风力发电技术题库.docx

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风力发电技术题库

一、填空题

整体认识

1、750风力发电机组采用（水平）轴、三叶片、（上）风向、定桨距（失速）调节、（异步）发电机并网的总体设计方案

2、单级异步发电机与齿轮箱之间采用了（膜片式）联轴器连接，该联轴器既具有（扭矩传递）功能，又具有（扭矩过载）保护作用

3、750机组设置了齿轮润滑油（加热装置），外接（强迫油冷却）装置、发电机（加热）除湿装置、散热系统等。

4、机组的软并网装置可将电流限定在额定值的（）倍之内；机组的无功补偿装置可保证功率因数在额定功率点达到（）以上。

5、整个机组由计算机控制，数据自动（采集处理）、自动运行并可远程监控。

6、750机组安全系统独立于（控制系统），包括相互独立、（失效保护）的叶尖气动刹车和两组机械刹车。

7、750机组的切入风速（）m/s，额定风速（15）m/s，切出风速10分钟均值（25）m/s。

8、齿轮箱的弹性支撑承担着齿轮箱的全部重量。

由于弹性支撑是主轴的一个（浮动）支点，也承担着主轴的部分重量。

9、S48/750机组叶轮转速是（）rpm，叶片端线速度（56）m/s。

10、齿轮箱的齿轮传动比率是（），润滑形式（压力强制润滑）。

异步发电机

1、原动机拖动异步电机,使其转子转速n高于旋转磁场的（同步转速）,即使转差率s<0,就变成异步发电机运行。

2、风力发电机选用（H）级的绝缘材料。

3、异步发电机本身不能提供激磁电流，必须从电网吸取（无功励磁）功率以建立磁场

4、三相异步发电机的基本结构与三相异步电动机（相同）。

5、异步发电机输向电网的电流频率和它自身的转差率（无关）。

6、发电机基本参数

额定功率（750）kW

额定电压（690）V

额定电流（690）A

额定转速（1520）rpm

额定滑差（）%

绝缘等级（H）

8、750kW风力发电机为卧式、（强迫）通风、三相铜条（鼠笼异步）发电机。

9、发电机的自然（功率因数）要尽可能高，以减少对电网无功功率的吸收或降低补偿电容器的电容量。

空气动力学及翼型

1、风力发电机采用空气动力学理，就像飞机的机翼一样。

风并非"推"动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的（压差），这种压差会产生（升力），令叶轮旋转并不断（横切）风流。

2、当气流流经上下翼面形状不同的叶片时，因上翼面的突出而使气流加速，压力（较低）；下翼面较平缓使气流缓慢，因而压力（较高），由此产生升力。

3、失速工作原理：

利用高风速时升力系数的降低和阻力系数的增加，限制（功率）输出的增加，在高风速时保持近似恒定。

4、即利用叶片的气动外形来实现（功率）控制的，在低风速区（额定功率前）受叶片逆流现象的控制，在高风速区受叶片失速性能的限制。

5、失速调节叶片的攻角沿轴向分布，由（根部）向（叶尖）逐渐减小，因而根部剖面先进入失速。

6、可以通过增减叶片安装角来达到增减（攻角）的目的。

7、安装角的改变会对叶片高、低风速区气动性能产生不同的影响，高风速区输出功率随安装角增大而（增大），而低风速区功率却会（降低）

8、与变桨距叶片相比，定桨距叶片的最大优点是取消了变距监控服伺系统后（结构简便）、故障率少、（运行可靠），同时在高风速区工作时动载荷小，特别是在湍流较多的地区，有较好的适应能力。

控制过程

1、自由停机的过程是将检测到的（有功功率）、（风速）与设定值对比满足自由停机条件，执行自由停机：

（释放叶尖），断开（旁路接触器），断开（发电机接触器），当电机转速降至设定值时，（收叶尖），高速闸刹车。

2、当控制器检测到（发电机转速）大于启动齿轮油泵的转速设置值时，齿轮油泵启动。

3、紧急停机发生后，需（人工）复位操作后才能重新启动。

4．偏航的优先级：

（顶舱）→（OP7）→（中央监控）→（侧风）→（解缆）→（自动对风）

5．偏航的动作过程：

偏航启动过程：

（首先松偏航闸）→2秒后输出偏航方向

偏航停止过程：

停止偏航输出→（1秒后偏航闸抱死）

6．风机在工作时的偏航：

（1）对风：

没有故障或者没有禁止对风的故障，风速大于对风风速，允许对风。

（在刹车过程中）不允许对风。

（2）解缆：

风速小于3m/s，偏航角度〉（680）度，执行解缆，风速大于等于3m/s，偏航角度大于（900）度，执行解缆

（3）侧风：

如果发生需侧风故障，风机侧风，侧风方向向（电缆解缆）方向侧。

偏航系统

1）偏航刹车闸为液压卡钳形式，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。

2）偏航时，液压释放但保持（20~40bar）的余压，这样一来，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）。

3）偏航电机有热继电器保护，防止偏航时偏航力矩过大使（电机过载）。

4）偏航电机带有电磁刹车装置，采用（安全失效）保护。

电磁刹车的电压取自电机（两相之间的相电压），整流后向线圈供电。

5）偏航时，电磁刹车（通电），刹车释放。

偏航停止时，电磁刹车（断电），刹车释放将电机锁死。

6）偏航轴承采用（四点接触球转盘）轴承，由于转盘轴承滚子数目多，直径大，容易预紧，因而具有更大的负荷能力和刚性。

7）偏航系统的保护包括（偏航过载）保护、（扭缆）保护。

8）扭缆保护由（偏航凸轮记数器）和（扭缆继电器）组成。

当扭缆圈数达到设定值时，扭缆保护动作。

其中，当扭缆圈数到3圈时，（偏航记数器）发相应的解缆信号，使风机反转解缆。

为防止出现意外，风机扭缆超过圈，（扭缆继电器）动作，风机紧急停机。

9）偏航凸轮记数器是防止风机连续朝一个方向偏航而使风机的电缆产生扭缆故障，控制偏航的时序。

凸轮记数器由一个与偏航轴承的齿相啮合塑料齿轮（10齿）、蜗轮蜗杆减速机构（减速比1：

100）和三个可调整相对角度的凸轮，分别对应一个微动开关。

三个微动开关动作分别表示（顺时针扭缆极限）、（中间位置）、（逆时针扭缆极限）。

10）偏航电机有（热继电器）保护，防止偏航时偏航力矩过大使电机过载。

11）．偏航的优先级：

顶舱→（OP7）→中央监控→（侧风）→解缆→自动对风

12）．偏航的动作过程：

偏航启动过程：

首先（松偏航闸）→2秒后输出偏航方向

偏航停止过程：

停止偏航输出→1秒后（偏航闸抱死）

13）、对风：

在刹车过程中（不允许）对风。

41）、解缆：

风速小于3m/s，偏航角度〉（680度），执行解缆，风速大于等于3m/s，偏航角度大于（900）度，执行解缆

15）、侧风：

如果发生需侧风故障，风机侧风，侧风方向向（电缆解缆）方向侧。

16）、中央监控侧风：

偏航（180）度后自动停

17）、面板偏航：

偏航（180）度后自动停止

18）、机舱偏航：

人为停止，否侧会偏到（安全链）断为止

刹车系统

1、当风力发电机处于运行状态时，叶尖扰流器作为叶片的一部分起吸收风能的作用，保持这种状态的动力是风力发电机组中的液压系统，液压系统提供的压力油通过（旋转接头）进入安装在叶片根部的（液压油缸），压缩和叶尖相连的弹簧使叶尖和叶片主体平滑地联为一体。

当风力发电机需停机时，压力油泻放，叶尖按设计的轨迹转过一定角度。

2、制动系统在机械上主要由（气动刹车）和（盘式高速刹车）两部分构成。

3、叶尖可绕叶片主轴线旋转74°，产生（空气制动力）。

当风轮旋转时，（液压压力）使叶尖保持在正常运行位置。

当控制器主动控制及系统发生故障时，释放液压压力，在叶尖（离心）力和（弹簧）力的联合作用下，叶尖沿转轴转动到刹车位置，使风机停机。

4、正常刹车：

首先叶尖动作，发电机转速降到（同步转速）时脱离电网，当叶轮转速低于（15）RPM时，一个机械刹车动作，如果转速增大，则另一个机械刹车也动作。

5、安全刹车：

叶尖和一个机械刹车同时动作，当发电机达到（同步转速）时，发电机脱离电网，第二个机械刹车动作。

6、紧急刹车：

叶尖与两个机械刹车动作，发电机同时（脱离电网）。

7、高速轴刹车，为常闭浮动式制动器。

也由液压系统控制。

该刹车系统装有两套圆盘闸规，分别与当系统失电或液压系统故障时，此套刹车系统仍能可靠制动两个液压回路相连，（弹簧）驱动，（失压）制动。

8、当系统失电或液压系统故障时，此套刹车系统仍能（可靠制动）。

传动系统

1、金风S48/750风力发电机组的发电机采用750kw/4极异步发电机，同步转速为（1500）转，叶轮与发电机之间通过（主轴）、（齿轮箱）和（联轴器）联接。

2、在运行期间齿轮箱润滑系统一直处于（工作状态），在停机期间（间隙运行）。

3、通常我们说的三点支撑是指750KW齿轮箱与主轴之间通过齿轮箱的二个（弹性支撑）和（主轴轴承）形成三点支撑。

4、膜片式联轴器连接既具有（扭矩传递）功能，又具有扭矩（过载保护）作用

5、金风S48/750风力发电机组使用的联轴器为（磨片式）联轴器。

6、齿轮箱与发电机两轴的轴线会产生某种形式的偏移，因此，联轴器所联接的两轴往往不能保证严格的对中，对此，要求联轴器具有（补偿能力）。

机组调整参数：

1偏航闸：

闸块与刹车盘的间隙（~3）mm（西姆）

（2±）mm（焦作）

2偏航减速器：

装配后齿侧间隙（~）mm

上间隙比下间隙大（~）mm

3高速传感器接近开关与信号盘距离（5）mm

4偏航接近开关与偏航齿的距离（4~6）mm

5防雷碳刷：

放电间隙≤

（1）mm

6振动开关与支架安装摆锤高度d=（45）mm

7液压系统：

系统压力上限：

（160）bar；下限：

（140.）bar；

8液压系统：

叶尖压力上限：

（105）bar；下限：

（95）bar；

9偏航余压（20~40）bar

10高速闸刹车间隙（）mm

11低速传感器接近开关与低速盘距离（4~6）mm

12齿箱、电机对中值圆周上下：

≤（）mm

圆周左右：

≤（）mm

端面上下：

（）mm（φ500）

端面左右：

≤（）m

二、简要回答下列问题

1、给出切入风速、切出风速和额定风速的含义。

答：

切入风速：

指风力发电机组可以达到额定转速并可以并网向外输送电能的风速

切出风速：

指风力发电机组并网发电的最大风速，超过此风速机组将切出电网

额定风速：

指在风力发电机组额定负载下的风机风速。

2、画出功率曲线，并且分析从中可以得到哪些信息

功率曲线是指风力发电机组输出功率和风速的对应曲线。

从中可以得到机组切入风速、切出风速、额定风速及机组的额定功率，机组失速点等。

知识点：

（在风力发电机组产品样本中都有一个功率曲线图，横坐标是风速，纵坐标是机组的输出功率。

功率曲线主要分为上升和稳定两部分，机组开始向电网输出功率时的风速称为切入风速。

随着风速的增大，输出功率上升，输出功率大约与风速的立方成正比，达到额定功率值时的风速称为额定风速。

此后风速再增加，由于风轮的调节，功率保持不变。

定桨距风轮因失速有个过程，超过额定风速后功率略有上升，然后又下降。

如果风速继续增加，为了保护机组的安全，规定了允许机组正常运行的最大风速，称为切出风速。

机组运行时遇到这样的大风必须停机与电网脱开，输出功率立刻降为“0”，功率曲线到此终止。

）

2、安全链上的触点包括哪些

答:

主空开、机舱急停开关、叶轮过速、左偏右偏、震动开关、看门狗、控制柜急停。

3、750风机有哪几种停机方式,并简述每种停机动作方式。

答：

自由停机：

切除叶尖电磁阀的供电电源；如果发电机与电网连接，当发电机转速低于同步转速时发电机脱网；当叶轮转速在限定时间内降低到设定转速时，一副高速闸实施制动；如果在设定时间内叶轮转速降到零，第二副高速闸在设定时间后制动；刹车完成后叶尖收回。

安全停机：

叶尖和一副高速闸同时制动，发电机脱网；叶轮转速为零时，第二副闸抱死；刹车完成后叶尖收回。

紧急停机：

切除多个继电器和接触器、电磁阀的工作电源；叶尖和两副高速闸同时制动；紧急停机链断开的同时发电机脱网。

4、请计算750风机的同步转速（10）

答：

n1=60f/p1（r/min）

将f=50,p1=2代入公式即得

n1=60*50/2=1500（r/min）

5、回路中避雷器分那几个级别以及工作原理

答：

在690V、230V电源侧设置防雷器件，690V进线电源侧选用FLT-PLUSI（B级），配合C级产品VAL-MS500，做B、C两级联合保护，可以达到泄放每相50KA（10/350μs）雷电流的能力，并将残压限制在，响应时间25ns；计算机柜内的PLC是控制系统的心脏，其对电涌的抗冲击能力较弱，可在其变压器输出端并联加装由C级防雷器VAL-MS230进行防护，每个产品的通流量40kA，响应时间25ns。

 避雷器主要由压敏电阻构成。

每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电阻），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态，将强大的雷电流通过压敏电阻泄流入地，将瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，从而保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

6、请简述750风力发电机组的保护措施有那几级

答：

750风机的保护措施有3个级别，分别是：

1、微机系统（控制器）：

微机保护涉及到风力机组整机及零部件的各个方面；

2、独立于控制器的紧急停机链和个体硬件保护措施：

紧急停机链保护用于整机严重故障及人为需要时；

3、个体硬件保护：

主要用于发电机和各电气负载的保护。

9、请简述750液压系统的工作原理.

答：

1、叶尖制动

叶尖可绕叶片主轴线旋转74°，产生空气制动力。

当叶轮旋转时，液压压力使叶尖保持在正常运行位置。

当停机时，释放叶尖的液压压力，在离心力和弹簧力的联合作用下，叶尖沿转轴转动到刹车位置，使风机停机。

风机的气动刹车是风机最可靠的保护装置。

2、偏航制动

偏航闸为液压卡钳形式，在偏航刹车时，由液压系统提供140~160bar的压力，使与偏航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，压力释放但偏航刹车仍保持一定的余压（20—40bar），在偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，减小偏航过程中因冲击载荷引起的振动对整个系统的影响。

3、高速闸

高速闸是高速轴端刹车，由液压系统控制。

该刹车系统装有两套常闭浮动式圆盘闸规，分别与两个液压回路相连，弹簧驱动，失压制动。

制动力可通过弹簧来调节。

当系统失电或液压系统故障时，此套刹车系统仍能可靠制动，可靠性高。

在风力机运行过程中，由液压系统提供140~160bar的压力，克服闸规的弹簧力，使两个高速闸释放。

4、过速保护

风机采用2个独立的安全系统用于过速保护，保证机组不会出现“飞车”现象：

控制系统的过速保护；防爆膜（360）的过速保护。

11:

请简述750齿箱润滑系统的工作原理.

答：

齿轮箱的润滑系统由润滑泵站、滤油装置、热交换器、冷却风扇、油压力继电器及中间连接胶管组成。

在齿轮箱运行期间，润滑泵站为齿轮和轴承提供强制压力润滑，当油温高于45℃，温控开关关闭，齿轮油从热交换器流过，当油温高于60℃，冷却风扇启动，当油温回落到45℃以下时，风扇停止运转。

12：

请写出750风力发电机组机舱内所有传感器名称。

机舱内传感器：

Pt100温度　7个、

模拟量mA信号　3个、

频率信号　３个、

开关量　17个

传感器如下：

齿轮油堵塞、液压站油位、齿轮油压力、保护仪orbivibl振动信号、偏航计数1、偏航计数2、机舱左偏航、机舱右偏航、振动开关、左偏开关、右偏开关、闸1反馈、闸2反馈、闸1磨损、闸2磨损、齿轮油温度、齿轮箱主轴承温度、环境温度、机舱温度、发电机前轴温度、发电机后轴温度、发电机绕组温度、叶尖压力、系统压力、风向、发电机转速、叶轮转速、风速。

14：

请写出750风力发电机组发电、主轴承和偏航轴承使用的润滑油脂名称，齿轮箱、液压站使用的润滑油名称。

主轴轴承润滑油脂

SKF,LGEP2,

发电机润滑脂

美孚100

偏航轴承油脂

Molykote,Longtherm2.400gr

液压油

TotalequivisXV32

18：

请写出机舱内有几个控制电机并写出各控制电机名称，以及各电机的接线方式。

2个偏航电机、液压泵电机、齿轮油泵电机、散热风扇电机、提升机电机，所有电机接线均为星型接法。

19：

请写出液压系统共给几个部分提供液压制动力，并写出每个部分在正常工作状态下受到的压力的泛围。

答：

共有3部分，分别是：

1.叶尖制动

叶尖可绕叶片主轴线旋转74°，产生空气制动力。

当叶轮旋转时，液压压力使叶尖保持在正常运行位置。

当停机时，释放叶尖的液压压力，在离心力和弹簧力的联合作用下，叶尖沿转轴转动到刹车位置，使风机停机。

风机的气动刹车是风机最可靠的保护装置。

设计允许的叶尖压力在95bar-110bar之间。

2.偏航制动

偏航闸为液压卡钳形式，在偏航刹车时，由液压系统提供140~160bar的压力，使与偏航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，压力释放但偏航刹车仍保持一定的余压（20—40bar），在偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，减小偏航过程中因冲击载荷引起的振动对整个系统的影响。

3.高速闸

高速闸是高速轴端刹车，由液压系统控制。

该刹车系统装有两套常闭浮动式圆盘闸规，分别与两个液压回路相连，弹簧驱动，失压制动。

制动力可通过弹簧来调节。

当系统失电或液压系统故障时，此套刹车系统仍能可靠制动，可靠性高。

在风力机运行过程中，由液压系统提供140~160bar的压力，克服闸规的弹簧力，使两个高速闸释放。

28、风力发电机组的主要组成部分与功能：

叶轮：

将风能转化为机械能。

传动系统：

将叶轮的转速提升到发电机的额定转速。

发电机：

将叶轮获得的机械能转变成电能。

偏航系统：

使叶轮可靠的迎风转动并解缆。

控制系统：

使风力机在各种自然条件与工况下，正常运行的保障机制，包括调速、调向和安全控制。

29、叶轮、传动系、偏航系统、变桨距系统的组成

叶轮：

由叶片和轮毂组成，他们之间的联接方式通常有固定或可动式，叶片由复合材料（玻璃钢）构成。

传动系：

由风力发电机的旋转部件组成，主要包括低速轴、齿轮箱和高速轴，以及支撑轴承、联轴器和机械刹车。

偏航系统：

主要部件是一个连接底板与塔架的回转支撑）（偏航轴承），还包括偏航电机、偏航减速器、偏航刹车，他们由偏航控制系统控制。

30、什么叫防雷接地防雷接地装置包括哪些部分

答：

为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害多目的的接地叫防雷接地。

防雷接地装置包括以下部分：

（1）雷电接受装置；

（2）接地引上下线；（3）接地装置。

发电机的常见故障

　　风力发电机常见的故障有绝缘电阻低，振动噪声大，轴承过热失效和绕组断路、短路接地等。

下面介绍引起这类故障的可能原因。

1、绝缘电阻低

　　造成发电机绕组绝缘电阻低的可能原因有：

电机温度过高，机械性损伤，潮湿、灰尘、导电微粒或其他污染物污染侵蚀电机绕组等。

2、振动、噪声大

造成发电机振动、噪声大的可能原因有：

转子系统（包括与发电机相联的变速箱齿轮、联轴器）动不平衡，转子笼条有断裂、开焊、假焊或缩孔，轴径不圆，轴弯曲、变形，齿轮箱――发电机系统轴线未对准，安装不紧固，基础不好或有共振，转子与定子相擦等。

3、轴承温升过高的原因有哪些怎样处理

（1）原因：

齿轮箱――发电机系统轴线未对准。

处理；重新找中心。

（2）原因：

弹性支撑螺丝松动。

处理：

拧紧螺丝。

（3）原因：

润滑油不干净。

处理：

更换润滑油。

（4）原因：

润滑油使用时间过长，未更换。

处理：

洗净轴承，更换润滑油。

（5）原因：

轴承中滚珠或滚柱损坏。

处理：

更换新轴承。

4、绕组断路、短路接地

造成发电机绕组断路、短路接地的可能原因有：

绕组机械性拉断、损伤，小头子和极间连接线焊接不良（包括虚焊、假焊），电缆绝缘破损，接线头脱落，匝间短路，潮湿、灰尘、导电微粒或其他污染物污染、侵蚀绕组，相序反，长时间过载导致电机过热，绝缘老化开裂，其他电气元件的短路、故障引起的过电压（包括操作过压）、过电流而引起绕组局部绝缘损坏、短路，雷击损坏等。

三、判断下列各命题的正确与否（在括号中打√或×）

1）、风的功率与风速的立方成正比。

（√）

2）、可以设计出能利用2/3风能的风力机。

（×）

3）、变速风力机可以比定速风力机更多地吸收风能。

（√）

4）、风力机的叶轮在切入风速前开始旋转。

（√）

5）、为了更多地利用风力，将塔架设计得越高越好。

（√）

6）、定桨距叶轮的叶片一旦发生失速，首先从叶尖开始发生。

（×）

四、名词解释：

瞬时风速：

任意时刻风的速度。

平均风速：

某一时段内各瞬时风速的平均值。

额定风速：

发电机达到额定功率时的风速。

切入风速：

也称启动风速，风轮转动时的最小风速。

切出风速：

也称停机风速，风机达到额定转速时最大的风速。

有效风速：

是指风机切入风速与切出风速之间的风速范围。

风能尖速比：

风能尖速比，叶轮的叶尖线速度与风速之比。

上风式：

是指叶轮始终正对着风向的布置方式。