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偏航系统
偏航系统
1.概述
XWEC-Jacobs43/600风力发电机组的偏航系统主要由偏航检测部分、机械传动部分、扭缆保护装置三大部分组成,偏航采用主动对风形式。
在机舱后部有两个互相独立的传感器—风速计和风向标,风机对风向的检测由风向标来完成。
当风向发生变化时,风向标将检测到风机与主风向之间的偏差,控制器将控制偏航驱动装置转动机舱对准主风向。
偏航系统主要包括2个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带内齿圈的四点接触球轴承、偏航保护以及一套偏航刹车机构组成。
偏航驱动机构包括1个偏航电机,1个减速比为1590的4级行星减速齿轮箱、一个用于调整啮合间隙的偏心盘和1个齿数为14的偏航小齿轮。
偏航刹车分为两部分。
一为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车;另一为液压闸,与液压系统连接,当风机需要偏航时,泄油松闸,偏航开始;当风机对风时,压力油进入偏航刹车体,偏航刹车动,偏航结束。
在偏航刹车时,由液压系统提供约120~140bar的压力,使与刹车闸液压缸相连的刹车片紧压在刹车盘上,提供制动力。
偏航时,液压释放但保持15~30bar的余压,这样,偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩,大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷使齿轮破坏。
偏航系统见下图:
1.偏航电机2.偏航减速器3.偏心盘4.螺栓M16×905.加厚垫片6.偏航小齿轮7.压板8.内六方螺钉M14×209.偏航轴承10.螺栓M20×7511.垫片12.刹车固定块13.调整板14.垫板15.螺栓M20×21016.垫片17.闸规18.偏航刹车盘
2.偏航电机
偏航电机是多极电机,转速有三种:
0.75kw/935rpm、0.55KW/695rpm和0.37KW/450rpm,分别适用于风向变化频繁和主风向比较固定的情况。
偏航电机的电压等级为690V,内部绕组接线为星形。
电机的轴末端装有一个电磁刹车装置,用于在偏航停止时使电机锁定,从而将偏航传动锁定。
附加的电磁刹车手动释放装置,在需要时可将手柄抬起刹车释放。
2.1偏航电机电磁刹
电磁刹车的原理如右图所示:
2.1.1工作原理
电磁刹车线圈的直流电取自电机的一相绕组,
经整流桥整流后供电。
当偏航电动机工作,则电
磁铁(5)带电,吸引移动衔铁(4),克服制动
弹簧(9)的作用,与刹车盘
(2)分离。
刹车盘
上装有摩擦层,固定在开槽的轴套(6)上,通过
一个键(7)与电机轴
(1)相连并一起转动。
偏航停止,电磁线圈随之失电,移动衔铁(4)
在制动弹簧(9)的推动下,与刹车盘
(2)的摩擦
层接触并施加压力,从而实现制动。
2.1.2气隙调整
气隙(11)为电磁铁(5)与移动衔铁(4)之间的间隙,它的最大值可达初始值的4倍。
气隙应定期检查,因为刹车盘
(2)的摩擦层的磨损会使间隙增加。
松开螺栓(8)调整刹车调节器(3)使气隙达到要求值。
调整螺帽(10)使制动弹簧受压,然后使移动衔铁与刹车盘分离,让轴转动,注意观察是否正常。
2.2偏航刹车整流器
偏航整流桥为一单向整流电路,将取自于偏航电机一相绕组的交流整流后供给电磁刹车线圈。
整流板安装在偏航电机的接线盒内。
3.偏航减速齿轮箱
偏航减速器为一个四级行星传动的齿轮箱,在正常的运行情况下是免维护的。
一般情况下,在运行期间检查是否有泄露、定期对油位进行检查和更换润滑油。
3.1润滑
XWEC-Jacobs43/600风力发电机组的偏航减速器采用浸油润滑,所有的传动齿轮都在浸没在润滑油中。
润滑油的种类是MobilgearSHC320,未经制造商同意,不允许更换或混用其他种类的油。
偏航减速箱的运行温度不得超过85℃!
3.2加油和更换油
偏航减速箱在供货时没有加油。
在使用之前,先检查减速箱配备的附件如:
油位计、通气帽、放油阀等是否齐全。
初次加油时,应保证使减速器处于安装位置状态,卸开通气帽,加油使油位超过油位计的下限,但不超过上限。
需要更换油时,打开放油阀的同时打开通气孔,以保证箱体内的油能比较快地流出。
在可能情况下,可以使偏航先运转将油温升高,这样更有利于油的流动。
3.3运转
在初次运转之前,检查通气孔是否畅通,运转过程中应确保通气孔没有被堵塞。
如果通气孔被堵塞,运转时减速器内部会产生压力,而且有可能破坏密封环。
在运转过程中,注意检查减速器运转是否平稳并且没有产生过度的噪音。
检查是否有油渗漏现象。
如有异常情况,立即与制造/供应商进行联系。
3.4偏航小齿轮与内齿圈的啮合间隙
为保证偏航小齿轮与内齿圈的啮合良好,其啮合间隙应为0.3~0.6mm。
这个间隙在组装时已经调整好,在试运转或更换偏航零部件后,应对偏行间隙进行检查,如果不合适,可通过偏心盘进行调整。
3.5偏心盘
偏航减速器是通过偏心盘与机舱底座相连的。
偏心盘上减速器安装螺栓孔分布圆φ250和与机舱底座的安装孔分布圆φ325之间不同心,偏心距为2.5mm。
通过转动偏心盘即可调整偏航小齿轮与圈啮合中心距,从而调整啮合间隙至要求范围。
3.6检查
按照第三章——维护间隔的要求
检查偏航减速箱/偏心盘和偏心盘/机舱底座的螺栓连接,紧固力矩为:
M16T1=280Nm
M14T2=190Nm
检查油位,不低于油位下限。
检查电机接线盒中电缆的连接是否松动;
检查减速箱体上的螺栓是否松动。
4.偏航轴承
偏航轴承采用四点接触球转盘轴承结构。
为了保证偏航轴承的承载能力,轴承采用“负游隙”,使轴承有一定的阻尼力矩。
偏航轴承的安装位置见下图:
(紧固力矩T=560Nm)
图5-3
4.1偏航轴承润滑
偏航轴承,应对轴承滚道和齿面进行润滑。
充分润滑可以降低摩擦力,并且能有效保护密封免受腐蚀。
因此,轴承在运行其间必须保持足够的润滑。
长时期停止运转的前后也必须加足新的润滑脂。
这在冬天来临之前尤为重要。
轴承滚道采用的润滑脂型号是MolykoteTTF52。
轴承的密封应每隔6个月检查一次,将密封上的脏物及时清除。
如有损坏,及时更换。
内齿圈和小齿轮的齿面的润滑为喷涂Voleer2000E,使齿面润滑充分。
润滑的方法和周期详见第三章——维护间隔。
4.2检查螺栓连接
偏航轴承在安装运行后,在运转的第一个月,检查内圈和外圈安装螺栓的预紧力矩,以后每隔半年检查一次。
紧固力矩T=560Nm。
5.偏航刹车
5.1简介
偏航刹车闸为液压卡钳形式,型号为:
BCH76A。
在偏航刹车时,由液压系统提供约120~140bar的压力,使刹车片紧压在刹车盘上,提供足够的制动力。
偏航时,液压释放但保持15~30bar的余压,这样一来,偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩,减少风机在偏航过程中的冲击载荷。
偏航刹车的安装见下图:
螺栓M20紧固力矩T=560Nm
1.刹车固定块2.调整板3.闸规4.垫板5.刹车盘
5.2偏航刹车盘
偏航刹车盘由三部分相同的扇形组成一个圆环。
安装时应注意接缝处不能出现明显台阶,否则影响刹车闸片正常工作。
风机在运行过程中,有可能使油脂滴落到刹车盘上。
油脂的存在会降低使刹车片失去功效,必须及时将其擦拭干净。
5.3偏航闸垫间隙
偏航闸垫2和4是用来调整闸规的上下闸体与刹车盘对中,并保持一定的间隙。
如果偏航声音太大,则有可能是因为闸垫间隙不当。
用高度尺分别测量计算上下闸体到偏航刹车盘的距离,如果差值大于0.5mm,可分别调整闸垫2和4的厚度,确保上下闸体与刹车盘对中。
5.4偏航闸垫的更换
偏航闸体的剖面见下图,偏航闸垫的摩擦层厚度小于3mm时,就需要更换新的闸垫。
更换方法如下:
Ø风机在停机状态。
按下“紧急停机”,使系统泄压,打开手阀10.2使偏航
余压为零。
Ø拆下闸体一侧的三个螺栓M16(6),以及闸垫挡块(5)和调整垫(8)。
Ø小心用一个撬棍插入闸盘和闸垫之间,使闸规活塞
(2)完全进入油缸中。
此时在闸盘和闸垫之间出现间隙。
Ø取出旧闸垫,将新闸垫安放就位。
Ø安上闸垫挡块(5)和调整垫(8),拧紧螺栓M16,力矩210Nm。
Ø恢复偏航管路连接。
Ø关闭手阀10.2,系统建压正常后,在测油嘴(7)接上排气管,进行排气,直到均匀喷油,无空气气泡出现为止。
5.5调整垫片(8)
调整垫片是为了保证闸垫挡块(5)和闸垫之间的接触间隙。
不同的闸规其厚度可能不同,具体计算如下:
Ø用深度尺测量闸垫和闸体边缘之间的A和A'值。
测量时,闸垫顶紧另一侧挡块。
同样测量挡块的B和B',如图所示。
Ø调整垫片(8)的厚度
厚度E的公差范围为:
Ø安装调整垫片(8)和闸垫挡块(5)。
紧固力矩210Nm(螺栓M16),见下图。
Ø测量间隙J。
任一点的测量最大允许值为0.03mm。
5.6偏航余压调整
偏航时保留一定的预压是为了保持平稳,防止风向的突变对偏航系统造成冲击。
偏航预压的调整是通过调整减压阀13.1来实现的。
方法如下:
Ø在闸体的测油嘴接上测量表头,手动偏航;
Ø观察表头指示值,压力在15bar~30bar之间。
Ø如果压力不在规定范围内,调整13.1;
Ø如果偏航声音太响,排除闸垫间隙不合适的可能后,可适当降低预压值。
6.风向标和风速仪
6.1风向标
检查:
Ø支架的安装
Ø螺帽的安装,如有需要紧固螺栓,并更换损坏的螺栓
Ø电线的连接,拉一拉导线是否牢固
Ø没有夹紧时风向标的转动
Ø摸拟风向检查机舱的转动,检查机舱的方向
Ø标记点应对准机舱头部
6.2风速仪
检查:
Ø风速仪的安装
Ø检查没有夹紧时的转动
风速仪停止检查风速值是否为0米/秒。
一.偏航控制
偏航过程分自动偏航、解缆和手动偏航三个过程。
其中手动偏航优先级最高。
在偏航过程中不论是对风偏航还是侧风偏航,确定在半分钟内风向在某一方位的频率的高低最为关键,频率取得低,会造成偏航电机的频繁启动和停止,频率取得高,会降低对风或侧风的灵敏度,影响风机的出力。
自动偏航又分为对风偏航和90°侧风偏航。
自动对风偏航是在风机系统无故障,风速持续10分钟达到偏航风速,电网电压和频率持续10分钟无异常后执行的。
首先采样半分钟的风向,通过半分钟内风向在某一方位的频率来判断现在风机是正好对风,还是需要顺时针偏航或逆时针偏航。
故障状态、风速过低或风速过高,自动对风偏航均会停止。
手动停机时自动偏航也停止。
90°侧风偏航过程在风机系统出现意外故障时执行。
采样半分钟风向,执行侧风偏航过程。
当风向的采样值说明现在正好侧风,执行偏航制动,侧风过程结束。
偏航电机的正反转接触器不仅在控制软件上,而且在电路硬件设计上均实现互锁,确保偏航系统的安全。
扭缆保护包括偏航计数器和扭缆开关两级保护。
偏航计数器有三个位置开关,分别表示顺偏位置、中间位置和逆偏位置。
它由小齿轮轮与偏航盘相啮合,在偏航动作的同时也会带动偏航计数器内部的齿轮转动,当转动一定圈后,会触动顺偏位置开关或逆偏位置开关。
计算机接收到信号后进行判断解缆,解缆后未触到开关时信号消失,当触动中偏位置开关时表示解缆结束。
解缆偏航过程在收到顺/逆时针偏航位置开关信号时执行,表示风机向一个方向偏航过多。
不论正在执行对风偏航还是侧风偏航,都停止执行偏航制动,执行逆/顺时针解缆偏航。
当收到中间位置开关信号时执行偏航制动,自动清除故障信息,返回自动偏航过程。
扭缆开关是电缆扭转的最后一级保护。
这一级保护是假设偏航计数器或计算机控制失灵,持续向一方向偏航时间过长,以致连在扭缆开关上的金属线全部绕在电缆上(金属线的长度可以在电缆上绕3.5圈),拉动扭缆开关,引起控制系统的安全链动作。
这一级动作完全由硬件来实现。
在机舱顶部有手动左/右偏航开关,在塔架底部计算机柜内有手动左/右偏航按钮,中央监控机也有手动左/右偏航按钮,均可执行手动偏航。
手动偏航级别最高,风机只要收到手动偏航信号,终止所有的偏航过程执行新的手动偏航指令。
当手动偏航信号消失时执行偏航制动,返回自动偏航过程。
手动偏航中,机舱的偏航比计算机柜内的手动偏航命令级别高,计算机柜内的手动偏航命令比中央监控的偏航命令级别高。
就地的偏航可以中断中央监控的手动偏航命令,机航的偏航可以中断就地的手动偏航命令(手动偏航停止命令只对手动偏航命令有效,不会中断自动对风偏航或自动侧风偏航)。
除此之外还要检测偏航电机过载信号,对风、侧风偏航过程中设有偏航时间过长的保护,解缆过程中设有两个位置开关信号同时收到的故障检测,解缆后300秒位置开关信号仍未消失的故障检测,以及扭缆开关动的故障检测。
二.刹车释放
在风机系统无故障,风速持续10分钟达到启动风速,电网电压和频率持续10分钟无异常,偏航系统显示现在处于对风状态时执行松刹车过程。
释放圆盘闸1、圆盘闸2后2秒检测圆盘闸1和圆盘闸2的松闸信号反馈,超过2秒没有收到松闸反馈信号,则出现刹车1没有松开或刹车2没有松开的故障,执行安全刹车过程,同时执行侧风偏航过程,表示刹车系统有故障,否则执行收回叶尖命令,刹车释放过程结束。
如果风速过低,或控制系统上电处于10分钟测风状态时,也可以强制启动方式释放闸盘。
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