《风力发电控制综合实训》——风电机组变桨运行与检修实验台操作手册.docx

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1、作业指导书OperationGuidanceBook风电机组变桨运行与检修实验台实训手册文件版本号：2022-06目录K3Jg三婷羊机、7,YJ,*a*tt*e*tt)tta(-tc*ttt*04*1.tIQ3.2.机组状态界面213.3、机显操作界密.213.4.实时曲线界面223.S面.,233.6.历史我警界面.233.7、操作查看双密.24第一章齐验指导25实眩一.变桨电气原理图实验%*1(*I*f*t1.*实验二，变浆原理讲翳实验29实骁三.支桨系统调节实验33实造四、3桨叶独立变桨实虬39实脸五、3桨叶同步变桨实验43实胜六.受桨系统P艮位实秀.48实骏七.旁路顺桨实验5256实脍

2、九.支桨系统紧急顺桨实胜八，,r实驻十.交桨系统安全隹实也64宾骁十一、风电机组风轮控制实骁67实险十二,支桨系统最优桨距角实脸70实一弦十组联动实验”(i.(72本作业指导书适用于辽宁三核新能源科技有限公司SH-G-P型风电机组变桨运行与检修实验台现场运行、维护工作，作为实验教学作业指导书使用。本指导书主要如下内容：1.电气图纸原理；2、硬件说明；3、实验内容操作.第一章、系统手册1 .电气图纸手册本实跄台电气图纸呆用欧标图纸绘制标准进行设计，符合现有风电机组中电气图纸规范.学员可以通过对电气图纸的学习,掌握电路中基本元件组成及其作用，可对元件状态、符号及相关命名规则有所了解，还可以对风电机

3、组变桨系统组成有所熟悉，同时对日常教学及设备操作起到很大的帮助.1.1、 图纸页版面说明列号每页图纸中均带有列号，列号从0-9,每个列都表示时应的一列区域，元件可根据不同的列号进行标记与编写。图纸内容该区域表示图纸内容，其中电气元件的序号均根据的规则来进行编写。页底图1-1-k图纸整体结构说明SHTH型风电机组变桨运行与检修实验台完整版37页图纸（详细参考/SIHXP型风电机殂变桨运行与检修实脸台图纸）图1-1-2、整体图纸预览图1.2、 电气图纸说明（1）图纸阅读图纸阅读的顺序是从左向右，由上自下的顺序来回读，如图1T-3中所示内容，以从1开始查看，以此由2-7的顺序来查看。图1-1-3图纸

4、同读说明图纸中区域I（如图ITT所示）一头下的-1.020M220vAC）是对该街头符号的命名，其后方的21.9,表明该箭头所代表的内容来着于21页第9页，图1-1-4,区域1内容说明（3）线号标记图纸中区域2（如图1-1-5所示），该处表明线号，是对线的定义，每一根电段均有线号。图1-1-5线号标记说明（4）接线陶子标记图纸中区域3（如图1T-6所示），该处为端子标记，主要依据图纸可查看实际卷子接段。图IT-6端子标记说明（5）元件标记图纸中区域4（如图1-1-7所示），该处为电气元件标记，电气图纸中的标记与实际电气柜中的元件均为一一对应.如图卜2所示，箕中-F表示元件缩写.21表示页数，1

5、列号。图1-1-7元件标记说明图抵中区域7和8（如图1-1-8所示）属于同一电气元件，困该电器元件分为主回路与控制线圈回路，所以在图纸中会自动生产对应触点的位置，在查看图纸时注意区分。戊阁*.(.,.OAV2MftHIMB.ai(RauvnMXtitaaai1B1XiRM图1-1-8相关联器件标记说明（7）柜内与柜外分割线图纸中区域5为虚线组成，在虚线上端为柜内器件，下端为柜外电气元件。（8）页码说明图纸中区域6和7为图嫉页数标记，如图17-9所示内容。图1-1-9图纸页码说明2 .设备硬件手册2.1、 要体结构本实验台整体结构如图1-2T所示，其由电器柜、变桨执行机构、蓄电池组件,滑环、手动

6、控制箱组成。 电气控制柜：为电气元件安放平台，其中包括电源部分和控制部分。 变架执行机构：分为三个变桨单元组成一个风驰结构， 蓄电池组件：由8块24丫电池组成串井联回路为变桨提供备用电源。 滑环：共分为3路电源回路4珞信号回路及一路通讯回路组成。 手动控制箱：可在手动模式下控制变桨系统图1-2-1整体结构图(1)电气控制柜电气控制主要依据风电机组中变桨系统中控箱与轴控箱功能与作用搭建而成。其电气柜包含人机交互、P1.C、控制按钮、指示灯、电气元件、变桨电机驱动等相关元件组成。其作用是对变桨系统中的变桨执行机构进行控制。使其到达对风电机组中变桨功能进行相关实验。如图1-2T所示图1-2-2电气控

7、制柜(2)空桨执行机构在变架执行结构中，本实验系统以三浆叶形式呈现，其中每个桨叶均模拟也根部位，如图1-2-3所示.用1-2-3变桨执行机构整体组成其中每个支桨系统均由变桨电机、变桨电机减速机、变桨小齿轮、变桨轴承、变桨编码器、91和95限位开关、限位开关挡块、模拟叶根组成。其结构属于缩比式变桨系烧.图1-2-4变桨执行机构组成变桨电机交桨电机缄速机变桨电机通常与变桨减速机配合使用，是安装在轮毅内作为空气制动或通过改变叶片角度（螺距）对机组运行进行功率控制的装置。它的主要功能如下：变桨功能，即通过精细的角度变化使叶片向,项桨方向转动，改变叶轮转速.实现机组的功率控制,这一过程往往是在机组达到其

8、额定功率后开始执行；制动功能，通过变桨系统，将叶片触动到顺桨位置以产生空气制动效果.和轴系的机械制动装置共同使机组安全停机。如图1-2-5所示O电机相关参数：自动编吗器，额定电压为：24VI）C,额定电流：35A,转速为：3000rmintt减速机相关参数：领定输出扭矩Tn：130Nm,额定输入转速：3000rmin,诚速比320,转动惯量0.39kgm2.图1-2-5变桨电机及减速机变桨轴承变桨轴承其外齿圈固定与轮毅上，内齿圈与叶片相连接，通过支桨电机小齿轮啮合，带动叶片旋转，从而实现变桨功能。相关叁数：齿数：130,模数：1.3。变桨散热风扇该郎分,寓于模拟变桨电机过热时的冷却风扇，其作用

9、是冷却变桨电机。本系烧中采用将其与变桨电机分离的方式进行显示。如图1-2-6所示图1-2-6变桨散热风扇、限位开关变桨系统中的限位开关，分别置于91与95位置，其作用是属于硬件保护，其变桨系统停止工作.限位开关又称行程开关，是利用生产机械运动部件的碰撞使箕触头动作来实现接通或分断控制电路，被用来限制叶轮旋转的角度，使变桨轴承转到91自动往返.91限位开关：当变桨轴承旋触到91后，限位开关触碰到限位撞块,变桨轴承反方向回转。95限位开关，作为91限位开关的备用。当变桨轴承转过91未停止继犊转动，转到95时，会触发95限位开关，保证叶轮正常运行如图图12-7所示.图1-2-7限位开关编码器变桨电机

10、编码器可以反馈支桨系统的变桨速度与变桨位置及角度。如图图1-2-8所示。图1-2-8变桨编码器限位开关挡块为保证叶轮转到91时停止运行，需要有机械机构使其动作，固安装限位开关挡块。当转到91时，限位开关触碰到档块块，反馈到控制部分，变桨系统停止运行。变桨电机加热指示灯该处为模拟变桨电机系统加热，变桨电机在低温条件下需要进行加热,本处为了模拟变桨电机加热指示使用.(3)蓄电池组件蓄电池组是一杉独立可靠的电源，它不受交流电源影响，停电的情况下，仍能保证风轮系统中的用电设备可靠而连续地工作，且电压平稳。外形如图卜2-9所示。图1-2-9蓄电池组其中2组电池为24V供电,剩余8组蓄电池为变桨电机供电。

11、本系统配有蓄电池组充电器将高频开关电源技术与嵌入式微机控制技术有机地结合，运用智能动态调整技术，实现优化充电特性曲线，有效延长蓄电池的使用寿命。外形如图1-2-10所示。1-2-10蓄电池组充电器(4)滑环滑环，就是负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件。用于任一要求无限制连段旋转时从固定结构到加耨结构传输电源和数据信号的电统中。外形如图1-2TI所示.（5）空桨手动控制箱手动控制箱是在非自动运行的情况下对其进行操作，可以通过旋钮进行选择,同时控制三桨叶运行，如图1-2-12所示。图1-2-12手动控制箱3,HIM操作HIV作为本系统的人机交互界面，承担了大部分的实验操作、设置、查看等功能

12、，可以很好地完成实脸室项目3.1、 主界面系统上电后，触摸屏臼动带电，随之迸入主界面如图1-3T所示。进入H1.M后进入主界面，主界面包含“登陆按钮”、机组状态、机组操作、实时曲线、报警查看、历史报警、操作查看，每项对应不同的操作内容。图1-3-1HIM主界面(1)不同账号登陆操作点击屏幕“登陆按钮”后，会弹出图1-3-2所示内容,系统在操作时需要用户为“操作员”，系统在修改一些主要参数时需要切换账号至“负责人,负责人可对相关参数进行修改。表1-3-1账号及密码用户名密码操作内容负贲人1修改参数、用户管理admin2备用账号操作员基础掾作内容图1-3-2不同登陆账号KJt仗方S：XXMW1.W

13、B：E3：W*wa：X做：fW宜角】：M*tra室电稗电：MBarc-2K2*，!B入独H2m11XX4aa安全（BuftfeB三人反B1.4Kvfet!3Wfi1.iHM羯就电者例电Z1.赃e|M1.MttWGf卜*三I“I1.MM1.Mr1.eQNU给f好IS*IB,J1d*Jm11X4aft1.一2供电m=EJIS3MiI姓*IWUNI3.2、 机组状态界面在该界面中可瓷看当前机组包含面板及变桨系统运行状态，其中包含每个桨叶的供电方式、角度、速度、位置、蓄电池组参数、供电模式、报警等级等,其中还是包含风速。如图13-3所示。=C1.i1.SASuJGf机组状态图1-3-3机组状杰界面本界

14、面的作用是在对实验过程中相关结果或者状态的验证，同时可以依据本界面中的内容对机组当前状态进行判断。3.3、 机组操作界面在该界面中可独立操作桨叶运行及三架叶同步运行。同时可设置变桨的角度、位置、速度、供电方式等参数，同时可以手动输入风速值。在该界面中可对变桨角度值进行清零操作.在该界面可设置蓄电池的充放电电压值、变桨电机运行温度值、变桨电机冷却温度值等相关操作，如图1-3-4所示。3.5、 报警查看界面在该界面中可显示30条当前报警信息，在报警信息中对应有：日期、时间、财象名、报警类型、报警事件、报警值、报警描述、相应时间等参数。针对一条报警信息可完成相关操作及内容。如图1-3-6所示。图卜3

15、-6报警查看界面3.6、 历史报警界面在该界面中可登看本次操作的全部报警信息，同时该界面配有刷新按钮可实时更新报警内容。如图1-3-7所示。第四章、实验指导实验一、变桨电气原理图实验一、实睑目的支桨系统是风力发电机组中最为重要的组成部分。本实舲的目的主要是通过变桨电气原理图的学习达到如下要求；1、了解变桨系统电气部分组成；2,熟悉和掌握各部件的工作原理与作用；3、提升学生对变桨系统电气图欲掌握的能力：二、实验要求I、实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；2,参同第三章第1章节中的有关内容；3、参阅风电机级交桨运行与检修实登台（SHTHo电气图纸於4 .学生动手

16、操作前应征得实脸指导教师的同意后方可动手操作；5,本实脸属于通过有看图纸，掌握变桨系统电气原理的组成实验，实脸前确保断电操作。三、实雕内容及步骤1、检查设备电源，确保设备处于断电状杰；2、打开风电机蛆支桨运行与检修实舱台（SHGP）电气图纸第22页;3,找到该页图线的-QS22.2电气元件位置，在实验记录上标记出来；4、对应实际设备，找到7S22.2在实际设备中的位置，并且报告指导教师；5 .依据上述步骤依次找到图纸中全部部件。四、实睑记录根据风电机姐支桨运行与检修实懿台(SH-C-P)电气图纸找出变桨系统中重要组成部分并且进行记录：序号记录名称图纸位置图纸符号实际位置是否找到1变桨主控系统2

17、变桨电气驱动器3变桨蓄电池组件4UPS开关电源5678910五、变桨系统中为什么会配有蓄电池？变桨系统中CPS的作用？实验二、变桨原理讲解实验一、实跄目的1、了解变桨过程中的执行机构；2、熟悉和掌握殳桨执行结构的工作原理与作用；二、.实贬要求I.实脸前应认真阅读第一章、笫二章节内容,确保实轸过程的安全操作及安全防范；2、参网第三章第2章节中的有关内容：3,参何学风电机蛆交桨运行与检修实验台（SHGP）电气图纸近4、学生动手操作前应征得实验指导缴师的同意后方可动手操作：5、本实验属于通过查看图纸，配合实际硬件设备，使学生掌握变桨系统电气原理的泡成实脸，实验前确保断电掾作。三、实睑内容及步骤1.检

18、查设备电源，确保设备处于断电状态；2、变桨介绍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：当风速继蝮提高时，功率曲线能够维持恒定，有效地提高了风轮的转换效率。3、变桨系统工作流程:于额定功率一下开桨速度不能超过2/s:顺桨速度不能越过2/s;变桨加速度不能超过20sj;变频系统通过转矩控制达到般大风能利用系数，风机并网达到额定功率维持满发状态启动浆距角在90,0）范国内调节：开桨速度不能超过2/s;顺桨速度不能超过2/s;变桨加速度不能超过20s2;通过变桨控制使机组保持额定输出功率不变停机状态运

19、行叶片正常顺桨至89：变桨主控柜的顺桨命令通过轴柜执行；I旗桨速度控制为2/s;叶轮空转，机械刹车不动作；四、实睑记录根据教学内容，找到设备中变桨系统中涉及到的如下内容序号记录名称设备位置功能说明1滑环2变架电机实验三、变桨系统调节实验一、实舱目的1、了解变桨系统调节内容；2、熟悉和掌握受桨系统调节方式；二、.实贬要求I.实脸前应认真阅读第一章、笫二章节内容,确保实轸过程的安全操作及安全防范；2、参网第三章中的有关内容：3,参何学风电机蛆交桨运行与检修实验台（SHGP）电气图纸近4、学生动手操作前应征得实验指导缴师的同意后方可动手操作：5、本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与

20、设备之间的安全距离。6.遵守操作步骤，认证记录实验数据。三、实验内容及步嶷I、检查设备电源，确保设备处于供电状态；2,将电器柜侧面的SR21.2开关转至on；3,将电器柜侧面的QS22.2开关转至。n,通电后面板红色电源指示灯常亮；4、在HIM中进行登陆。选择用户admin,密码1：5,进入“机组控制界面中观察如下图1所示红色区域的内容，确定当前为手动模式（手自动切换模式需要对“变桨手动控制箱”面板上的旋钮迸行控制，选择手动模式后观察图1中红色区域，其自动模式前绿灯不亮，代表当前模式为手动模式），6、同时观察变架1角度值，填写在实验记录中。7.观察实际变桨】角度值是否与H1.M画面中一致（变桨

21、执行机构的91度限位开关所在位置为实际91度，以其为参考，观察变桨限位开关档块所在位置是否与HIM画面中的一致填写在实验记录中.机组控制安蒙1角*0，动入，|“。IMI安章魂废偷Jg，|t。IM，I九功人：3jM：Ia攵*1喻投，屯成丸4麻用4U6f1.iM康文n.tUjj.UMC*trvKBaMtIWOMiiM1.*.no-IWMgf:MRIf)JDM-nMffVA*M9S.cIS115ht衣工K:交*陲91虹透夏;史。09】5*x:W)1R*1M:OMiHttO仙涮WJtriimUjffX1.4t*MIMtM通通底W业hdMWUM,X)MttaXH2W23XtJMhMMvIaiWW3行BX

22、WU.E，工eX10o/1r寅箴”的“良：|a1.-M1KUI金常:XBIUJrIfc,IbV图4变桨角度清早操作12、选择用户名：操作员，帝马：2,点击登陆，如图5所示。实验四、3桨叶独立变桨实验一、实黜目的1, 了解独立变桨的就急；2、了解独立变桨的作用；3、熟悉和掌握可操作独立变桨的方式;二、实验要求1 .实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实教过程的安全操作及安全防范；2、参例第三章中的有关内容；3、参使风电机组交桨运行与检修实险台(SH-G-P)电气图纸近4、学生动手操作前应征得实的指导教好的同意后方可动手操作；5、本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与设备之问

23、的安全距离。6、遵守操作步骤，认证记录实验数据。三、实睑内容及步骤1,检查设备电源,确保设备处于供电状态；2、将电器柜侧面的SR21.2开关转至on：3,将电器柜侧面的QS22.2开关转至on,通电后面板红色电源指示灯常亮；4,在HIM中进行登陆。选择用户admin,密码1；5,进入“机组控制”界面中观察如下图1所示红色区域的内容，确定当前为手动模式(手自动切换模式需要时“支桨手动控制箱”面板上的旋钮进行控制，选择手动模式后观察图I中红色区域，其自动模式前绿灯不亮，代表当前模式为手动模式)，6,同时观察变桨1、变桨2、变桨3角度值，填写在实验记录中。三簸折嗟费JBww*a*11Htfttmtt

24、史。09】M)三91oMimttO091W簧Xg:30Jh5X0:交：三X1.Ht.n.otBttae3r,-WTtiBhMJ三1J9sc9,电免OdUifbUMCVQ*Nfieq.tg*H，SAftt1.tAJiM.MrwfttJBtt9X1.1.AVI.ajH.,ffV*A9SWf1.帆行Ea，BAa今U%交2疝期“度:/IXfiMM*:,MatJMiMJt-I.aJBMA.,嚷d5Mb:6；”，百畲InK1.Afca4。*zuuryE1.3ItV,a图3手动控制支桨1电机运行9、当支桨1停止运行时，记录其角度值；10、修改手动输入变桨参数时话梅下的变桨2、3速度值。分别写入3、4两个值，

25、加图1示。B3e0TM120222IHM3包修通an图4变架速度值写入Ik在支桨手动控制功能区中，按住变桨2运行按钮1、2秒，变桨3运行按钮2秒。此时通过观察HIM分别记录变桨2运行速度值，与变架3运行速度值。再次修改变桨1、2、3角度值手动输入为91度。wa：.twa，P械：RJWI：*XMbCAMS.t三5.jOMn*HE此MME6,gt*三:,E|i&nxoE1.1.1.入2.三AfiatmHXX三MK安殳三JWft3BAB攵电X1.入&Mfiv*=-w,1。I5开关W9-I4ir*HX*七普TSWRHX三ftIa,t刎。，八安家,用WnftX2KMA*11*s*三一ft*2jwca(H

26、e1.期*一.-I“Imw*5MH乂电3电WInr11X*m率，Og，-711RKC019t9AttBxvAz收入分入&HItmHXX三WR三BAmvfc8WKaw三三.tMMt白通状土7”9，电京电mi，It1.J11*SI7E父义理8叱mHX三n11X三M1.*一.-I“Imw*5MH乂电3电WInr11Xh,S1.三H3最风触NIj*IaEZDa.7如I114W11X三M电也修入oat)HM炎北1以父*&皂：1o/,：|01.图1机组状态观察界面6、操作电气柜面板上黄色及住按钮，使系统曳位，安全链闭合，等待下一步指令。如图4所示。图2电器柜面板7、修改图1中紫色区域中的值。该区域值为模拟

27、风速值。8、重复修改紫色区域中的值，依次增1的顺序进行修改，并且观察图1中红色区域的值。四、实验记录通过手动给定风速,系统将自动生成当前CP、X、转速、风轮吸收功率以及实际变桨角度。对实验数据进行记录，并且行程风速-风轮转速、转速-角度曲段。1、曲线一风速对应转速2、曲线二风速对应功率3、曲线三风速对应角度五、思考题风速轮转速在超出瓶定功率时是否很定不变？浆叶是否循昔风速变化儿变化？实验十二.变桨系统最优桨距角实验一、实黜目的了解随着风速漕加后变桨角度的变化二、实验要求1.实脸前应认真况读第一章、笫二章节内容,确保实超过程的安全操作及安全防范；2、参其第三章中的有关内容；3、&网风电机组支桨运

28、行与检修实龄台（SHCP）电气图纸；4、学生动手操作前应征得实验指导数灯的同意后方可动手操作：5,本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。6、遵守操作步骤，认证记录实验敕据。三、实舱内容及步骤1、检查设备电源，确保设备处于供电状杰：2、将电器柜侧面的SR21.2开关转至。n；3,将电器柜侧面的QS222开关转至。n,通电后面板红色电源指示灯常亮；4、在HIM中进行登陆。选择用户admin,密码1：5,进入“机组状态”界面中观察如下图】所示红色区域的内容，确定当前为自动模式，观察并且记录变桨1.2、3角度值以及风速值。wa：MWWB：fw-taMuma，*修Io

29、ftnanM但田MMhO(w.3E淅Og三Ux-o三2.AKHItmH三i&n安全也*ftWB三rBSwtaBA9.NIR战统IWMtFwrt匕Ia9，电供电-MM*ta6X1RH”访“电姓中乩”3I11r11XtU1.ft的AM1JM8as岛KJBf、mooIUIIM1聂隰JUie变M以土金*2*ga松电七爽紫ZIBqgy1我量案ioIOM)i1.i)9m11away,rImwn15、一43n丝Z11xinarI:送“卜。八I电也修人逐，：|。八1*某2力总耳e“1.ft*3MJft三OGIS,*紫2如U1.k.WH1.安架2静乂事Xa1.ftJtVS图1机组状态观察界面6,操作电气柜面板上

30、黄色复位按钮，使系统夏位，安全僮闭合，等待下一步指令。如图4所示。图2电器柜面板7,修改图1中紫色区域中的值。该区域值为模拟风速值。8、重复修改紫色区域中的值，依次增1的顺序进行修改，并且观察图1中红色区域的值。四、实验记录序号实聆记录内容记录值序号实般记录内容记录值1风速为O16风速为152风速为117风速为163风速为218风逸为174风速为319风速为185风速为420风速为196风速为521风速为207风速为622风速为218风速为723风速为229风速为824风速为2310风速为925风速为2411风速为1026风速为2512风速为1127风速为2613风速为1228风速为2714风速为1329风速为2815风速为1430风速为29五、思考题绘制变桨景优角度曲线图。实验十三.机组联动实验。与风电机组偏航运行与建设实险台联动控制，具体内容专考风电机烟儡航运行与建设实1.台操作手册