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1、風力發(fā)電機知識交流,2013年12月,主要內(nèi)容,一、風力發(fā)電機主要類型 二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 三、風力發(fā)電機維護要點 四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1.籠型異步風力發(fā)電機 600/125kW雙速風力發(fā)電機 750kW風力發(fā)電機 800kW風力發(fā)機 1MW水冷風力發(fā)電機 1.5MW全功率變頻風力發(fā)電機,一、風力發(fā)電機主要類型,,,,,,一、風力發(fā)電機主要類型,2、繞線式雙饋風力發(fā)電機 1.5MW水冷雙饋 1.5MW空空冷雙饋 2MW空空冷雙饋 3MW水冷雙饋 2.5空水冷雙饋 3MW水冷雙饋 5MW空水冷雙饋,一、風力發(fā)電機主要類型,3.永磁風力發(fā)電機 1.5MW直驅(qū)； 2.5M
2、W直驅(qū)； 3 MW直驅(qū)； 3 MW半直驅(qū)整機； 3 MW高速永磁整機； 1.5 MW高速永磁整機； 2.5 MW高速永磁整機。,1、籠型風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 發(fā)電機通過變壓器直接接入電網(wǎng)。因為籠型異步發(fā)電機只能工作在額定轉(zhuǎn)速之上很窄的范圍內(nèi)，所以通常稱之為恒速風力發(fā)電機。 異步發(fā)電機定子由定子鐵心定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、軸承、風扇等組成。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機工作原理 定子由定子繞組、定子鐵心和機座組成。定子繞組是導電部分，有三相繞組，在空間上彼此相差120電角度，繞組一般是疊繞組，毎相繞組匝數(shù)相同，定子可結(jié)成三角
3、形或星形。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機工作原理 定子鐵心是電機的磁路部分，由經(jīng)過沖制的硅鋼片疊成 。 定子繞組嵌在定子鐵心槽內(nèi)，嵌線完成進行浸漆（主要是真空壓力浸漆），最后熱套在機座內(nèi)進行聯(lián)線。,,,,,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等組成。轉(zhuǎn)子鐵心是電機中的磁路部分，由硅鋼片疊成，安裝在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組采用銅條端環(huán)焊接成籠型結(jié)構。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 電機定子繞組接通三相電源后，繞組中有電流通過，在定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，由于磁場與
4、轉(zhuǎn)子繞組存在相對運動，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)將產(chǎn)生感應電勢，此感應電勢在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生電流。電流在磁場中受磁場力作用，便產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。 當轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時，為電動機狀態(tài)；當轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時，為發(fā)電機狀態(tài)。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 恒速并網(wǎng)運行時，異步發(fā)電機需要從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，這惡化了電網(wǎng)的功率因數(shù)，易使電網(wǎng)無功容量不足，影響電壓的穩(wěn)定性.為此，一般在發(fā)電機組和電網(wǎng)之間配備適當容量的并聯(lián)補償電容器組以補償無功。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 優(yōu)點：由于籠型異步
5、發(fā)電機系統(tǒng)結(jié)構簡單、成本低且可靠性高，比較適合風力發(fā)電這種特殊場合，在風力發(fā)電發(fā)展的初期，籠型異步發(fā)電機得到了廣泛的應用。 缺點：因電機轉(zhuǎn)速恒定，不能充分利用風能（風能利用系數(shù)不能保持在最大值），風速躍升時，導致主軸、齒輪箱、電機等部件承受極大的機械應力。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,1、籠型風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 750KW電機參數(shù),二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,2、雙饋風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 雙饋風力發(fā)電機實質(zhì)上是一種繞線式轉(zhuǎn)子電機，由于其定子和轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，故而稱為雙饋電機。 雙饋電機的定子結(jié)構與籠型電機定子相同，轉(zhuǎn)子繞組
6、是線圈結(jié)構因而與籠型電機略有不同。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,2、雙饋風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 雙饋風力發(fā)電機的工作原理與一般異步發(fā)電機相同，不同的是雙饋電機的轉(zhuǎn)子繞組由變頻器控制，變頻器采用矢量控制，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流頻率、幅值、相位、相序以及電壓，有功分量、無功分量完全解耦，使定子側(cè)感應出恒壓恒頻的三相交流電。還可以靈活的控制雙饋發(fā)電機超前或滯后的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,2、雙饋風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)組成如下圖所示，圖中省略了變壓器、濾波器等構件。其中轉(zhuǎn)子通過變頻器接入電網(wǎng)，當系統(tǒng)檢查到定子
7、電壓、頻率及相位與電網(wǎng)一致時，定子通過并網(wǎng)開關直接接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子上裝配有編碼器。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,2、雙饋風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機處于亞同步狀態(tài)，轉(zhuǎn)子通過變頻器從電網(wǎng)中吸收功率，定子直接饋送電能給電網(wǎng)。 轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機處于超同步運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子通過變頻器饋送電能給電網(wǎng)，定子直接饋送電能給電網(wǎng)； 轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機作為同步電機運行，轉(zhuǎn)子既不從電網(wǎng)吸收有功率也不向電網(wǎng)饋送有功。變頻器向轉(zhuǎn)子提供接近于直流的無功勵磁電流。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,2、2、雙饋風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 優(yōu)點：與籠型電機比，能控制無功
8、功率，并通過獨立控制轉(zhuǎn)子勵磁電流解耦有功功率和無功功率控制；轉(zhuǎn)速可調(diào)，使風力機處于最佳狀態(tài)，機組效率高。與直驅(qū)電機比，變流器容量小，電機成本低。 缺點：與籠型電機比，轉(zhuǎn)子結(jié)構復雜，并增加了滑環(huán)、編碼器等結(jié)構，電機的滑環(huán)碳刷等也需要經(jīng)常維護。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,3、永磁風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)組成如下圖所示，發(fā)電機定子輸出先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)IGBT逆變器逆變成交流電送到電網(wǎng)。與籠型電機和雙饋電機相比，永磁風力發(fā)電機采用永磁體勵磁，消除了勵磁損耗，提高了效率，實現(xiàn)了無刷化。,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,3、永磁風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 永
9、磁風力發(fā)電機也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子與普通交流電機相同，由定子鐵心和定子繞組組成。轉(zhuǎn)子采用永磁材料，磁極結(jié)構多種多樣，主要分為以下三種形式：（永濟公司為金風設計的3MW半直驅(qū)YJ147電機采用嵌入式，改進后為凸裝式。）,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,3、永磁風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 外轉(zhuǎn)子永磁風力發(fā)電機特點： 外轉(zhuǎn)子直接暴露在空氣 中，有利于散熱。 磁鐵受離心力作用，良好固定，提高高速能力。 轉(zhuǎn)動慣量大，可以有效克服風速波動影響 轉(zhuǎn)子直徑大，多極結(jié)構易實現(xiàn)，降低成本 轉(zhuǎn)子與風輪更容易集成一體,二、風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理,3、永磁風力發(fā)電機結(jié)構特點及工作原理 優(yōu)點：
10、采用永磁體勵磁，可以提高發(fā)電機的效率； 省去了電刷和集電環(huán)等易耗機械部件，提高了系 統(tǒng)的可靠性； 采用全功率的交-直-交變頻技術，與電網(wǎng)隔離， 具有低電壓穿越能力； 缺點：稀土永磁材料成本高，導致整機成本相對較高， 永磁材料在高溫、震動和過電流情況下，有可 能永久退磁，變頻器容量大，成本高。,三、風力發(fā)電機維護要點,1、籠型風力發(fā)電機維護要點： 按銘牌要求定期加注潤滑脂，清理廢油； 按維護手冊要求定期檢查對中； 檢查電動機各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度； 檢查電機振動是否異常。 檢查定子接線是否有打火痕跡； 檢查緊固件是否松動。,三、風力發(fā)電機維護要點,2、雙饋風力
11、發(fā)電機維護要點： 按銘牌要求定期加注潤滑脂或注油器注油，清理廢油； 按維護手冊要求定期檢查對中； 檢查電動機各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度； 檢查電機振動是否異常。 檢查定子、轉(zhuǎn)子接線是否有打火痕跡； 檢查緊固件是否松動。,三、風力發(fā)電機維護要點,2、雙饋風力發(fā)電機維護要點： 檢查滑環(huán)、接地環(huán)、主電刷和接地電刷的磨損狀況（更換碳刷時必須磨刷）； 檢查注油器是否工作正常； 清理滑環(huán)室及碳粉收集器的多余碳粉； 清理冷卻器中的塵土。 檢查冷卻風機是否工作正?；蛩湎到y(tǒng)是否漏水； 檢查轉(zhuǎn)子對地絕緣電阻（絕緣軸承或絕緣端蓋）。,三、風力發(fā)電機維護要點,3、永磁風力發(fā)電機維護要點： 按銘牌要求定期加注
12、潤滑脂或注油器注油，清理廢油； 按維護手冊要求定期檢查對中； 檢查電動機各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度； 檢查電機振動是否異常。 檢查子接線是否有打火痕跡； 檢查緊固件是否松動。 檢查水冷系統(tǒng)是否漏水。,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1、籠型風力發(fā)電機常見故障： 外風扇斷裂 內(nèi)風扇松動 軸承燒損 電機振動大 定子繞組及引出線燒損,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,外風扇斷裂,1、籠型風力發(fā)電機常見故障：,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1、籠型風力發(fā)電機常見故障： 外風扇斷裂處理方法： 檢查軸承是否有異音，因風扇斷裂造成電機振動大，動平衡差。 檢查大接線盒螺栓是否松動，振動會造成大
13、接線盒松動； 可在現(xiàn)場更換外風扇。,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,內(nèi)風扇松動,1、籠型風力發(fā)電機常見故障：,1、籠型風力發(fā)電機常見故障： 內(nèi)風扇松動處理方法： 注意傾聽電機內(nèi)部聲音，確認是否是內(nèi)風扇松動。 更換內(nèi)風扇。 此方法可能造成電機振動大，因沒有進行動平衡處理。,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1、籠型風力發(fā)電機常見故障：,軸承燒損,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1、籠型風力發(fā)電機常見故障： 軸承燒損處理方法： 更換軸承 軸承加熱溫度不超過120度，且均勻加熱，嚴禁用明火加熱（油浴加熱或去磁感應加熱）；要用拆軸承專用工裝進行拆卸（使軸承內(nèi)
14、圈受力，避免滾珠受力）。,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1、籠型風力發(fā)電機常見故障： 電機振動大處理方法： 定期校驗齒輪箱和電機對中情況 檢查軸伸端跳動，應小于0.05mm； 檢查外風扇； 檢查軸承聲音。,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,1、籠型風力發(fā)電機常見故障： 定子繞組及引出線燒處理方法： 檢查三相電阻是否平衡要求小于2%，繞組對地絕緣，要求大于50M。---返回工廠處理 檢查外風扇、大接線盒內(nèi)螺栓的緊固情況； ----更換風扇及引出線,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,2、雙饋風力發(fā)電機常見故障： 故障類型與籠型電機基本相同，增加的故障點有： 滑環(huán)、接地環(huán)及碳刷燒損； 冷卻風機燒 注油器不工作 轉(zhuǎn)子繞組燒,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,2、雙饋風力發(fā)電機常見故障：,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,2、雙饋風力發(fā)電機常見故障：,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,2、雙饋風力發(fā)電機常見故障：,四、風力發(fā)電機常見故障及處理方法,永磁風力發(fā)電機常見故障： 故障類型與雙饋、籠型電機基本相同，主要是繞組、軸承問題，增加的故障點主要是磁鋼失磁，但目前國內(nèi)還未出現(xiàn)此類典型性故障。,
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