風(fēng)力發(fā)電機(jī)知識(shí).ppt

風(fēng)力發(fā)電機(jī)知識(shí)交流,2013年12月,主要內(nèi)容,一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要類型 二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn) 四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1.籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī) 600/125kW雙速風(fēng)力發(fā)電機(jī) 750kW風(fēng)力發(fā)電機(jī) 800kW風(fēng)力發(fā)機(jī) 1MW水冷風(fēng)力發(fā)電機(jī) 1.5MW全功率變頻風(fēng)力發(fā)電機(jī),一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要類型,一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要類型,2、繞線式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 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(fēng)力發(fā)電機(jī)主要類型,3.永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī) 1.5MW直驅(qū)； 2.5MW直驅(qū)； 3 MW直驅(qū)； 3 MW半直驅(qū)整機(jī)； 3 MW高速永磁整機(jī)； 1.5 MW高速永磁整機(jī)； 2.5 MW高速永磁整機(jī)。,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 發(fā)電機(jī)通過變壓器直接接入電網(wǎng)。因?yàn)榛\型異步發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)。 異步發(fā)電機(jī)定子由定子鐵心定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、軸承、風(fēng)扇等組成。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理 定子由定子繞組、定子鐵心和機(jī)座組成。定子繞組是導(dǎo)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)成三角形或星形。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理 定子鐵心是電機(jī)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(jìn)行浸漆（主要是真空壓力浸漆），最后熱套在機(jī)座內(nèi)進(jìn)行聯(lián)線。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jī)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(gòu)。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 電機(jī)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(chǎng)，由于磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生電流。電流在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用，便產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 恒速并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，異步發(fā)電機(jī)需要從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(jī)組和電網(wǎng)之間配備適當(dāng)容量的并聯(lián)補(bǔ)償電容器組以補(bǔ)償無功。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 優(yōu)點(diǎn)：由于籠型異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低且可靠性高，比較適合風(fēng)力發(fā)電這種特殊場(chǎng)合，在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的初期，籠型異步發(fā)電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。 缺點(diǎn)：因電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，不能充分利用風(fēng)能（風(fēng)能利用系數(shù)不能保持在最大值），風(fēng)速躍升時(shí)，導(dǎo)致主軸、齒輪箱、電機(jī)等部件承受極大的機(jī)械應(yīng)力。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 750KW電機(jī)參數(shù),二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種繞線式轉(zhuǎn)子電機(jī)，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(jī)。 雙饋電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與籠型電機(jī)定子相同，轉(zhuǎn)子繞組是線圈結(jié)構(gòu)因而與籠型電機(jī)略有不同。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理與一般異步發(fā)電機(jī)相同，不同的是雙饋電機(jī)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(yīng)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(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成如下圖所示，圖中省略了變壓器、濾波器等構(gòu)件。其中轉(zhuǎn)子通過變頻器接入電網(wǎng)，當(dāng)系統(tǒng)檢查到定子電壓、頻率及相位與電網(wǎng)一致時(shí)，定子通過并網(wǎng)開關(guān)直接接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子上裝配有編碼器。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)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(shí)，發(fā)電機(jī)處于超同步運(yùn)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(shí)，發(fā)電機(jī)作為同步電機(jī)運(yùn)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(lì)磁電流。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,2、2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 優(yōu)點(diǎn)：與籠型電機(jī)比，能控制無功功率，并通過獨(dú)立控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流解耦有功功率和無功功率控制；轉(zhuǎn)速可調(diào)，使風(fēng)力機(jī)處于最佳狀態(tài)，機(jī)組效率高。與直驅(qū)電機(jī)比，變流器容量小，電機(jī)成本低。 缺點(diǎn)：與籠型電機(jī)比，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并增加了滑環(huán)、編碼器等結(jié)構(gòu)，電機(jī)的滑環(huán)碳刷等也需要經(jīng)常維護(hù)。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,3、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成如下圖所示，發(fā)電機(jī)定子輸出先經(jīng)整流器變?yōu)橹绷?，再?jīng)IGBT逆變器逆變成交流電送到電網(wǎng)。與籠型電機(jī)和雙饋電機(jī)相比，永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用永磁體勵(lì)磁，消除了勵(lì)磁損耗，提高了效率，實(shí)現(xiàn)了無刷化。,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,3、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子與普通交流電機(jī)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(gòu)多種多樣，主要分為以下三種形式：（永濟(jì)公司為金風(fēng)設(shè)計(jì)的3MW半直驅(qū)YJ147電機(jī)采用嵌入式，改進(jìn)后為凸裝式。）,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,3、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 外轉(zhuǎn)子永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)特點(diǎn)： 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(dòng)慣量大，可以有效克服風(fēng)速波動(dòng)影響 轉(zhuǎn)子直徑大，多極結(jié)構(gòu)易實(shí)現(xiàn)，降低成本 轉(zhuǎn)子與風(fēng)輪更容易集成一體,二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,3、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 優(yōu)點(diǎn)：采用永磁體勵(lì)磁，可以提高發(fā)電機(jī)的效率； 省去了電刷和集電環(huán)等易耗機(jī)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(shù)，與電網(wǎng)隔離， 具有低電壓穿越能力； 缺點(diǎn)：稀土永磁材料成本高，導(dǎo)致整機(jī)成本相對(duì)較高， 永磁材料在高溫、震動(dòng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn),1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn)： 按銘牌要求定期加注潤(rùn)滑脂，清理廢油； 按維護(hù)手冊(cè)要求定期檢查對(duì)中； 檢查電動(dòng)機(jī)各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度； 檢查電機(jī)振動(dòng)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(dòng)。,三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn),2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn)： 按銘牌要求定期加注潤(rùn)滑脂或注油器注油，清理廢油； 按維護(hù)手冊(cè)要求定期檢查對(duì)中； 檢查電動(dòng)機(jī)各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度； 檢查電機(jī)振動(dòng)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(dòng)。,三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn),2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn)： 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(shí)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(fēng)機(jī)是否工作正?；蛩湎到y(tǒng)是否漏水； 檢查轉(zhuǎn)子對(duì)地絕緣電阻（絕緣軸承或絕緣端蓋）。,三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn),3、永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)維護(hù)要點(diǎn)： 按銘牌要求定期加注潤(rùn)滑脂或注油器注油，清理廢油； 按維護(hù)手冊(cè)要求定期檢查對(duì)中； 檢查電動(dòng)機(jī)各部分溫升是否正常，尤其是軸承溫度； 檢查電機(jī)振動(dòng)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(dòng)。 檢查水冷系統(tǒng)是否漏水。,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障： 外風(fēng)扇斷裂 內(nèi)風(fēng)扇松動(dòng) 軸承燒損 電機(jī)振動(dòng)大 定子繞組及引出線燒損,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,外風(fēng)扇斷裂,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障：,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障： 外風(fēng)扇斷裂處理方法： 檢查軸承是否有異音，因風(fēng)扇斷裂造成電機(jī)振動(dòng)大，動(dòng)平衡差。 檢查大接線盒螺栓是否松動(dòng)，振動(dòng)會(huì)造成大接線盒松動(dòng)； 可在現(xiàn)場(chǎng)更換外風(fēng)扇。,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,內(nèi)風(fēng)扇松動(dòng),1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障：,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障： 內(nèi)風(fēng)扇松動(dòng)處理方法： 注意傾聽電機(jī)內(nèi)部聲音，確認(rèn)是否是內(nèi)風(fēng)扇松動(dòng)。 更換內(nèi)風(fēng)扇。 此方法可能造成電機(jī)振動(dòng)大，因沒有進(jìn)行動(dòng)平衡處理。,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障：,軸承燒損,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yán)禁用明火加熱（油浴加熱或去磁感應(yīng)加熱）；要用拆軸承專用工裝進(jìn)行拆卸（使軸承內(nèi)圈受力，避免滾珠受力）。,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障： 電機(jī)振動(dòng)大處理方法： 定期校驗(yàn)齒輪箱和電機(jī)對(duì)中情況 檢查軸伸端跳動(dòng)，應(yīng)小于0.05mm； 檢查外風(fēng)扇； 檢查軸承聲音。,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,1、籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(duì)地絕緣，要求大于50M。-返回工廠處理 檢查外風(fēng)扇、大接線盒內(nèi)螺栓的緊固情況； -更換風(fēng)扇及引出線,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障： 故障類型與籠型電機(jī)基本相同，增加的故障點(diǎn)有： 滑環(huán)、接地環(huán)及碳刷燒損； 冷卻風(fēng)機(jī)燒 注油器不工作 轉(zhuǎn)子繞組燒,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障：,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障：,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,2、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障：,四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及處理方法,永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障： 故障類型與雙饋、籠型電機(jī)基本相同，主要是繞組、軸承問題，增加的故障點(diǎn)主要是磁鋼失磁，但目前國(guó)內(nèi)還未出現(xiàn)此類典型性故障。,