1.5MW

1.5MW（共5篇）

1.5MW 篇1

摘要：以甘肃瓜洲大梁49.5MW风电项目、东汽FD77A1.5MW风力发电机组为例, 介绍了风机安装施工技术, 包括吊装前的准备工作, 并详细介绍了塔架、机舱、叶轮的安装步骤、注意事项等。

关键词：风机,吊装,施工技术

1 工程概况

甘肃瓜洲大梁49.5MW风电项目位于甘肃省西北部的酒泉地区瓜洲县城西北约15公里以远的区域, 风电场场址位于地形地貌为较为平坦的戈壁滩, 场地开阔, 地势平坦, 施工条件方便, 风电场场址距312国道6公里, 距瓜州火车站10公里, 交通较为便利。

2 工程内容

甘肃瓜洲大梁49.5MW风电项目包括33台东方汽轮机厂FD77A1.5MW风力发电机设备的吊装和安装。 (表1)

3 吊车及吊装准备

本次风力发电机组安装需要两辆吊车, 即300T履带吊车和80T汽车吊车, 300T吊车承担吊装的主要工作量, 机舱、塔架、叶轮的吊装。80T吊车主要配合300T吊车工作, 现场卸车、组对叶轮。底部平台、变频器吊装。根据施工进度需要, 临时租用一台50吨汽车吊进场辅助卸货、组装叶轮和辅助吊装施工。

4 东方汽轮机厂FD77A1.5MW风机安装

4.1 叶轮组对

叶轮装配在地面上进行, 将轮毂用吊车和轮毂专用吊具吊放固定在指定组装位置安装支架上, 安装支架放在坚固的地面上, 下垫合适的枕木, 三个叶片方向应避开障碍物, 轮毂与主轴连接的法兰面朝下, 清除轮毂与叶片连接轴承法兰面上的毛刺和锈迹。对变桨轴承注油, 用手动注油器对油嘴加油直到接油包出油为止。用吊车将叶片吊起至与轮毂对接面, 用联接变浆手动装置调整叶片轴承内环, 使叶片的连接螺栓与轴承孔相对应, 将叶片上双头螺栓插入轴承孔, 用螺母连接 (螺母/螺杆上涂抹MOS2) 。按规定的力矩紧固螺栓。在离叶根叶片的三分之一处用支架将叶片支好, 吊车摘钩。

4.2 底部平台、变频器安装

(1) 安装底部平台, 塔架门与底部平台的缺口相配并且母排在基础环电缆架管道对面。塔架门与底部平台平齐。 (2) 安装变频器, 变频器与塔架门成45度。

4.3 塔架安装

4.3.1 下段塔架安装。

(1) 清洁塔架内外, 对损坏的油漆面进行修补。测量基础环法兰面平面误差。 (2) 检查塔架内部梯子, 平台, 支架及其他内部附件是否安全牢固可靠。检查母排的安装是否正确, 并安装塔架内照明灯具, 将与中塔架连接的螺栓和相应的安装工具放在上平台内, 固定牢靠。 (3) 清洁基础环法兰和塔架下法兰端面, 清除锈迹及毛刺, 在基础环法兰面上涂上玻璃胶。 (4) 起吊塔架:由大小吊车配合吊装, 大吊车吊点位于下段塔架上法兰处, 小吊车吊点位于下段塔架下法兰处 (吊点处用塔架专用吊具吊固) 。将塔架吊起后, 由水平位置吊为竖直位置时, 小吊车脱钩, 拴上风绳, 注意两吊车动作协调, 勿使塔架下端拖地。 (5) 对接塔架:当下段塔架在竖直状态吊高至其下法兰面高于基础环法兰面1cm时停止, 用倒正棒调整相互位置, 注意门的位置是否和基础环法兰相对应。 (6) 在螺栓上涂MOS2, 在塔架位置调整好后, 在相隔180度左右方位的螺孔中装上几个螺栓, 放下塔架, 但保持吊索处于受力状态〈2T左右〉, 装上所有螺栓, 并预紧。 (7) 拆除吊具, 按规定顺序和力矩紧固所有螺栓。紧固力矩为:2800N·m。

4.3.2 中、上塔架安装。

以同样的方法将中塔架和上塔架吊装就位。注意:在塔架完全竖立后, 如果机舱不能立即安装, 鉴于出现了不允许的风速, 最后一段塔架就不再安装, 或为避免塔架过大摆动, 把已安装好的最后一段塔架拆下。

4.4 机舱安装

(1) 起吊机舱前, 要清洁机舱内的油迹, 固定好风向标、风速仪支架。并安装风向标、风速仪及其他机舱附件。 (2) 打开机舱顶部的泠油器排烟罩, 安装机舱专用吊具。 (3) 将轮毂连接螺栓, 安全带, 安装工具可靠固定在机舱内。将控制电缆和动力电缆放在机舱内并固定好。在机舱的两侧绑好风绳。 (4) 300吨吊车挂好钩后, 将机舱支架固定螺栓松开, 300吨吊车将机舱吊离机舱支架。检查机舱是否水平, 如不水平, 需放下调整机舱吊具。 (5) 清洁机舱与塔架的对接法兰面, 清除锈迹及毛刺, 并涂抹玻璃胶, 连接螺栓上涂MOS2。 (6) 用300T吊车将机舱吊到超过塔顶相应高度, 平台上的安装人员通过对讲机与吊车指挥保持联系, 进行对接, 在机舱吊至塔架顶部的正上方, 离法兰1cm时, 利用倒正棒调整相互位置并定位, 在法兰对角位置上装两个螺栓, 拧入10mm左右, 使机舱处于正确位置, 缓慢落下机舱, 缓慢下落过程必须在引导下进行, 直到所有的连接螺栓能够进入螺栓孔, 并预紧, 此过程中吊索处于受力状态。 (7) 大吊车脱钩, 拆除吊具, 按相隔90度的顺序及规定力矩紧固所有螺栓。紧固力矩值为:990N·m。

4.5 叶轮安装

(1) 检查已安装好的叶轮吊具, 挂好300吨吊车吊钩。两只起吊时朝上叶片的尾部套上带导向绳的套子, 并用绳子将套子牢牢固定在叶片尾部。 (2) 在向下的叶片尾部6m-8m处用叶片专用吊具和吊带绑扎好叶片, 80吨吊车挂好钩。 (3) 大小吊车同时起吊叶轮, 离地后清除轮毂法兰面上的锈迹及毛刺, 并用丝锥过轮毂安装螺孔, 保证连接螺杆能在螺孔内旋转自如。 (4) 安装轮毂-主轴的导向销。 (5) 小吊车配合大吊车, 将叶轮由水平状态变为竖直状态, 小吊车摘钩。 (6) 叶轮起吊至轮毂高度后, 机舱内的安装人员通过对讲机与吊车指挥保持联系, 使轮毂法兰靠近齿轮箱法兰至10cm处停止, 此过程中指挥人员应时刻注意叶轮在空中的位置, 指挥好吊车和导向绳的牵引方向, 以免发生碰撞。 (7) 安装指挥人员指挥吊车缓慢变幅, 同时利用导向绳和导向销将叶轮定位于主轴的正前方法兰孔, 用螺栓固定叶轮, 此过程中应注意, 螺栓固定时有些螺孔方向有障碍物无法全部安装螺栓, 要尽可能将能安装的螺栓全部安装, 按顺序和规定力矩紧固螺栓。 (8) 拆除叶轮专用吊带及导向绳, 然后由安装人员推动叶轮制动盘, 将叶轮旋转一定角度后, 将剩下的安装螺孔用螺栓上紧, 按顺序和规定力矩紧固螺栓, 力矩值为2320N·m。 (9) 用叶轮制动钳和叶轮锁将叶轮锁住。

4.6 电气部分安装

包括电缆的安装、母排的连接、机舱和变频器接线及各层平台及机舱内的照明灯具接线。

5 结束语

通过本项目风机吊装工艺和方法, 对风机安装施工技术、缩短风机的安装时间, 减少风电场施工成本方面进行的探索有一定的价值, 可作为今后各类风机吊装工作的重要参考方案。

参考文献

[1]林海.阐述崇明风电场工程风机吊装过程中的注意事项[J].科技与生活, 2011 (9) .

[2]甘凤林, 艾立明.1.5MW风机塔筒吊装施工技术[J].知识经济, 2011 (15) .

1.5MW 篇2

2009年我公司为风电公司设计制造了一台1.5MW风电试车台减速机, 电机功率为1800k W, 转速1800r/min, 减速机速比i=86.67, 三级减速。齿轮轴及齿轮均采用硬齿面, 齿轮喷油润滑, 润滑油牌号N320, 传动简图见图1。

在空负荷与加载试车过程中没有发现齿面有任何磨损现象。在投入使用后不久发现减速机噪音比较大, 冲击响声大。打开箱体后, 发现传动链中, 在高速轴、第二级齿轮轴齿面的一端靠齿根的节线附近有严重点蚀现象 (见图2) 。为了进一步分析原因和改进, 将减速机召回, 并召集专家进行研究分析, 采取了提高齿轮寿命的有效措施。

1.高速轴2.第二级齿轮轴3.第三级齿轮轴4.输出轴

2 分析齿轮失效原因

(1) 校核齿轮接触强度, 查看齿轮实际接触的齿面位置。首先, 对齿轮强度计算进行复核。所有传动齿轮全部采用硬齿面, 要求齿面硬度为58~62HRC。而且设计时, 齿轮弯曲强度和接触疲劳强度都按5年寿命进行计算, 计算结果完全满足使用要求, 故齿轮强度不是齿轮失效的原因。在减速机空负荷试车时, 齿轮接触完全可以满足设计要求, 沿齿长方向接触为70%以上, 沿齿高方向接触为50%以上。但是在实际工作后, 由于传递功率而使轮齿产生变形, 其中包括轮体的弯曲变形、扭转变形、剪切变形及齿面接触变形等, 使轮齿的螺旋线发生畸变, 使空载条件下沿齿宽方向均匀接触的状态破坏, 造成齿轮偏一端接触, 降低齿轮的承载能力, 造成了早期点蚀。

(2) 润滑与冷却。润滑采用强制润滑方式, 以减速机箱体为油箱, 选用油风冷却站进行循环冷却, 所有轴承与齿轮都从减速机上端进行集中润滑, 第一级与第三级齿轮副从啮出侧润滑, 第二级齿轮副从啮入侧润滑。考虑高速轴转速为1800r/min, 转速较高, 而齿面的润滑条件与齿面点蚀失效有直接关系, 润滑不够也可能是造成第一级齿轮副点蚀的一个因素。

3 具体措施

(1) 由于齿轮点蚀端在工作面靠近轴承侧, 我们对高速轴与第二级齿轮轴进行了修鼓和螺旋角修形, 如图3, 图4所示, 将工作面螺旋角修小, 使齿面均匀接触。

(2) 从总管路引出一条管路, 在高速级与第三级齿轮副的啮入侧、第三级齿轮副啮出侧增加喷油装置, 并将原齿轮副润滑装置中的喷嘴减小一档, 这样保证总润滑油量不变, 在保证齿轮润滑的前提下, 不影响轴承润滑。

(3) 将原润滑油由重负荷N320改为风电增速器所有复合油Mobil SHC XMP 320工业齿轮油, 减小齿轮啮合时油膜的摩擦, 这样齿轮接触强度就可以提高为原来的1.1倍。

4 结论

1.5MW 篇3

风能是取之不尽的清洁能源,风力发电对于缓解当前能源紧张的局势,为传统的发电方式寻找替代能源以及可持续发展都是有益的尝试[1,2,3,4]。当风力发电机组与电网并联运行时,并网恒频的方法有两种:一是恒速恒频,也即在风力发电过程中,保持发电机转速不变,从而得到恒频的电能;二是变速恒频,也即在风力发电过程中,发电机的转速可随风速变化,在这种方式中发电机和电网之间必须增加并网变流器来得到恒频的电能[5]。变速恒频系统能够最大限度的捕获风能,因此大功率风力发电机组均采用变速恒频控制方式。恒速系统是传统的风力发电并网方式,通常采用异步电机,这种并网方式在丹麦等国十分流行[6],其控制简单,但不能追踪最大风能,风速变化时对机电设备的冲击很大,保养和维护费用高,变速恒频系统能够获取风力机的最大输出功率,从而最大限度的捕获风能,同时由于并网变流器的使用大大提高电能的质量,因此,大功率风力发电系统均采用变速恒频控制方案[7]。

目前,风力发电系统实现变速恒频的方式有两种:一种为双馈发电机+变频器并网方式;另一种为永磁直驱发电机+变频器并网方式。前者虽然技术成熟,但存在发电机制造困难、控制复杂、维护不方便等缺点,后者具有控制简单、风能利用率高、利于电网安全稳定运行等优点,因此,它代表未来风电机组的发展方向。MW级并网变流器在国内的研究刚刚起步,本文在对永磁直驱风电机组并网变流器技术研究的基础上,研制一台1.5 MW/690 V永磁直驱风电机组并网变流器样机,并进行相应的实验研究,从而为大功率并网变流器的产业化奠定基础。

2 系统结构

本文研制的1.5 MW永磁直驱并网变流器用于将发电机发出的能量传送到交流电网,系统结构框图如图1所示。

主电路采用二重化的双PWM变流器结构,共有4个750 kW的变流器模块组成,PWM1和PWM2连接电机绕组的输出,PWM3和PWM4通过LCL滤波和变压器T并入电网。正常工作时直流侧电压为1100 V,输出交流电压为690 V。通过控制2个三相全桥PWM逆变电路的载波信号相差一定的相位,从而使2个三相全桥PWM逆变电路工作在双重化方式。网侧变流器单元共用直流母线,通过电抗器连接。图1中C1,C2为直流滤波,T1,T2和R1组成直流能量泄放电路,主要用于在直流电压过高时泄放能量保护模块安全。采用双重化方式可以提高等效开关频率、减少开关损耗、减少滤波电抗器容量,同时不用考虑器件并联时的均流问题,易于模块化设计,扩容简单,具有灵活的控制方式。

3 发电侧变流器的控制

发电侧的变流器采用矢量控制策略,其控制的基本思路是:模拟直流电机的控制方法,根据磁势和功率不变的原则通过正交变换,将三相静止坐标a-b-c变换成二相垂直旋转坐标d-q。在d-q坐标系下将定子电流矢量分解成按转子磁场定向的2个直流分量id,iq,分别为励磁电流分量和转矩电流分量。对2个直流分量分别加以控制从而使磁链和转矩得到解耦控制,调速效果可以和直流电机相媲美。发电侧控制框图如图2所示。

基于两相垂直旋转坐标系,实现三相静止坐标系a-b-c到两相垂直旋转坐标系d-q的正交变换矩阵为

式中:xa,xb,xc为a-b-c坐标下的电压电流;xd,xq为d-q坐标下的电压电流分量。

发电侧的控制采用功率和电流双闭环控制,外环为功率环,能够追踪最大风能,内环为电流环,控制励磁和转矩。外环的输出作为电流内环的给定,电流通过解耦控制得到d,q轴的参考电压,通过移相PWM产生控制算法驱动电机侧的2个变流器模块。

合理的选取d,q轴能够实现解耦控制,在这里取d轴为永磁体转子极中心线,q轴沿转子旋转方向超前d轴90°(电角度),永磁励磁磁链与d轴重合。d,q轴坐标系中状态变量的耦合关系给控制器的设计带来了很大的问题。因此需要通过去耦控制实现精确的线性化控制。由于永磁电机不需要提供励磁电流,定子电流只产生转矩,因此d轴电流设置为0。从而在最小电流的情况下得到最大的电磁转矩。

本文采用移相空间矢量技术,它基于传统的三相空间矢量控制技术并结合电机定子绕组的空间结构而实现,因此实现比较简单,而且效果接近解耦空间矢量控制技术。

4 电网侧变流器的控制

对电网侧的控制目标有两个:一是保持恒定的直流电压;二是单位功率因数并网。为实现上述目标,采用电压和电流双闭环的控制策略。在两相垂直旋转坐标系d-q中按照基尔霍夫定律,可以得到PWM变换器在d-q坐标系下有以下关系:

式中:L,R分别为交流侧电感、等效电阻;id,iq为电网电流的d,q轴分量;ed,eq为电网电压的d,q轴分量。

在上述模型中,由于d,q轴变量相互耦合,因而给控制器的设计造成一定困难。为此可采用前馈解耦控制策略。当电流调节器采用PI调节器时,则有下式

式中:vd,vq为交流侧电压矢量在d,q轴上的分量。

由此可以得解耦的电网侧变流器的控制结构框图如图3所示。

二重化电路的控制电路采用了各个变流器指令电流独立的控制方式,各变流器的输出电流与指令电流作差,经PI控制器生成调制波,通过与三角波载波信号比较,以形成各自的PWM控制信号。需要说明的是2个单元载波信号错开180°,图3以一个PWM单元为例来说明控制策略。

电网侧的控制可采用SPWM或SVPWM,由于采用SVPWM可以提高直流电压的利用率,所以电网侧采用移相SVPWM控制策略。电压环为外环,维持直流母线电压的稳定,其输出作为有功电流指令信号;电流为内环,按电压外环输出的电流指令进行相应的电流控制,如实现单位功率因数,无功补偿等。在进行并网变流器双环控制系统设计时,由内到外先设计电流内环再整定直流电压外环。由于电流内环存在,只要将电流指令限幅就可实现过流保护。为实现单位功率因数控制,一般把给定无功电流指令为0。

本系统采用直接电流控制,引入交流侧电流的反馈,能实现快速的响应。同样电流控制在d-q坐标系下完成。

5 控制电路

1.5 MW并网变流器控制系统框图见图4,主要分为3部分:变流器控制、系统逻辑控制和远程监控。变流器的控制主要完成PWM脉冲生成、控制算法实现以及系统保护等,采用DSP芯片(TMS320C2812)作为处理器。逻辑控制采用可编程序控制器PLC为控制核心,主要完成故障处理、电气与机械设备逻辑控制以及系统保护等。远程监控是最高层级的控制,主要是监视和控制整个风力发电装置的运行情况。

驱动电路的设计也是整个系统的核心,本系统中的开关器件全部选用IGBT,因此IGBT的驱动电路和保护电路对系统的安全、稳定、可靠运行具有重要意义。驱动电路的选取和设计是十分关键的,本文采用瑞士Concept公司生产的IG-BT智能化SCALE驱动板2SD315AI。可驱动两单元1 200 A/1 700 V的IGBT。为使逆变器正常运行,必要的保护电路是必须的,除了在驱动模块内部集成了短路和过流保护、欠压监测等功能外,在本系统中,还设计了过电压、过电流、IGBT过热、电网断电等比较完善的保护。

6 实验结果

采用前面介绍的主电路结构和控制策略,本文研制了一台1.5 MW/690 V永磁直驱风电机组并网变流器,并进行了实验研究。为了验证在大功率下的运行特性,本文采用环流试验,试验电路原理如图5所示。

在本实验中一个变流器工作在整流状态,采用双闭环控制,稳定直流电压;另一个变流器工作在逆变状态,采用电流环控制,确定功率环流的大小。在功率环流试验时采用不同的调制方式流过2个变流器的电流波形是不同的。当采用SPWM调制方式时,流过2个变流器的电流中有基波和开关次纹波。而当采用SVPWM调制方式时,每个变流器三相电流中将存在3次谐波电流。因此,在功率环流时采用SPWM调制方式。

实验时直流电压1 100 V,交流电压为690V。图6给出了电流为900A时逆变侧的电流与电压波形,其中ua为电网a相电压经过电压互感器后副边的波形,它与a相电压是同相的。图7给出了稳态时直流母线电压的波形。由图6可见,a相电网电压与逆变侧a相电流反相,证明了系统运行在单位功率因数;通过谐波分析,电流THD为3.9%。

7 结论

本文采用二重化的双PWM变流器结构,研制了一台1.5 MW/690 V永磁直驱风电机组并网变流器,并进行了相应的实验研究。实验结果表明,本文采用的控制策略和控制电路正确有效,并网变流器能实现能量的双向传递,具有优良的并网特性。本文的研究为永磁直驱风电机组并网变流器产业化奠定了基础。

摘要：介绍了永磁直驱风电机组并网变流器系统结构和工作原理,并对并网变流器发电侧和电网侧的控制策略和控制电路进行了研究,在此基础上,研制了一台1.5 MW/690 V永磁直驱风电机组并网变流器样机,进行了相应的实验研究。实验结果表明,该控制策略和控制电路正确有效,并网变流器能实现能量的双向传递,具有优良的并网特性。

关键词：风电机组,变流器,矢量控制,并网

参考文献

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[5]张强,张崇魏,张兴,等.风力发电用大功率并网逆变器研究[J].电机工程学报,2007,6(27):54-59.

[6]叶杭冶.风力发电机组的控制技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

1.5MW 篇4

现代兆瓦级变桨距风力发电机的制动广泛采用气动制动联合高速轴机械制动的制动系统, 气动制动装置分为叶尖制动装置和叶片顺桨制动装置, 机械制动装置采用钳盘式制动装置, 具有力矩调整、间隙补偿、随位和退距均等功能, 其驱动机构分为电磁驱动机构和液压驱动机构。风机在正常停机、紧急停机时制动系统会按照预定程序分别投入一二级制动装置, 实现对风机的安全制动。目前, 风电场较为常用的两种风力发电机组机型分别是GE1.5S和华锐SL1500, 两种机型的制动系统均为顺桨制动联合传动系统中的高速轴液压驱动机械制动。这两种机型各自采用的高速轴液压驱动机械制动 (以下简称液压刹车) 系统作为机组的二级制动在功能上基本相同, 但在动作原理上截然相反, 它们分别由德国BSAK和BSFI公司生产。GE1.5S采用的是主动刹车, 而华锐SL1500采用的是被动刹车。文章分别结合其原理图对这两种机型的停机过程进行比较分析。

1 液压刹车的分类定义

从刹车的动作原理上分可以将刹车系统分为主动刹车和被动刹车。主动刹车是指在正常运行时作用在动作缸上的油压为零, 弹簧刹车片与刹车盘释放打开, 当需要刹车时, 作用在动作缸上的油压将达到额定值, 弹簧被挤压, 刹车片与刹车盘抱死;被动刹车与其相反, 即当正常运行时额定的油压将弹簧刹车片与刹车盘分离打开, 当需要刹车时, 油压泄为零, 弹簧刹车片返回与刹车盘抱死。

2 两种风机各种运行状态时, 刹车系统的工作情况

2.1 GE1.5S型风机BSAK系统 (见图1)

(1) 正常运行:电磁阀20、21、22、23均得电, 那么阀20、21、22均关闭, 泄压阀23打开, 压力表P1指示为零。可调限流阀21.1一般情况下都处于关闭状态, 只有当需要手动泻压时才打开。油泵启动受40处压力开关的控制, 当压力低于60bar时, 油泵启动, 始终让储压灌的压力保持在60bar, 以便下次能够可靠刹车。

(2) 正常停机和一般故障停机:制动装置采取分时分级投入方式。按照预定程序先投入一级制动, 待叶片顺桨后, 按照预定程序投入二级制动装置, 电磁阀21、23、22同时失电, 阀21、22同时打开, 泄压阀23关闭, 高压油通过限流阀19、阀21、液压缸挤压刹车片, 但由于限流阀19的作用, 管内油流有一定延时, 从而减慢了弹簧刹车片的移动速度, 使得刹车片与刹车盘摩擦但不会抱死, 转子速度迅速降低降低。几秒后, 当转速度低于某一设定值时, 电磁阀21、23、22开始得电打开, 刹车释放, 风机处于顺桨空转状态。

(3) 紧急停机和安全链停机:一二级制动装置同时按照预定程序投入到制动状态, 叶片加速顺桨, 电磁阀20、21、22、23同时失电, 阀20、21、22同时打开, 泄压阀23关闭, 油管内的高压油迅速挤压弹簧刹车片, 将刹车盘抱死。在刹车过程前期由于管内油压有50多bar高于刹车的额定压力50bar, 电磁阀22打开, 高压油经限压阀22.1流回油箱, 待管内油压低于50bar后, 限压阀22.1截止, 同时电磁阀22得电关闭。在整个刹车过程中, 由于储压罐压力低于20bar, 油泵会启动打压, 达到60bar时停止打压。

(4) 刹车释放:电磁阀20、21、23同时得电, 阀20、21关闭, 泄压阀23打开, 推动刹车片的油压从泄压阀23, 经限流阀23.1缓慢流回油箱, 油路压力缓慢下降, 刹车片慢慢松开。当在刹车状态下需手动释放刹车时, 只需将手动限压阀打开, 高压油就会缓慢的从21.1流回油箱, 刹车片就会随着管道内油压的降低慢慢松开, 过程中储压罐压力低于20bar油泵会启动打压, 达到60bar时停止打压。

2.2 华锐SL1500机型BSFI系统 (见图2)

(1) 正常运行时:电磁阀20失电导通, 手动电磁两用阀21.1得电截止, 高压油从阀20流过到刹车动作缸, 将弹簧刹车片与刹车盘分离, 当需要手动泄压时可手动将21.1打开, 弹簧刹车片返回, 与刹车盘抱死。油泵是否启动打压受压力开关40的控制。

(2) 正常停机和一般故障停机:风机按照预定程序只投入一级制动, 二级刹车不启动, 风机叶片顺桨停机, 转子转速度迅速降低, 风机处于空转状态。

(3) 紧急停机和安全链停机:一二级制动装置同时按照预定程序投入到制动状态, 叶片加速顺桨, 电磁阀20得电截止, 油压被储存到储压罐10内, 为下一次释放刹车做好准备;阀21.1失电导通, 油管内的高压油又经过阀21流回油箱, 弹簧刹车片返回将刹车盘抱死。

(4) 刹车释放:当风机需要释放刹车时, 电磁阀20失电导通, 手动电磁两用阀21.1得电截止, 高压油从阀20流过到刹车动作缸, 将弹簧刹车片与刹车盘分离。

3 两种系统的比较

(1) 主动刹车系统有独立的四个电磁阀和两个限流阀配合使用, 既能实现软刹, 又能实现硬刹, 可以在正常停机和一般故障停机时, 一级刹车顺桨桨完成后, 二级刹车液压系统启动软刹, 既保证了风机可靠停机, 又减小了因急刹振动给风机带来的损坏和危险。机组可以在需要紧急刹车时能够实现立即停机, 运行可靠性较好, 但是该类系统的设计和控制过程较为复杂。

(2) 被动刹车系统只有两个电磁阀和一个限流阀, 通过电磁阀的截止导通实现刹车的制动释放, 由于该系统不能实现软刹, 一旦刹车启动就立即抱死。为减少停机时对机组的损害, 这种风机在设计时针对正常停机和一般故障停机, 只采用一级顺桨制动, 二级液压刹车不予启动, 只有在紧急停机和安全链停机的情况下才启动将主轴抱死。这种系统的最大优点是油路和电路的设计控制较为简单。

4 结束语

(1) 主动刹车和被动刹车各有优缺, 为保证风力发电机组运行稳定, 停机安全可靠, 建议在北方及沿海Ⅱ类及以上风电场采用主动刹车, 在内陆Ⅲ类及以下低风速风电场两种刹车系统均可采用。

(2) 无论使用哪种刹车系统, 风电场运维人员都必须掌握其基本工作原理, 尤其是要掌握极端天气条件下的操作要领。特别是当台风或飓风来临风场时, 叶片虽然已完全顺桨, 但仍会受到不同方向的巨大推力, 为防止叶片受力过大折断或因刹车抱死摩擦打火引起机舱火灾, 应及时采用手动和SCADA软件操控的方法将停运风机的刹车释放, 使机组处于空转状态。

摘要：目前风电场较为常用的GE1.5S和华锐SL1500两种风电机组的制动系统均为顺桨制动联合高速轴液压驱动机械制动, 这两种机型所采用的高速轴液压驱动机械制动装置作为机组的二级制动在功能上基本相同, 但在操作原理上截然相反。文章分析了以上两种机组典型液压刹车系统的结构特征, 并对不同工况下的作业过程进行了比较, 帮助风电场生产人员在工作中更好地辨识这两种刹车系统, 掌握兆瓦级变桨距风机液压刹车系统的工作原理, 进而对风电机组的选型和日常运行维护起到一定的指导作用。

关键词：气动,液压,主动刹车,被动刹车,弹簧刹车片,刹车盘,电磁阀

参考文献

[1]GB/T2900.53-2001.电工术语·风力发电机[S].

[2]DL796-2001.风力电场安全规程[S].

[3]杜广平, 肖哲民.风力发电机组制动系统第一部分:技术条件[M].北京:机械工业出版社, JB/T 10462.1-2004.

1.5MW 篇5

1 背景及产品介绍

宁夏共享模具有限公司自2005年便开始精加工风电铸件产品, 公司将风电关键铸件精加工作为长远发展战略, 开展1.5MW及以上机型用轮毂、底座、转动轴、定子主轴等产品的规模化批量生产。

本研究涉及1.5MW风电转动轴, 如图1所示, 材质为QT400-18AL, 产品尺寸要求严格, 两端轴承孔形位公差要求非常高, 轮廓尺寸:轴线方向上长为1938 (-0.5, +0.9) mm, 最大外径φ1380 (-0.2, 0) mm, 最小外径φ490 (0, +1) mm, 两端轴承孔内径φ655R6 (-0.225, -0.175) mm、φ870R6 (-0.266, -0.21) mm, 轴承孔圆柱度0.02mm, 两端轴承孔同轴度要求φ0.05mm, 轴承孔表面粗糙度为Ra1.6。见表1。

2 产品加工分析

2.1 产品分析及同轴度保证

通过对产品尺寸及形位公差要求分析, 1.5MW风电大直径中空转动轴加工难点为:

1) 如何保证转动轴前后两端轴承安装孔φ0.05mm的同轴度要求;

2) 在非恒温条件下, 如何保证轴承安装孔IT6级尺寸精度;

3) 在车加工条件下, 如何保证表面粗糙度Ra1.6要求。

对上述两问题的分析, 保证同轴度的关键在于设计科学的工装, 保证工件一次装夹完成。轴类零件的应用特性决定了车削过程中对各回转面的同轴度要求较高, 而同轴度的控制, 正是轴类零件加工的一个难点。保证同轴度的方法有多种, 最方便的是在一次装夹中完成加工, 但由于零件的复杂性, 必须制定出合理工装夹具, 才能最容易达到加工要求。

2.2 卧车加工轴类零件装卡方式

1) 以工件的中心孔定位。在轴的加工中, 零件各外圆表面, 锥孔、螺纹表面的同轴度, 端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目, 这些表面的设计基准一般都是轴的中心线, 若用两中心孔定位, 符合基准重合的原则;

2) 以外圆和中心孔作为定位基准 (一夹一顶) 。用两中心孔定位虽然定心精度高, 但刚性差, 尤其是加工较重的工件时不够稳固, 切削用量也不能太大;

3) 以两外圆表面作为定位基准, 在加工空心轴的内孔时, (例如:机床上莫氏锥度的内孔加工) , 不能采用中心孔作为定位基准, 可用轴的两外圆表面作为定位基准;

4) 以带有中心孔的锥堵作为定位基准, 在加工空心轴的外圆表面时, 往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。

2.3 保证同轴度要求

本研究涉及的1.5MW风电转动轴, 为典型的高精度中空式轴, 两端轴承孔同轴度要求φ0.05mm。则根据工件的形状结构特点, 使用中心孔定位保证两端轴承孔同轴度要求, 为保证同轴度芯轴定位准确, 对1.5MW风电转动轴采用串同轴度芯轴的工艺方法。这样, 外圆表面的设计基准是轴的中心线, 用两中心孔定位, 符合基准重合的原则。

3 同轴度芯轴工装设计

经过认真研究, 对1.5MW风电转动轴确定采用串同轴度芯轴 (如图2所示) 的工艺方法, 为保证同轴度芯轴定位准确可靠, 需要将1.5MW风电转动轴内腔两端筋板内孔的自由公差尺寸修改为H7级精度工艺尺寸, 该两筋板内孔在粗车工序加工至H7级精度。

同轴度芯轴一端设计为锥度止口盘 (如图3所示) , 另一端设计为圆柱止口盘 (如图4所示) , 要求其同轴度为φ0.025mm。采取锥度止口盘与圆柱止口盘在同轴度芯轴加工时, 一次定位、装夹中车加工完成, 产品尺寸精度及形位公差用机床加工精度保证。

同轴度芯轴锥度止口盘一端, 圆锥锥度止口与内腔筋板内孔配合。同轴度芯轴锥度止口盘一端, 圆锥锥度通过用2-M20螺钉将锥度止口盘与1.5MW转动轴固联, 使圆锥锥度止口与内腔筋板内孔成为无间隙配合。

在圆柱止口盘等分安装三个内圆柱、外圆锥的扇形楔块, 扇形楔块内圆与圆柱止口盘配合、外圆锥与1.5MW风电转动轴内腔筋板内孔配合, 扇形楔块用M20螺钉驱动, 当拧紧M20驱动螺钉时, 扇形楔块沿圆柱止口盘的圆柱止口向芯轴另一端移动, 扇形楔块外圆锥楔紧动轴内腔筋板内孔, 消除了配合间隙。

利用该同轴度芯轴将工件定位、固定在同轴度芯轴上, 以同轴度芯轴两端60°中心定位锥孔与卧车主轴及尾座上的60°顶尖配合、定位。

两端轴承安装孔在此次定位中, 车床从1.5MW动轴两端分别车加工两端轴承安装孔, 实现一次装卡加工。

该同轴度芯轴设计科学合理、制作精良, 加工完成的1.5MW动轴两端轴承安装孔经激光跟踪仪检测, 所有加工件均满足图纸同轴度等形位公差要求。

4 结论

通过同轴度芯轴加工的1.5MW风电高精度大直径转动轴, 用激光跟踪仪检测结果证明, 精加工的1.5MW风电动轴能够满足顾客的精度。1.5MW风电动轴工艺设计、120°外锥定位盘设计及应用是可行且可靠, 达到工艺设计的目的和要求。此工艺方法及同轴度芯轴可以作为此类产品精密加工的典型。

摘要：通过对风电高精度中空大直径轴类的工艺分析, 设计同轴度芯轴工装, 实现一次装卡加工高精度中空大直径轴两端轴承支撑孔, 保证φ0.05mm同轴度要求。