的标准和规格（使用的等级顺序如下） IEC 国际电工技术委员会标准 ISO 国际标准化委员会标准 GL 德国劳埃德 IEA 国际能量所 DIN-VDE 德国标准化协会电气委员会标准 7 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 CEE 电器设备国际委员会和统一标准及认证标准 EC 欧洲标准 ANSI 美国国家标准学会 GB 中国国家标准 DL 中
18、国电力行业标准 2.1.2 标准清单 1、整机设计标准 1 Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2003 劳埃德风电机组认证规程2003版 2 IEC61400-1- Wind turbines - Part 1: Design requirements 风力发电机组第1 部分：设计要求 3 IEC 61400-2 小型风力发电机设计需求 4 IEC/TR 61400-24 风力发电机组 雷电保护 5 IEC61000 电磁兼容性 6 IEC61024 建筑物的雷电保护 7 DIN 1054 建筑地基.土方工程和地基
19、的安全验收 8 DIN 1055-4 对结构物的作用.第4 部分:风荷载 9 DIN V ENV 1998-1-1 : 1994 Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben, Teil 1-1: Grundlagen Erdbebeneinwirkungen und allgemeine Anforderungen an Bauwerke 欧洲法规8.抗地震建筑物的设计.第1-1部分:基本原理.地震影响和建筑物的一般要求 10 DIN V ENV 1998-1-2 : 1994 Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben, T
20、eil 1-2: Grundlagen Allgemeine Regeln fr Hochbauten 欧洲法规8.抗地震建筑物的设计.第1-2部分:基本原理.高层建筑的一般规定 11 DIN V ENV 1998-3 : 1996 Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben, Teil 3: Trme, Masten und Schornsteine 欧洲法规 8.抗地震建筑物的设计.第3部分:塔筒、桅杆和烟囱12 GB 5009-2001 结构荷载规范 13 GBT 18709-2002 风电场风能资源测量方法 14 GBT 18710-2002 风电场风
21、能资源评估方法 15 JBT 10300-2001 风力发电机组 设计要求 2、主要零部件生产及检验标准 1 GB 755 旋转电机定额和性能 8 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 2 GB 772 高压绝缘子瓷件技术条件 3 GB 1094.11094.5 电力变压器 4 GB 1958 产品几何量技术规范（ GPS）形状和位置公差检测规定 5 GB 1971 旋转电机 线端标志和旋转方向 6 GB 2106 金属夏比（V 型缺口）冲击试验方法 7 GB 2653 焊接接头弯曲及压扁试验方法 8 GB 2970 中厚钢板超声波检验方法 9 GB 3098.1 紧固件机械性能螺栓、螺钉
22、、螺柱 10 GB 3309 高压开关 设备常温下的机械试验 11 GB 3804 363kV 交流高压负荷开关 12 GB 3906 335kV 交流金属封闭开关设备 13 GB 4109 高压套管技术条件 14 GB 4208 外壳防护等级(IP 代码) 15 GB 4826 电机功率等级 16 GB 5007-2002 建筑地基基础设计规范 17 GB 5313 厚度方向性能钢板 18 GB 6451.1 三相油浸式电力变压器技术参数和要求 19 GB 7251 低压成套开关设备国家标准 20 GB 8923 涂装前钢 材表面锈蚀等级和除锈等级 21 GB 10069 旋转电机噪声测定方
23、法及限值 22 GB 14711 中小型旋转电机安全要求 23 GB 16926 交流高压负荷开关熔断器组合电器 24 GB 50010 混凝土结构设计规范 25 GB 50017 钢结构设计规范 26 GB 50135 高耸结构设计规范 27 GB 50205 钢结构工程施工质量验收规范 28 GB/T 3 螺纹收尾、肩距、退刀槽、倒角 29 GB/T 191 包装储运图示标志 30 GB/T 222 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差 31 GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法 32 GB/T 228 金属拉伸试验方法 33 GB/T 229 金属夏比缺口冲击试验方法 34
24、 GB/T 700 碳素结构钢 35 GB/T 709 热轧钢板及钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 36 GB/T 985.2 埋弧焊的推荐坡口 37 GB/T 1184 形状和位置公差 未注形位公差 38 GB/T 1348 球墨铸铁件 39 GB/T 1591 低合金高强度结构钢 40 GB/T 1730 漆膜硬度测定 41 GB/T 1731 漆膜柔韧性测定法 42 GB/T 1732 漆膜耐冲击测定法 43 GB/T 1763 漆膜耐化学试剂性测定法 44 GB/T 1804 一般公差线性尺寸的未注公差 45 GB/T 3077 合金结构钢 46 GB/T 4942.1 旋转电机外壳防
25、护分级（IP 代码） 47 GB/T 6391 滚动轴承 额定动载荷和额定寿命 48 GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法 9 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 49 GB/T 6402 钢锻件超声检测方法 50 GB/T 6404 齿轮装置噪声声功率级测定方法 51 GB/T 8543 验收试验中齿轮装置机械振动的测定 52 GB/T 9286 色漆和清漆漆膜划网格试验 53 GB/T 9441 球墨铸铁金相组织检验 54 GB/T 9445 无损检测人员资格鉴定与认证 55 GB/T 9793 金属和其他无机覆盖层、热喷涂、锌、铝、及其合金 56 GB/T 10095.1 渐
26、开线圆柱齿轮精度第1 部分： 齿轮同侧齿面偏差的定义和允许值 57 GB/T 10095.2 渐开线圆柱齿轮精度第2 部分： 径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值 58 GB/T 10561 钢中非金 属夹杂物显微评定方法 59 GB/T 11345 钢焊缝手 工超声波探伤方法 和探伤结果分级 60 GB/T 12326-2000 电能质量 电压波动和闪变 61 GB/T 13306 标牌 62 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 63 GB/T 13452.2 色漆和清漆漆膜厚度测度 64 GB/T 14543-2008 电能质量 三相电压不平衡 65 GB/T 14549-19
27、93 电能质量公用电网谐波 66 GB/T l5166 交流高压熔断器 67 GB/T 15169 钢熔化焊手焊工资格考试方法 68 GB/T 15826.1 锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差一般要求 69 GB/T 16927.12 高电压试验技术 70 GB/T 17948 旋转电机绝缘结构功能性评定 71 GB/T 18253 金属产品检验文件的类型 72 GB/T 19071.1-2003 风力发电机组 异步发电机第1 部分:技术条件 73 GB/T 19071.2-2003 风力发电机组 异步发电机第2 部分:试验方法 74 GB/T 19418 钢的弧焊接头缺陷质分级指南 75
28、GB/T 19960.1 风力发电机组 第1部分：通用技术条件 76 GB/T 19804 焊接结构 的一般尺寸公差和形位公差 77 JB 4708 钢制压力容器焊接工艺评定 78 JB 4726 压力容器 用碳素钢和低合金钢锻件 79 JB 4744 钢制压力容器 产品焊接试板的力学性能检验 80 JB/T 4385.1 锤上自由锻件通用技术条件 81 JB/T 4730.2 承压设备无损检测 第二部分 射线检测 82 JB/T 4730.3 承压设备无损检测 第三部分 超声检测 83 JB/T 4730.4 承压设备无损检测 第四部分 磁粉检测 84 JB/T 6046 碳钢、合金钢焊后热
29、处理方法 85 JB/T 6395 大型齿轮、齿圈锻件 86 JB/T 6396 大型合金结构钢锻件 87 JB/T 6402 大型低合金钢铸件 88 JB/T 7528 铸件质量评定方法 89 JB/T 7929 齿轮传动装置清洁度 90 JB/T 7949 钢结构焊缝外形尺寸 91 JB/T 8468 锻钢件磁粉检验方法 92 JB/T 10217 组合式变压器 10 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 93 JB/T 50076 气体保护电弧 焊用碳钢、低合金钢焊丝产品质量分等 94 JB/T 56097 碳素钢埋 弧焊用焊剂产品质量分等 95 JB/T 56102.1 碳钢焊条产
30、品质量分等 96 JB/T 56102.2 低合金钢焊条产品质量分等 97 JB/JQ 82001 铸件质量分等通则 98 DL 404 户内交流高压开关柜订货技术条件 99 DL/T 679 焊工技术考核规程 100 DL/T 868 焊接工艺评定规程 101 YB/T 5148 金属平均晶粒度测定法 102 YB/T 5149 铸钢丸 103 JGJ 81 建筑钢结构焊接技术规程 104 SDGJ 14 导体和电器选择设计技术规定 105 SDJS 高压配电装置设计技术规定 106 ASTM E45 测定钢材夹杂物含量的试验方法 107 EN 292-2-1991+AI-1995 技术原则
31、与规范 108 EN 294-1992 机器安全性 （防止上肢触及危险位置的安全距离） 109 EN 563-2000 机器安全性 （可接触表面的温度） 110 EN 1369 铸造磁粉探伤 111 EN 1371-1 铸造液体渗透检测 112 EN 6050：2 000 电气绝缘系统的合格性和评价 113 EN 10002 金属材料拉伸试验 114 EN 10045-1 金属材料 的却贝（带凹口试棒）冲击测试 115 EN 10160 厚度6mm的钢板超声波检测方法（反射法） 116 EN 10204:2004 金属产品检验文件的类型 117 EN 12680-3 铸造超声波检验 118 E
32、N 12890 铸造模样，模样设备和芯盒 119 EN 50178（199 7） 用于电力安装的电气设备 120 EN 60204-1（1 997） 机械设备的安全性 机械设备中的电气装置 第一部分： 一般要求121 EN 60529：1991 隔离罩(IP 规范)提供的保护等级规范 122 EN 614001：2004 GB18451.1 风力发电机系统安全要求 123 EN 61400-11-2000 风力发电机系统噪音测量技术 124 EN 61400-12:1998 风力发电机性能试验 125 EN 6140021：2002 并网型风力发电机系统的风轮动力质量特性的测定和评定 126
33、EN 61800-2 可调速的电驱动系统 一般要求 低电压可调频的交流电驱动系统的额定规范 127 EN 61800-3 可调速的电驱动系统 第3部分 电磁兼 容要求和特定试验方法 128 EN 62068-1:2004 电绝缘系统.重复脉冲引起的电应力.第I 部分： 评价电气耐久性的一般方法 129 EN ISO 945 铸铁石墨的微观结构名称 130 EN ISO 6506-1 金属材料布氏硬度检测 131 ISO 2372 转速为10200 s-1的机器机械振动规定评价标准的基础 132 ISO 2954 旋转式和往复式机器的机械振动 对测量振动烈度仪器的要求 133 ISO 5817
34、钢、镍、钛及其合金熔焊接头缺陷的质量等级 134 ISO 7919 非往复式机器的机械振动 旋转轴的测量和评定准则 135 ISO 8501-1 涂漆之前的表面处理 11 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 136 ISO 8503 涂漆和应用有关产品之前钢材底层的准备 137 ISO 8062 铸件尺寸公差和机械加工公差 138 ISO 12944-1 油漆和清漆 -钢结构防护油漆系统防腐一般要求 139 ISO 12944-2 油漆和清漆 -钢结构防护油漆系统防腐环境分类 140 ISO 12944-4 油漆和清漆 -钢结构防护油漆系统防腐表面处理 141 ISO 12944-7 油
35、漆和清漆 -钢结构防护油漆系统防腐涂漆工作的执行和监督 142 ISO 12944-8 油漆和清漆 -钢结构防护油漆系统防腐新工作和维护规范的发展 143 DIN3990-1987 齿轮承载能力计算 144 DIN EN 1559，1和3 部分 铸件的交货技术条件 145 DIN EN 10083-1 专用钢热处理技术要求 146 DIN 47100 芯线标识 147 DIN VDE 0530T.5 旋转电机 148 VDG bulletin P541 铸件的X 射线探伤 149 VDE0295/IEC 60228 电缆结构 150 VDE0298 电缆使用 151 HD603S.1 VDE0
36、2761000 电流容量 152 VDE0293 芯线颜色 153 IEC 60034-1-2004/ prEN60034-1 GB 755 额定值和性能 154 IEC 60034-5-2004/ EN 60034-5-2001 保护类型 155 IEC 60034-6-1996/ EN 60034-6-1991 GB/T 1993 冷却方式 156 IEC 60034-9-2003/ prEN 60034-9-2003 噪声标准 157 IEC 60204-11-2000/ EN 60204-11-2001 机械电气设备 158 IEC 60034-14-2003/ EN 60034-14
37、-2004 振动强度等级 159 IEC 60034-15-1995 冲击电压耐受水平 160 IEC/TR2 60034-18-99-55 绝缘结构功能性评定 161 IEC 60034-34-7Edition2.1/ EN60034-7-2001 GB/T 997 结构类型 162 IEC 620505, IEC 60791 变频电机绝缘结构 163 IEC 60332-1 阻燃 164 IEC 61400-21 风力发电机系统 第21 部分:管道连接风轮机功率质量特性的测量和评定 165 IEC/TR 61400-24-2002 风力发电机系统避雷装置 166 98/37/EC 欧洲规程
38、 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 122.2 机组详细技术说明 2.2.1 风轮 风轮 采用变桨变速调速系统，可根据风速的变化自动调整风轮转速。叶片通过变桨轴承连接在轮毂上，由安装在轮毂里边的三个变桨电机驱动，通过变桨变速控制转速，使风电机组能够达到最佳的能量输出。 叶片 的翼型采用最新的空气动力学研究成果来设计，并且制造工艺先进、成熟，质量通过精密的模具来保证，叶片经过了静、动强度和刚度频率试验和测试并进行了疲劳试验，寿命超过20年，叶片用高强度螺栓连接在变桨轴承上。变桨驱动设备及其控制装置集成到轮毂里边，并配有蓄电池组，即使在电网停电的情况下也可以完成顺桨动作。同时安装了自动润滑
39、装置，专门用于变桨轴承和齿轮的润滑。变桨轴承设计成预应力轴承，使叶片变桨动作时振动小、运行平稳。叶片可以根据要求加航空标志。 轮毂 的结构设计采用有限元分析，以满足极限载荷和疲劳载荷要求，同时通过严格控制球墨铸铁材料成分和微观金相组织，保证了轮毂材料的优良机械性能；加上专门的铸造工艺、精密的加工制造、先进的探伤检验手段，保证了其制造质量。轮毂通过高强度螺栓和风电机组主轴连接，将动力输入主传动链。 2.2.2 传动链 主轴 采用两个轴承支撑，前轴承作为浮动端主要承受径向载荷，后轴承作为固定端承受轴向载荷。该方式过滤掉了风轮带来的弯矩/翘曲等复杂载荷，使可靠性大大提高，同时提高了可维护性。 轴承座
40、 ：主轴前轴承由一个与风轮锁定装置整合为一体的专用轴承座来支撑，机组在进行调试、维护、检修时用锁紧螺栓将整个传动系统锁死，工作人员可以很安全地在舱内和轮毂内工作，并可直接从舱内进入轮毂内。轴承座采用球墨铸铁材料，它具有很好的抗震性。轴承采用有效的密封结构，可以很好的保证油脂不会向外泄露，使机舱清洁而不受污染。 齿轮箱 带有一级行星齿轮和两级正齿轮，齿轮箱中的齿啮合具有高效率和低噪音的特点。弹性支撑与齿轮箱转矩臂通过弹性元件调节，直接与机架连接。齿轮箱上的弹性支撑装置运用了活动支承，非常有效地隔离了声音和振动从齿轮箱到机架的传递。弹性支撑的弹性元件使用高强度橡胶材料，以延长其使用寿命。 中船重工
41、 (重庆 )海装风电设备有限公司 13齿轮箱油润滑和在线过滤系统 润滑系统由油泵过滤装置、油 /水热交换器、压力传感器等组成。 油泵向系统供油，润滑油经二级滤油器过滤后到温控阀，温控阀根据润滑油的温度控制润滑油的流向。当油温低于 45时，润滑油直接进入齿轮箱；当油温高于 45时，温控阀开始动作，润滑油经油 /水热交换器冷却后再进入到齿轮箱。在过滤器的入口和齿轮箱的入口都装有压力传感器用于检测润滑油的压力。 海装公司的齿轮箱采用迷宫密封、特殊回油等方式，通过多年的经验对齿轮啮合取合适的侧隙，并采用特种高精设备对齿轮做特殊的修形修向处理，增加了齿轮传动的平稳性，提高了齿轮箱抗冲击的能力，同时也降低
42、了齿轮箱的振动及噪声，齿轮箱各润滑点全部采用强制润滑方式，使关键部位的润滑和冷却得到了保障，保证了齿轮箱长期运行的安全性。 齿轮箱水冷却系统 水冷却系统由水泵装置、水 /风冷却器、压力罐、压力继电器、铂热电阻等组成。水泵工作后，冷却水经油 /水热交换器、水 /风冷却器组成冷却水循环回路。当冷却水温度达到一定值时冷却器电机启动；当油温降到一定值时，冷却器电机关闭。 水泵出口设有压力继电器， 当冷却水压力低于 0.6bar 时 ,压力继电器发出低压报警信号。 水泵出口设有铂热电阻 (PT100)，用于检测冷却水的温度并控制水 /风冷却器的电机工作或停止。 联轴器和制动器 ：在齿轮箱高速轴端安装有一
43、个制动装置，并通过具有补偿能力的联轴器与发电机相连。在联轴器上还装有一个力矩限制器，用于防止在发电机故障的情况下齿轮箱上出现瞬时峰值力矩，以保护齿轮箱不受损坏。 所有的传动系统零部件都是来自国内外知名的、长期从事该行业的供应商，他们的产品以高质量和高可靠性著称，具备完全符合设计要求的防腐蚀保护。所有主要零部件在发货前已在厂内经过全面的性能测试。 2.2.3 发电系统 发电系统是能否获得高效、高品质电能输出的关键。采用双馈异步发电机变频器系统是目前世界上兆瓦级风电机组的主流模式。双馈异步发电机可靠性高、结构紧凑、体积小、重量轻，变频器功率小（只需要风电机组额定功率的1/3左右） ，低噪音传播、中
44、船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 14特别是低风速以及电网供电特性都得到了明显改善。 变速发电机提供了在部分载荷条件下相当大的功率波动滤波以及在额定功率工作条件下的几乎完全滤波。这可使风电机组运转时的噪音明显减小并大大降低了结构上的动力载荷。阵风能量通过风轮的加速得到缓冲而能够平稳地进入电网，传送入电网的电压和频率保持恒定。 1）发电机变频器系统 2.0MW的发电系统是由双馈式异步发电机和采用IGBT技术的变频器构成。 在亚同步工作模式下，发电机定子向电网输送全部的电能，通过发电机的滑环从变频器向发电机提供转差功率；在超同步工作模式下，发电机通过定子直接将大约83的功率输送给电网，剩余的
45、功率（约17）由发电机转子通过变频器输送到电网。 与其他系统相比，该系统具备低损耗的优点，因而能保证较高的总效率。此外，由于使用的零件数少、设计紧凑，该系统还具有非常出色的适用性。 发电机采用完全封闭式包装，保护等级为IP 54，发电机组具有空水冷却系统。 变频器安装在机舱内，电磁兼容性好、稳定、可靠。变频器采用最新的 IGBT 技术和 DSP 控制技术，具有电能双向流动、低失真和低谐波含量等特点。此外，变频器还配有并行、串行接口，供厂内和现场调试使用。 图 2.2 发电机变频器系统简图 2）变频器 功能： 控 制和调节发电机的有功功率和无功功率 功率半导体器件： IGBT 冷却： 空气冷却/
46、空-水冷 3）发电机 额定功率/速度： Pel 2150 kW / n 1755 rpm 额定电压： 690 V，出口电压三相不平衡度5% 中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 15速度范围： n 950 到2050 rpm 极限转速： n 2160 rpm （5s） 类型： 异步、双馈绕线式发电机 额定功率时的效率： 不低于97% 颤动等级： N 绝缘等级（定、转子） ： F 中心高： 500mm 保护： IP 54 冷却： 空水冷 传感器： PT 100（用于监控轴承的温度） PT 100（用于监控线圈的温度） 电刷磨损监测传感器 滑环室温度传感器 2.2.4 偏航系统 偏航由四个电制
47、动的齿轮电机来控制和驱动。精密的风向测量方法和控制软件能保证叶轮准确的对准风向，并减少由偏斜气流所引起的能量损耗和其他载荷损失。风向传感器和相应的软件一起控制电机接通时间及旋转方向，检测60秒平均风向若偏差超过15则启动偏航，偏航速度为0.8/s。 在该偏航系统中的偏航传感器能监控由于风向变化导致的电缆过于扭绞并启动控制器反方向扭开该电缆。具有1080度偏航限位功能。若机舱在风况改变过程中在同一方向多次改变其位置，它同样能确保电缆自动解缆。 2.2.5 变桨系统 1）概述 变桨系统通过改变叶片的桨距角，从而改变风电机组获取风能的大小。2.0MW 风电机组的变桨系统采用电气变桨，每个叶片具有独立
48、的变桨机构，每个叶片的桨距角由两个独立的编码器进行测定。在风速大于额定风速时，调节桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从而改变风电机组获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定。在风速小于额定风速时，桨叶节距可以转动到合适的角度，使风轮获得最大的空气动力转矩，尽可能多地获取风能。风电机组需要脱离电网时，变桨系统快速转动叶片使之减小风能吸收，降低中船重工 (重庆 )海装风电设备有限公司 16风轮转速，使风电机组运行更稳定、更安全。 2）变桨系统的组成 2.0MW 机型的变桨系统由控制柜和电池柜组成。按照变桨系统类型和控制方式可分为 6 柜、4 柜、3 柜系统，其中 6 柜系统（即 3 个轴柜和 3 个电池柜，控制器放在其中一个轴柜中）的变桨系统示意图如下。 图 2.3 变桨系统（6 柜）示意图 3）功能描述 叶片通过带内齿的变桨轴承连接在轮毂上。每个叶片都是独立驱动，由变桨系统通过与变桨轴承内齿啮合的变桨减速箱驱动。 正常工作时，通过变桨角度控制发电机的转子转速在额定范围内，进行功率控制。任何停机情况下，叶片都要转到顺桨位置。 正常停机和一般故障停机时，变桨系统电源来自电网，使叶片转到第一个极限开关位置；如果第一个开关失效，叶片继续转到第二个极限开关位置。极限开关触发后，变桨电机的刹车将动作，叶片停止转动。电网故障等紧急停机时，变桨系统采
