Nordex 1.5MW风机运行规程

目 录

前言 ........................................................................................................................ 错误！未定义书签。 1 范围 ...................................................................................................................................................... 1 2 引用标准 .............................................................................................................................................. 1 3 对风机运维人员的基本要求 .............................................................................................................. 1 4 登机维护人员基本安全注意事项 ...................................................................................................... 2 4.1 概述 .............................................................................................................................................. 2 4.2 检修工作票的办理 ...................................................................................................................... 3 4.3 开展工作时的安全监护 .............................................................................................................. 3 4.4 维护时禁止远方控制风机 .......................................................................................................... 3 4.5 安全设备的使用 .......................................................................................................................... 3 4.6 必要的安全措施 .......................................................................................................................... 4 4.7 风力发电机的停机 ...................................................................................................................... 5 4.8 急救 .............................................................................................................................................. 6 5 风机主要部件技术参数 ...................................................................................................................... 6 5.1 NORDEX1.5MW S70/S77风电机组技术参数 .................................................................................. 6 5.2 齿轮箱技术参数 .......................................................................................................................... 6 5.3 风轮技术参数 .............................................................................................................................. 7 5.4 发电机技术参数 .......................................................................................................................... 7 5.5 风机其他部件介绍 ...................................................................................................................... 7 6 风机功率曲线 ...................................................................................................................................... 8 7 风力发电机概况 .................................................................................................................................. 8 7.1 风力发电机简介 .......................................................................................................................... 8 7.2 风机运行环境 .............................................................................................................................. 9 7.3 风力发电机组成 .......................................................................................................................... 9 8 风机控制说明 .................................................................................................................................... 27 8.1 主控制器WP3100系统特点 ...................................................................................................... 27 8.2 发电系统说明 ............................................................................................................................ 28 8.3 变桨系统控制原理 .................................................................................................................... 33 8.4 风机运行模式 ............................................................................................................................ 34 8.5 制动程序BP（BRAKE PROGRAM） .................................................................................................. 35 8.6 机械制动方式 ............................................................................................................................ 37 9 风机WP3050控制器操作 .................................................................................................................. 38 9.1 概述 ............................................................................................................................................ 38 9.2 就地3050控制器的操作说明................................................................................................... 39 9.3 从3050控制器调出运行参数................................................................................................... 46 10 风场远程控制与数据分析 .............................................................................................................. 55 10.1 SCADA系统特点 ....................................................................................................................... 55 10.2 SCADA系统网络拓扑图 ........................................................................................................... 55

10.3 GATEWAY系统操作及功能 .......................................................................................................... 57 11 风电机组正常运行的要求 .............................................................................................................. 62 11.1 风电机组在投入运行前应具备的条件 ................................................................................... 62 11.2 风电机组的启动和停机 .......................................................................................................... 62 11.3 风电场运行监视 ...................................................................................................................... 63 11.4 风电场的定期巡视 .................................................................................................................. 63 12 异常运行和事故处理 ...................................................................................................................... 63 12.1 风电场异常运行与事故处理基本要求 ................................................................................... 63 12.2 风电机组异常运行及故障处理 ............................................................................................... 64 12.3 风电场事故处理 ...................................................................................................................... 65 附件1 MITA WP3100控制器 I/O列表 ............................................................................................... 67 附件2：NORDEX1.5MW S70/S77风力发电机组运行控制及故障代码手册 ...................................... 76 1 制动程序说明 ................................................................................................................................ 77 2 偏航程序说明 ................................................................................................................................ 78 3 机组复位 ........................................................................................................................................ 79 4 机组操作权限 ................................................................................................................................ 79 5 机组温度值和位置等相关描述 .................................................................................................... 79 6 机舱电机、加热器和其余附属对象自动运行的启停条件 ......................................................... 80 7 风机系统各子系统温度和各元素的数值限制条件 ..................................................................... 81 8 机组的状态代码及说明 ................................................................................................................ 82 9 变频器常见故障说明 .................................................................................................................... 91 10 NORDEX1.5MW风力发电机保护配置 .............................................................................................. 93

1 范围

本规程给出了对新能源风电场Nordex1.5MW S70/S77风机设备和运维人员的要求，规定了风机正常运行操作的原则和方法。

本规程适用于新能源Nordex1.5MW S70/S77双馈异步风力发电机组的运行操作及应急处理。

下列人员应熟悉本规程：

1、分管生产副总经理、总工程师、分公司副总经理。 2、安全生产技术部有关领导及专业工程师。

3、生产运营部有关领导、技术人员，有关岗位运维人员。 4、维护部有关领导及专业工程师、技术人员。 5、风电场有关领导及所有现场运维技术人员。 2 引用标准

GB/T1.1-2000 《标准化工作导则》

GB/T15498-1995 《企业标准体系管理标准和工作标准的构成和要求》 GL/T800-2001 《电力行业标准编制规则》 DL/T600-2001 《电力标准编写的基本规定》 DL/T666-1999 《风力发电场运行规程》

DL408—91 《电业安全工作规程(发电厂和变电所电气部分)》

NX_HS_0002_EN_R05_Instructions for all Work Steps to be peformed RCC Instruction_S70_S77_20090313 P06511_080207_ENG

Mita-NX_proposal ethernet communication I501_041_EN_R01_OperationManual_ S70_S77 function_cw1500_semikron_rev05_07gb 18.3_CW1500 ND4.3_624185E3.NEW 3 对风机运维人员的基本要求

各所属风电场运维人员，只有在接受过三级安全教育并接受过各风场相应风机厂家技术人员的专业技术培训后，才能操作和维护相应厂家的风力发电机组，风场所有运维人员必须明确地知道自己的岗位职责，同时必须掌握风机的安全规程，了解风机现有的安全装置。

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风场运维人员必须全部理解并遵守本规程的说明。本规程未涉及到的条例参照《 风机安全规程》执行。本规程中对风机运维人员提出如下几点基本要求： 3.1 风电场的运维人员必须经过岗位培训，考试合格，健康状况符合上岗条件。 3.2 熟练掌握触电现场急救方法和消防器材使用方法。 3.3 熟悉风电机组的工作原理及基本结构。 3.4 掌握计算机监控系统的使用方法。

3.5 熟悉风电机组各种状态信息，故障信号及故障类型，掌握处理一般故障的方法。

3.6 掌握操作票、工作票的填写以及“引用标准”中有关规程的基本内容。 3.7 能统计机组可利用率、利用小时数、故障率等。 4 登机维护人员基本安全注意事项 4.1 概述

对风电机组进行维护或检修时，必须明确所从事工作中存在的危险点，以便提前采取必要防范措施，避免人身伤害事故的发生。现将风电机组中存在的危险点罗列如下： 4.1.1 电压危险

（1）箱变及附近架空高压线路。

（2）塔底及塔顶控制柜内的动力电缆及动力电源（690V、400V）。 （3）变频器控制柜内裸露的母线及电容。 （4）变频器控制柜内的并网开关。

（5）变桨控制系统的直流充电单元及电池组。 4.1.2 高空坠落危险

在攀爬风力发电机的爬梯时，维护人员必须穿戴个人安全设备、安全帽、安全鞋，并将止滑扣连接在安全绳上。维护人员在做检修工作时，必须使用有缓冲作用的单钩或双钩将安全带背后扣环与爬梯或高处固定点相连。 4.1.3 机舱内危险点

（1）风机厂家所贴的安全标识处。 （2）塔筒休息平台盖板及塔筒至机舱盖板。 （3）高速转动的齿轮箱刹车盘及主轴。 4.1.4 气候因素

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（1）雷雨天气，所有人员必须离开风机。

（2）一般情况下，叶片和机舱上有冰雪覆盖时要远离风机。 （3）在风速超过20m/s 时，禁止登机作业。

（4）在遇白毛风、沙尘暴等恶劣气候时，禁止开展检修工作。 4.1.5 人为条件

（1）运维员在身体不适、情绪不稳定或饮用含有酒精类饮品时，严禁进行风机运行及维护相关工作；

（2）在夜间进行登机作业时，必须要有光线充足的照明以确保工作的安全进行。 （3）登机着装要求符合《 风机安全规程》中相关规定。 4.1.6 危险工作介质

风机使用的润滑油和螺栓防腐介质，有可能会对皮肤带来腐蚀伤害或刺激人的呼吸系统，应该避免直接接触身体（如：检查齿轮箱时，应尽量避免不要吸入热的油蒸气）。 4.2 检修工作票的办理

在进行风力发电机检修或维护作业之前，工作负责人必须提前办理工作票，向风机运维人员交待好待检修的风力发电机的准确位置和编号、将要进行的检修或维护内容和存在的危险点。工作许可人根据所进行工作的必要性和安全性有权准许或者拒绝负责人将要进行的工作。 4.3 开展工作时的安全监护

在风力发电机附近不允许无关人员逗留，工作人员在对运行中的风力发电机进行检查时，禁止站在叶片所在的平面内，必须站在风力发电机的正面。在进行风机检修工作时必须两人以上完成。如需在机舱工作，塔筒底部必须有专人负责监护，随时保持通讯联系，同时避免外人进入塔筒内误操作里面的电气设备。 4.4 维护时禁止远方控制风机

只有经过批准或培训过的人员才允许操作控制单元和操作面板。在风机附近检查风机叶轮、高压变压器、塔筒地基或进行风机内部维护时，必须解除远程控制器的操作功能。在检查工作或者维护工作结束后，重新恢复远程控制器的功能。 4.5 安全设备的使用

为了保障风机设备的正常运行，以及保障风机维护人员的安全，风机装配紧急停止按钮，以供紧急情况下手动停机使用，同时还装配转子锁，用于检修传动

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系统时，固定传动链。 4.5.1 急停按钮

Nordex1.5MW风力发电机有三个紧急按钮，它们是： （1）塔底变频器控制面板上的紧急停止按钮。 （2）机舱控制柜控制面板上的紧急停止按钮。 （3）高速刹车盘侧面的紧急停止按钮。

图 1 急停按钮

紧急按钮是红色的，其背景为黄色。只要按动三个中的任意一个紧急停机按钮，风机立即停止工作，叶片空气刹车制动，高速刹车盘机械制动，所有的电机停止运行。变频器旁路供电系统仍然给控制系统、各种传感器和备用电池进行供电。紧急停机后如要重新启机，必须保证导致紧急停机的故障已经清除，紧急停机开关必须复位，安全链复位。 4.5.2 转子锁

转子锁定装置主要是两个锁销，锁销插入转子的轴承座。锁销必须在转子静止的情况下按照既定顺序插入轴承座，以确保风机安全锁定。只有在制动系统或变速箱需要进行维护时，要求转子不能转动的情况下，才启用转子锁。禁止在转子旋转时，锁定转子锁。 4.6 必要的安全措施

为了保护人身设备的安全，风力发电机中设计了如下安全设备：吊车护栏、高速轴保护罩、顶部护栏（测风杆）、轮毂护栏。在风机内进行检查和执行工作时，必须遵守如下预防措施：

（1）如果要在风力发电机处于运行状态下检查齿轮箱、机械部件或发电机时，

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只可在机舱内进行工作，不得爬上机舱顶部。

（2）如果叶片表面覆冰，在叶片附近或下面行走将非常危险。如果在叶片覆冰的情况下启动风力发电机，必须确保风力发电机周围无人逗留，从而有效避免冰块落下所发生人身伤亡事故。

（3）在进行任何检查工作之前，首先按下停机按钮，风机转速下降，完全停机后再开展工作，但一定要控制风机访问权限，以防止远方运行人员，在不知情情况下，复位起机（建议按下机舱内的紧急按钮）。

（4）如果要检查电机和电机传动单元时，切记要断开电源，不可带电操作，并且手脚都要佩戴相关防护装置。

（5）在使用机舱吊机悬吊物品时，必须将其与铁筒绑紧，以免晃动。如果风大，最好用风绳进行牵引。

（6）在从平台的盖板门通过后，必须将它们重新关闭。

（7）未经授权的人员在任何情况下都不可拆卸电气或者旋转部件的防护罩。在机舱中工作时，注意不要让物品掉到转动着的设备上。 （9）在风机检修时，身上不准携带任何首饰及装饰品。

（10）由于风机空间狭小，在机舱内工作时必须特别小心，以防磕头，以及被地面凸出设备绊倒。

（11）进入轮毂进行检查和维护时，必须首先将电池箱和轴控箱动力电源开关分断，以避免误碰92°或95°限位开关，导致变桨齿轮突然转动对风机维护人员造成致命伤害。当工作结束离开轮毂时，记得锁紧控制柜门，并将所有电源开关送到合位。

（12）在机舱的顶部工作时，必须至少使用两根安全锁分别系到顶部护栏的两边。 （13）在进行液压站维护时，必须待液压油冷却且系统泄压阀打开，确认所有液压管道确已无压力时，方可进行维护工作。

（14）机舱内工作完毕后，必须关闭机舱的天窗、控制柜。所有的工具、替换元件、易燃物品、碎屑和包装必须清理干净。确保顶部控制器用户权限退出，系统处于正常状态。 4.7 风力发电机的停机

如果要将风力发电机停运一周以上，例如，由于电网断电或者由于机组需要大修，则必须将叶片角度定向到90°，且使叶片正对主风向，同时必须释放主轴

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锁紧装置和叶片锁紧装置。 4.8 急救

急救是指在发生严重事故时，工作人员直接受到身体伤害，出现昏迷、出血、呼吸困难、肢体受到挤压等现象，在专业医疗人员还未到现场或者未被送到医疗部门之前，在现场由我们的工作人员进行的初步护理活动。在实施急救时，必须遵循如下基本原则： （1）保持镇静，不要惊慌。 （2）动作迅速，但不要急躁。 （3）先思后行。

（4）对患者做出初步现场诊断。 （5）不要试图做任何自己不懂的事情。 （6）让患者保持温暖。

（7）如果患者意识清醒，使患者保持镇静。 （8）除非必须移动患者，否则尽量使患者保持原位。 （9）以最快的方式通知紧急救护。 5 风机主要部件技术参数

5.1 Nordex1.5MW S70/S77风电机组技术参数

机组总体参数 额定功率 控制方式 对风方式 叶 片 数 旋转方向 切入风速 额定风速 切出风速 设计等级 轮毂中心高度 运行温度范围 设计寿命 5.2 齿轮箱技术参数

总体参数 制 造 商 规格型号

Nordex S70 Nordex S77 1500 kW 变桨变速，自动控制 上 风 向 3 片 顺 时 针 3.5m/s 13m/s 12.5m/s 25m/s TC2A TC3A 65m 61.5m -30℃～+45℃ 20年 Nordex S70 南 高 齿 FD1660 6

Nordex S77

传动级数 额定功率 传 动 比 润滑方式 油 品 5.3 风轮技术参数

总体参数 风轮锥角 风轮倾角 风轮直径 扫掠面积 额定转速 叶片长度 叶片材料 叶片重量 风轮重量 5.4 发电机技术参数

总体参数 制 造 商 型 号 类 别 额定功率 额定电压 额定转速 转速范围 保护方式 电 极 重 量 5.5 风机其他部件介绍

变桨控制系统 主控制器 变 频 器 主轴轴承 高速轴制动器 偏航电机 液压系统 偏航轴承 偏航齿轮箱 联 轴 器 机舱罩材料

1级行星，2级斜齿轮 1660kW 1:94.7 1:104.078 喷溅，压力润滑 Mobil SHC XMP 320 Nordex S70 3.5° 5° Nordex S77 70m 77m 3848㎡ 4657㎡ 10.6-19.0rpm 9.9-17.3rpm 34m 37.5m 玻璃钢增强树脂 约5600Kg 约6500Kg 约34000Kg 约36000Kg Nordex S70 Nordex S77 Winergy 3~Gen.JFEA-500SR-04A 双馈异步发电机 1700kVA 3X690V, ±10%, 50Hz 1800rpm 1050-1950rpm IP54 4 约7000Kg SSB WP3100/Mita CW1500ND4.3/SEG SKF BSFI 332-MS30S-300/ SVENDBORG BONFIGLIOLI RIDUTTORI HAWE FAG BONFIGLIOLI ARC06 RZN 345-6 玻璃纤维增强环氧树脂 7

机舱起重机允许载荷 6 风机功率曲线 额定功率：1500kW 浆叶调节：变桨调节 额定风速：约13m/s 切出风速：25m/s 检测标准： IEC 61400-12 空气密度：1.225Kg/m3 紊流强度： 6 % ≤ TI ≤12 %

7 风力发电机概况 7.1 风力发电机简介

S70/77 功率曲线 250Kg 吉相华亚风电场一期安装33台Nordex1.5MW S77系列风机，塔筒高度61.5米。察右中风电场一期安装33台Nordex1.5MW S70系列风机，塔筒高度65米。由于Nordex1.5MW风机均采用相同的变桨、变频、主控制器，S70与S77这两种机型在功能和结构上基本相似。

Nordex1.5MW风电机组机型均为三叶片、水平轴变桨、变速、恒频、双馈异

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步风力发电机。风机达到起机风速时，偏航系统自动对准风向，变桨控制系统通过改变叶轮迎风的夹角，控制叶轮的转速。叶轮将机械能经主轴、齿轮箱传送到发电机。当发电机转速上升到并网转速时，风机塔筒底部的变频器开始励磁，并使发电机接入电网。发电机是双馈异步发电机，发电机定子直接与电网连接，转子功率通过逆变器输入到电网。部分负荷时，风机以固定角度运转，发电机系统的转速扭矩特性固定。当风速超过额定风速时，风机在主控制与变桨系统的协调作用下运转。发电机扭矩保持不变，风速导致的发电机速度变化由变桨系统补偿，此时，叶轮转速可达到最大值。变桨系统既可以进行功率调节，又可以在风机停止时，实现气动刹车。 7.2 风机运行环境 7.2.1 气候环境

Nordex1.5MW S70/S77 CCV 是专门针对中国北方寒冷气候而研发的，风机要求常年运行在低温寒冷环境，平均风速大，风向变化快，生存环境温度范围是-40℃~+50℃，运行环境温度范围是-30℃~+45℃。 7.2.2 电网条件

Nordex1.5MW风电机组并网发电时，要求电网必须满足以下技术要求：

电网额定电压 电网电压波动容许范围 频率波动容许范围 功率输入因数 7.3 风力发电机组成

风力发电机主要由五大部件组成：叶轮、机舱、塔筒、地基、变压器。由于风力发电机运行条件的特殊性，构成风力发电机的这五大部件在能量转换的过程中，分担不同的角色，都有自己独特的技术规范和技术要求。

690 V -10%～+10% 连续 50±1 Hz -0.9～1～+0.95 9

图2 风机基本结构

1叶轮 2塔筒 3变压器 4地基 5机舱

7.3.1 叶轮系统 7.3.1.1 概述

叶轮是风力发电机的重要部件，由三片叶片和一个轮毂组成。叶片材料为高性能玻璃钢纤维，叶片内装配的雷电保护系统经由机舱和塔筒实现接地。叶片固定在轮毂内回转轴承上，轮毂有三套驱动装置可以单独对叶片进行角度调节。 7.3.1.2 叶片结构

叶片由上下两个半壳组成，并由两个单向梁帽和两个多向的抗剪腹板组成的梁作为结构支撑。梁帽由单向环氧玻璃增强树脂组成，抗剪腹板由二维环氧玻璃增强树脂组成。叶片外壳由双轴和三轴的玻璃纤维复合成型。叶片根部由玻璃纤维增强，由轻木和PVC泡沫作为芯材。

为了获得边缘应有的刚性，后缘单向增强，上壳、下壳、梁帽、梁腹由各自的模具制造。上、下壳由前缘和后缘粘接成一体，同时和梁帽粘接。挡雨环和人孔盖由各自的模具制造，再粘结在叶片型腔内外， 叶片根部的连接设计成T螺杆连接形式。

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图 3 叶片内部结构

7.3.1.3 轮毂结构

图4 轮毂结构示意图

轮毂主要组成部件有：导流罩、变桨电机、变桨轴承、变桨齿轮箱、中央控制箱、轴控箱、电池箱、限位开关、编码器等。 （1）中央控制箱

六角形不锈钢控制箱。变桨中央控制箱通过滑环从机舱内的主控制柜获取电源，并通过滑环与主控制器进行信号交换，控制变桨角度。中央控制箱与外部接

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口电路设有过压保护和防雷措施。 （2）轴控箱

梯形控制柜，不锈钢材料制成的控制箱。在变桨系统内有三个轴控箱，每个叶片分配一个轴控箱，变桨控制器通过四象限模型控制相应变桨电机的转度和叶片的变桨角度。 （3）电池箱

梯形控制柜，不锈钢材料制成的控制箱。电池组额定电压216VDC，内装18节12V/7.2Ah 蓄电池。每个轴控箱分配一个电池箱，在需要紧急停机的情况下，每个叶片都能靠电池提供的电能，转动到顺桨位置。 （4）变桨电机

变桨电机为单相直流串励电机，直流电机扭矩大，控制方式简单，能够很好的满足变桨运行要求。

图 5 变桨电机

（5）限位开关

变桨控制系统采用两个限位开关，92°限位开关的作用是风机紧急停机时可以切断电池组供电回路，保障叶片停止的角度为92°。95°限位开关是在92°限位开关不起作用的情况下，仍然可以切断电池供电回路，有效保护人员设备的安全。

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图 6 变桨限位开关

（6）变桨电机位置编码器

变桨控制系统有两个位置编码器，一个安装于变桨电机尾部，另一个安装于轮毂框架上，并紧密啮合于变桨内齿圈。这两个位置编码器互为备用，并随时进行角度校验。

图7 叶片位置编码器

（7）变桨轴承

变桨轴承内圈连接叶片，外圈固定在轮毂框架上，通过控制变桨电机驱动内圈转动，实现叶片变桨。变桨轴承通过外部油嘴注入润滑脂，实现变桨轴承润滑。 7.3.1.4 变桨控制系统结构与作用

变桨控制系统是风机最重要的机械控制系统，通过单独控制三个叶片变桨，实现风速与转速，转速与扭矩的能量传递。每个叶片上都带有一个备用电池箱，

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当电网掉电、变桨供电异常以及控制单元出现故障时，变桨系统在紧急状态下通过电池的储能可以保障叶片收桨，有效保护发电机及设备的安全。

变桨控制系统与主控制系统通过信号交换，有效控制发电机转速，保持发电机功率输出。变化的风速带动传动系统速度变化，变桨系统通过调节叶片变桨，使叶轮平滑地改变转速。这样大大减轻了风机的载荷，同时也向电网输出相对稳定的电能。 7.3.2 机舱概况

机舱是风力发电机最重要的组成部分，所有的传动设备、偏航设备、测量系统、发电系统、控制系统都在机舱里进行信号传输与信号交换，下面将分别针对各个系统进行详细说明。

图8 机舱内部结构

7.3.2.1 传动系统

传动系统是风机最重要的机械单元，承担着风机功率满发时强大的扭矩和转速传递，同时也平衡着变桨系统传递过来的轴向推力和径向推力。

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图9 传动系统

（1）主轴

主轴前端连接轮毂，后端连接齿轮箱，传递着强大的扭矩，要求极高的设计精度和机械制造水平。

图10 主轴

（2）主轴轴承

主轴使用双向调心滚子轴承，前轴承主要承受风轮的重量，后轴承除承受齿轮箱的重力，还承受风轮轴向的载荷。

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图 11 主轴承外观

（3）轴承座

轴承座安装在主构架上，起固定主轴轴承，支持叶轮重量的作用。 （4）主构架

主构架是机舱所有设备装配平台，整个传动系统、偏航系统、发电机、控制柜、机舱外壳都与它相接，主构架也是平衡风机重心的关键部件。

图12 主构架

（5）高速轴联轴器

高速轴联轴器用于将齿轮箱高速轴与发电机输入端轴承进行联接。由于风力发电机功率的不稳定，联轴器的两端采用高强度软钢垫进行柔性连接。

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图 13 联轴器及高强度连接钢垫

（6）高速轴制动器

高速轴制动器是主动式制动器，在系统正常运行时，刹车钳被液压压力撑开，轮毂处于自由旋转状态。当风机需要紧急制动时，除了叶片空气制动外，刹车钳液压释放，高速轴刹车盘被刹车钳摩擦制动，风机急停。

图 14 高速轴刹车盘制动器

（7）弹性支撑

弹性支撑的作用在于降低系统的振动量级，减少零部件和发电机的共振问题。弹性支撑包括发电机弹性支撑、齿轮箱弹性支撑、机舱罩弹性支撑和轮毂轴向弹性支撑。它可以在起联接和支撑作用的同时，起到吸振和缓冲作用，防止振动传递到下一个相连的部件。

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图 15 齿轮箱弹性支座

图15为齿轮箱的弹性支撑固定在主构架的两个点上，弹性支撑单元传送齿轮箱上承受的力和扭矩，减少了齿轮箱本身的结构振动，也从整体上削减了整个设备的振动。 （8）齿轮箱

图16 齿轮箱

齿轮箱的主要作用是将风轮的低转速必须通过齿轮箱增速，将转速和扭矩传递到发电机，使发电机转子转速满足运行条件。

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（9）滑环系统

图17 滑环

滑环是利用滑动接触单元，将机舱内提供的动力电源和控制信号传递到叶轮里的变桨控制系统。滑环关键部件采用金和金弹簧线的技术。滑环壳体由铸铝制成，密封和防护等级高。滑环的制造工艺很精细，运行要求有很好的工况，不允许踩踏。

7.3.2.2 偏航系统

（1）偏航系统的主要作用有两个：

①与风力发电机组的控制系统相配合，根据风速仪和风向标的检测值，自动使风轮对准风向，以提高风力发电机组的风能利用效率。

②在扭缆状态时，风机能够解缆，恢复动力电缆的自然状态，防止电缆扭断，保证风力发电机组的安全运行。 （2）偏航系统的各个部件功能如下：

图18 偏航系统

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①偏航编码器

偏航系统有一个旋转编码器，编码器的小齿轮与偏航轴承外齿圈啮合，机舱旋转一圈时，偏航编码器发出342个脉冲给主控制器，主控制器通过判断脉冲数量，算出机舱偏航的度数。

编码器方向定义（从空中往下看）：

0°北方； 90°东方； 180°南方； 270°西方；

图 19 偏航编码器

顺时针方向旋转编码脉冲计数器脉冲数递增，逆时针方向旋转编码计数器脉冲数递减。编码计数器的值为实际扭缆值（在0°～1080°之间），机舱的绝对位置在0°～360°之间。如果电缆被沿顺时针方向或者逆时针方向缠绕720°到1080°，风机在风速小于3m/s时，风机将执行自动解缆程序。如果电缆被沿顺时针方向或者逆时针方向缠绕超过1080°，但不超过1330°时，风机在故障排除后，会自动执行解缆程序。当编码计数器运行到1260°时，将会触发 Cable twisted 限位开关并停机，需将机组进行手动解缆操作。如果电缆缠绕超过1330°时，cable twisted 限位开关没有触发，此时编码计数器内串联的风机安全链将会打开，风机急停。发生这个故障时，要仔细检查所有电缆扭缆情况及受损情况，检查偏航编码计数器的电缆连接，对扭缆开关进行性能校验。

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②偏航轴承

偏航电机下面有一个小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮为偏航轴承外圈，偏航电机驱动机舱围绕偏航轴承外齿圈沿水平方向旋转。偏航轴承外圈与主框架相连接，承载着机舱全部重量。偏航轴承内圈与塔筒固定在一起。 ③偏航驱动器

偏航驱动装置由驱动电动机、减速器、传动齿轮等组成。偏航驱动装置要求起动平稳，转速均匀且无振动。在风力发电中，叶轮应该总是处在对风状态，以便于风轮最大程度的吸收风能，偏航电机的作用就是转动机舱使叶轮正对风向。 ④偏航制动器

风电机组在运行过程中，为避免微小自由偏转，防止偏航齿轮因交变应力引起的过早损坏，液压系统通过10个偏航刹车钳对偏航刹车盘施加150bar的压力。在偏航过程中，采用余压紧压偏航刹车盘，可以有效减少因风向变化对偏航齿轮产生交变载荷的危害。 7.3.2.3 发电机

Nordex1.5MW风机采用的是德国Winergy双馈异步发电机。发电机定子直接与电网连接，转子经变频器与电网连接。发电机的主要组成部分有：定子、转子、加热器、抗磨滚珠轴承、冷却通风系统、集电环、速度编码器、温度传感器、端子接线盒。下面将对各部件分别进行介绍： （1）定子

定子由铁芯、绕组以及固定这些部分的其他组件构成。绕组（U1,V1,W1）的始端引出到定子接线母排，母排连接4根180mm2电缆至塔筒底部变频器。 （2）转子

转子绕组材料为E-Cu扁钢丝，转子终端的K、L、M绕组从轴孔引出到集电环上，转子电缆通过碳刷与集电环的滑动接触，将变频器励磁单元直接与发电机转子相连。 （3）加热器

在发电机和集电环室装配了加热器，他们通过接线盒与控制柜连接。 （4）抗磨滚珠轴承

轴承通过圆形端盖的支撑安装在机座正中。轴承润滑脂排出端口位于两个轴承端盖处，轴承端盖的底部有多个开口和一个油脂收集装置。

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（5）冷却和通风

发电机采用空－空的冷却系统。散热风扇从发电机驱动端上方的吸气口吸取空气，使冷空气通过热交换器的铝制管道，将热空气排出机舱外，此外还有一部分热空气吹至滑环室，除了给集电环降温，还将集电环摩擦产生的碳粉吹到集电环下部的滤网上。 （6）监控信号

发电机配置了以下监视装置： ①6个温度传感器（Pt100）；

②每个轴承装有两个温度传感器（Pt100）； ③定子接线箱装有两个温度传感器； ④用于监视碳刷磨损的触点； ⑤用于监视发电机过电压的信号。 （7）集电环室

集电环室有3个独立滑环和1个非独立滑环（用于主轴接地的连接）。集电环室所有的碳刷通过软连接电缆直接接至转子接线盒，实现发电机转子与变频器励磁系统的滑动连接。每个碳刷都有一个行程开关监视碳刷磨损情况。 （8）转速编码器

在主轴的非驱动端安装有一个双通道增量式转速编码器，用于监测发电机转速，这个转速信号直接给变频器，用于发电机的功率输出。

图20 转速编码器

7.3.2.4 变频器

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变频器是给发电机转子提供励磁的重要设备，由于风速的不稳定性，转子侧转速变化范围很大。变频器主要的功能就是通过励磁补偿变化的转速，使发电机转子励磁频率稳定在同步转速，保持稳定的发电机定子侧出口电压。

图21 变频器

（1）电气组成元件

变频器主要组成有：并网开关、IGBT、机侧控制器HU、网侧控制器SU、du/dt filter、Mains chock、Crowbar、直流充电电路等。

图 22 SEG变频器基本结构

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（2）Crowbar 功能

图 23 Crowbar

Crowbar用来在变频器出现异常情况或风机紧急停止时，直流母线电压过高，变频器控制器及时发出指令，Crowbar晶闸管触发，转子回路短接，发电机失去励磁，保障变频器及发电机能够安全停机。 （3）IGBT功能

网侧控制器（SU）把电网侧的三相交流电输入整流成直流，并给直流母线充电。机侧控制器（HU）根据发电机的转速，把直流母线的电源逆变为发电机所需要的励磁电流。

（4）mains chock 滤波器

mains chock 滤波器用来减少变频器向电网取电时产生的谐波。 （5）du/dt 滤波器

du/dt 滤波器用于抑制转子绝缘上出现的电压尖峰和快速瞬变电压。 （6）DC-Link单元

DC-Link是重要的转子能量储蓄单元，是由一系列电容构成。DC-Link母线电压监视非常重要，变频器任何控制系统的故障都可以通过直流母线电压来反映。 7.3.2.5 液压系统

（1）液压系统由电机、控制阀组、蓄能器、液位开关、液压传感器、空气滤清器等部件组成。参数如下： 油箱容积:5L 电机功率:0.25kW 电机频率:50Hz

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电机电压:690V 电机转速:1320RPM 泵出口流量:1.07L/min 正常工作压力:150bar左右

图 24 液压站

（2）功能简述

液压站有两个作用：高速轴刹车盘制动和偏航刹车制动。系统正常工作压力范围在140－160bar之间，系统压力由电机油泵组作为动力单元提供，通过压力传感器传递信号至主控制器，主控器根据油压的大小，自动控制油泵的运行。通过液压站的视窗可直接目测油箱里面液位高低，并且在油位低时，将油位低信号传递到主控制器。

进油过滤器过滤精度为10μm, 当过滤器的滤芯堵塞时，目视发讯器颜色由绿色变为红色，应及时更换滤芯以保证系统的正常运行。单向阀其开启压力为0.5 bar,用于对液压油单向控制。溢流阀其设定值为200bar，用于保护系统的最高压力不超过200bar，作为安全阀使用。蓄能器正常情况下通过把液压能转化成弹性势能储存起来，当系统瞬时需要大流量或系统压力出现波动时候，释放之前所储存的能量并参与系统的压力调节，吸收系统的脉动能量和液压冲击。另外在泵故障时可以做为紧急动力源、起到系统保压的作用。 7.3.3 塔筒、地基及变压器

塔筒设计为圆锥形钢结构，由3节塔筒组成，塔筒之间通过高强度法兰连接。

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在塔筒的内部装配爬梯和防跌落安全钢丝绳，通过爬梯，可以直接登上机舱。在每节塔筒的连接处都设有休息平台，提供塔筒检修和休息时使用。塔筒内的照明数量每节有两处，并且具备应急照明功能。机舱控制柜与变频器通过安装在塔筒内部的动力电缆、控制电缆、通讯光缆实现所有的信号交换与电能输出。

图 25 塔筒底部视图

塔筒地基为圆型，钢筋混凝土结构，通过高强度螺栓将预埋的地基法兰与塔筒相连。地基承受着机舱、叶轮及塔筒地全部重量，地基质量的好坏，直接影响机组的寿命。

变压器安装于塔筒几米外的地面，它的主要作用是将电网侧的高电压（35KV）转换为风机所使用的低电压（690V）。在风机故障时，从电网取电至风机，在风机运行时，将发电机的电能输出至电网。

图 26 塔筒底部和变压器

塔筒底部主要有： （1）回填土壤

（2）地基（钢筋混凝土结构）

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（3）底部控制柜（变频器柜） （4）连接机舱电缆 （5）塔筒门 （6）变压器电缆 （7）变压器 8 风机控制说明

8.1 主控制器WP3100系统特点 8.1.1 主控制器WP3100概况

Nordex1.5MW S70/S77的控制系统采用丹麦Mita公司的WP3100为主控制器。在风机底部、顶部各有一个操作控制器WP3050，供日常维护、检修时操作风机使用。风机的所有控制信号都传输到WP3100中，经过数据分析和处理后，自动控制风机的的停止及运行，并提供给远方监控系统所需要的运行数据及历史数据。

图27 顶部WP3100控制器

8.1.2 主控制系统的特点

WP3100有着强大的数据统计、数字统计、信号分析与处理能力，它充分满足了风机在各种工况下的运行要求，详细的特点如下：

（1）机组控制流程，可实现自动偏航、自动变桨、自动解缆、转速闭环控制、风速与功率自动匹配。

（2）闭环控制、自动启停机、小故障自动复位等功能。 （3）全面监控机组的运行状态，保证机组的安全。 （4）200多个机组参数，方便系统调试运行。 （5）简单的操作界面，用户很容易掌握接受。 （6）通过故障列表显示，确定故障范围。

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（7）数据采样周期短，准确获取实时运行数据。 （8）网络结构依靠单环路传递信息。 （9）后台具有数据分析与数据统计功能。 （10）变频调节发电机功率及功率因数。 （11）三桨叶独立的变桨传动控制单元。 8.2 发电系统说明 8.2.1 双馈发电机原理

双馈式风力发电机的运行方式与普通发电机有很大的区别，由于风速和风向的随机变化很大，使得发电机获得的机械能存在不稳定性，因此发电机的机械转速会在较大范围内变化，若采用同步发电机则不易于控制输出电能的频率。

双馈异步风力发电机组的优点就是可以在较大转速范围内向电网输出工频电能。为了弥补转子速度和同步转速之间的转速差，双馈异步风力发电机采用对转子绕组进行交流励磁的方法，使交流励磁电流在转子绕组中感应出一个相对自身旋转的磁场。这样气隙中的旋转磁场的转速就由两部分组成，一部分是转子的机械转速，一部分是电磁转速。二者的矢量和构成产生定子中感应电动势的同步转速。

图28 双馈风力发电机原理图

当发电机并网发电时，发电机的同步转速是恒定的，与电网频率和定子极对数有关。

60fs/Ps=nr+60fr/Pr

式中：

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fs为定子电压频率； Ps为电机定子的极对数； Pr为电机转子的极对数； nr为双馈发电机的转速； fr为转子励磁电流频率。

由上式可知，当转速nr发生变化时，若调节fr，可使fs保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制。双馈异步发电机在形式上和绕线转子电动机是一致的，要实现风力发电机组的变速恒频发电控制，转子绕组经过滑环，由双馈变频器提供交流励磁，双馈变频器由电网供电。 8.2.2 双馈发电机工作方式

带滑环三相双馈异步发电机的转子与变频器连接可向转子回路提供可调频率的电压，这样输出转速可以在同步转速±30%的范围内调节。在亚同步运行模式下，电能通过变频器、转子回路、定子回路再反馈至电网中。在超同步运行模式下，大约有80%的电能可以通过定子输送给电网，其余的可通过转子和变频器输送到电网。通过变频器和发电机之间的反馈，可以使发电机频率无论是在亚同步运行模式下还是在超同步运行模式下中都能够与电网频率保持一致。 （1）亚同步状态，转子的机械转速小于发电机的同步转速（0

变频器对双馈异步发电机的转子进行励磁的最终目的，就是在转子绕组中产生一个旋转的磁场，这个磁场的转速和转子的机械转速合成为发电机的同步转速。使异步发电机像同步发电机一样运行。此时的电能流动关系是，变频器给转子供电，电能由电网流向转子，再由转子感应定子将电能反馈到电网。 （2）同步状态，转子的机械转速等于发电机的同步转速（S=0）。

双馈变频器给转子以直流励磁，此时双馈异步发电机就是同步发电机运行模式。除了转子绕组的一些损耗外，机械能全部转化为电能从定子输出到电网。 （3）超同步状态，转子的机械转速大于发电机的同步转速（S<0）。

此时发电机定子和转子都处于发电状态，转子侧变流器处于整流状态，网侧变流器处于逆变状态。转子发出的电能输送给电网。 8.2.3 变频器工作原理

变频器采用交直交形式，两边各有一个PWM变流器，和电网连接的一侧称为网侧变流器，和转子连接的一侧称为转子侧变流器，中间使用直流环节将网侧变

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流器与转子侧变流器连接起来。变流器可以实现整流和逆变两种功能。功率元件使用IGBT。中间回路使用电容建立直流环节。

图29 变频器工作原理图

电网的三相交流电经过网侧变流器整流，在中间环节建立起来直流电压。此时转子侧变流器处于逆变状态，将中间直流电压逆变为三相交流电压，输出给转子绕组进行励磁。

“双馈”其本意是能量的双向反馈，第一种形式是电网给变频器供电，变频器对转子绕组进行励磁。能量的流向是从电网流向转子。另外一种形式是发电机转子处于发电状态，向变频器输出能量，此时转子侧变流器处于整流状态，中间直流环节不变。网侧变流器处于逆变状态，将中间直流母线电压逆变为和电网电压幅值和频率一致的交流电，将电能反馈给电网。

Nordex1.5MW系列风机使用SEG变频器，变频器的工作流程如下： （1）直流母线预充电

当发电机转速达到变频器开始励磁转速（大约1250rpm）时，变频器通过直流充电单元单独给直流母线DC-link充电。此时，直流母线电压可以达到180VDC。

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图 30 直流母线预充电

（2）发电机侧变流器励磁

发电机机侧变流器把直流母线电能逆变为交流电流，转子侧的励磁电流使发电机定子产生感应电压。定子侧的感应电源通过网侧变流器整流，给直流母线充电。机械能经过能量转换，直流母线电压可以很快上升到930VDC。

图 31 机侧变流器励磁过程

（3）发电机旁路运行

发电机侧变流器与网侧变流器一起调节励磁过程，使直流母线单元达到工作电压1100VDC，发电机定子侧满足同期，此时发电机等待并网指令，此过程为发电机旁路运行。

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图 32 发电机旁路运行

（4）亚同步发电模式

亚同步发电时，网侧变流器需要从电网取一部分电能用来给直流单元充电，机侧变流器再把直流单元的电能用来给发电机励磁。

图 33 亚同步发电

（5）同步发电

同步发电时，励磁系统只需要从电网取很小一部分能量。

图 34 同步发电

（6）超同步发电

超同步发电时，转子侧吸收转子感应的电能，把多余的能量通过直流母线单

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元、网侧变流器，直接送到电网。

图 35 超同步发电

8.3 变桨系统控制原理 8.3.1 变桨控制器工作原理

变桨控制器通过滑环接收风机主控器发出的控制指令（RS232通讯），并将变桨角度信号分配至三个轴箱。轴箱内各自独立的整流装置根据变桨控制器发来的信号驱动直流电机。直流电机通过齿轮箱、小齿轮、变桨轴承内齿，将叶片旋转至设定的角度。

每个轴箱对应一组直流电池组，在正常情况下，由轴箱内的变流器控制直流变桨电机，实现风机的启动、停机以及叶片的转速控制。在紧急情况下，变桨电机切换至电池组供电，并会以最快转速旋转到92度，此时，限位开关触发，断开变桨电机的电源输入，实现风机急停。 8.3.2 功率控制

风机主控制器WP3100根据该机型内部出厂设定的发电机扭矩与发电转速的曲线特性，通过调节叶片的变桨角度，控制发电机转速，实现功率控制。

在部分负荷时，发电机功率输出少于额定功率，此时叶片变桨角度为零。发电机转速的变化依赖于风速的变化，风速的大小直接影响到发电机功率输出。在额定负荷区域，发电机所处区域的风速将大于额定风速，发电机在额定扭矩下工作，主控制器根据风速的变化，调节叶片变桨角度，控制发电机额定转速输出。此时，转子的转动惯量起一个能量缓冲器的作用，降低了发电机转速调节的响应时间。

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图 36 扭矩-发电机转速特性曲线

8.4 风机运行模式

风力发电机的运行模式是指：风机状态参数在某种特定条件的逻辑组合下，能构成一个风机运行中必然经历的状态，那么此种状态就可定义为一种运行模式。例如：待机、等风、自检、启动、停止等不同运行工况。每一种风机所有状态的组合，可包含机组全部行为，不同运行模式之间都有特定切换条件。所以对运行模式的学习可以帮助我们真正的了解风机的运行特性，非常有助于我们进行针对性的学习。

8.4.1 系统正常（system ok）

风机自动运行时，当制动等级小于50级，发电机转速小于500转，转子转速小于5转，变桨角度大于89.5°同时满足时，控制系统就会认为系统正常(system OK)。任何故障都会使控制系统触发对应的故障代码，并触发相应的制动程序，风机此时就不满足系统正常的的条件，不能够启机运行。

系统正常后，满足风机正常运行的条件还有： （1）齿轮箱油温大于10度；

（2）风速大于启动风速，完成机舱对风； （3）完成120秒倒计时。

8.4.2 自由转动（free wheel G1）

风机系统正常运行时，叶片首先开始变桨，发电机转速逐渐升高，在发电机

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转速从0rpm到1100rpm期间，转速的上升率保持在40rpm/s，在转速为1100rpm到1500rpm时，转速上升率控制在10rpm/s。 8.4.3 切入电网（cut in G1）

当发电机转速到达1100rpm时，变频器会发出conv.oper.range信号，控制器WP3100接收到conv.oper.range(M120)信号后，发出conv.startexcit(M517)信号。变频器接收到该信号后，开始励磁，在发电机出口端电压满足同步时，会向WP3100发出信号conv.readyfor信号。WP3100在接收到conv.readyfor（M121）信号后，向变频器发出并网要求信号start.prod（M519），变频器接收到并网请求后，立刻发出并网指令，并网开关合闸，发电机与电网实现连接。 8.4.4 发电机运行模式（operation G1）

当发电机并入电网后，变频器从发电机尾部的转速编码器获取发电机转速信号，根据变频器控制器预设的转速-功率曲线进行发电，并给主控制器WP3100发送扭矩信号。WP3100根据所接收的扭矩信号，按照控制器内部预设的扭矩-转速表，与变桨系统通讯，调节发电机转速。 8.4.5 风机自检程序

当风机出现故障，且故障的制动等级大于180时，风机在复位故障后，需要重新做自检，自检成功后，控制系统才认为风机处于正常的运行状态。 （1）自检程序1：高速轴刹车制动，叶片以0.5°/s调至90°。发电机转速必须在5秒内为零。

（2）自检程序2：变桨系统以2°/s 的速度调节叶片至70°。在叶片调节角度期间，发电机转速必须为0 rpm ,不允许发电机在此期间转动。

（3）自检程序3: 叶片在70°位置停留5秒，然后释放高速轴刹车。在5秒测试期间，发电机转速必须为0 rpm ,不允许发电机在此期间转动。

（4）自检程序4: 释放高速轴刹车后，叶轮在风力驱动下，如果在15分钟内，发电机转速与风速相匹配，控制系统会提示风机进入自由转动状态（free wheel G1）。

此时，所有测试通过，风机进入自动运行状态。如果，自检程序有任何一项不能通过，则需要查明故障。 8.5 制动程序BP（Brake program）

Mita WP3100针对风机运行时会发生不同的故障，将故障代码分类（status

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code），不同的故障代码会产生不同的制动等级。 8.5.1 制动等级50（BP50）

当风机发生故障时，故障代码对应的是50级制动，WP3100将会执行： （1）事件记录(eventlist)里更新风机运行记录 （2）WP3100发出变桨停止指令

（3）叶片收桨角度为5°/s，到达88°时改为1.0°/s

（4）当变频器输出扭矩值<100Nm时，WP3100输出切除电网信号 8.5.2 制动等级55（BP55）

（1）事件记录(eventlist)里更新风机运行记录 （2）WP3100发出变桨停止指令

（3）叶片收桨到88°时，再调节变桨至70°

（4）WP3100发出快速变桨指令，此时，变桨系统用电池带动叶片收桨 （5）叶片收桨至92°时，限位开关切断电池电源控制回路 （6）WP3100可以接受92°限位开关反馈信号，即M129为高电平

BP55仅是风机在做变桨电池测试时才会发生。控制系统一般会在风机正常运行7天时，在设定的时间，做电池功能检测。如果WP3100没有收到变桨电池电压低信号，叶片可正常收桨到92°时，控制系统将认为测试成功，系统自复位后，起机运行。

8.5.3 制动等级75（BP75）

（1）事件记录(eventlist)里更新风机运行记录 （2）WP3100发出变桨停止指令 （3）叶片以10°/s收桨至90°

（4）变频器输出扭矩直接为0，发电机直接切除电网

当变频器内部出现故障时，一般给控制系统发出的制动等级是75级。变频器的故障有很多种，但都是以conv.error或conv.grid.error的报文给WP3100，详情见附录。

8.5.4 制动等级180（BP180）

（1）事件记录(eventlist)里更新风机运行记录 （2）WP3100发出快速变桨指令，电池带动桨叶 （3）叶片以15°/s收桨至92.5°

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（4）变频器输出扭矩直接为0，发电机直接切除电网

当变桨通讯出现故障时，一般会触发180级制动程序，并提示相应的报文及故障代码，经常发生时，必须检查滑环系统。 8.5.5 制动等级190（BP190）

（1）事件记录(eventlist)里更新风机运行记录 （2）WP3100发出快速变桨指令，电池带动桨叶 （3）叶片以15°/s收桨至92.5°

（4）变频器输出扭矩直接为0，发电机直接切除电网 （5）机械刹车程序启动 （6）30s后，机械刹车程序释放

强烈的电网故障，一般会触发190级制动程序，系统需要电网稳定一段时间后，才可以自动复位。 8.5.6 制动等级200（BP200）

（1）事件记录(eventlist)里更新风机运行记录 （2）WP3100发出快速变桨指令，电池带动桨叶 （3）叶片以15°/s收桨至92.5°

（4）变频器输出扭矩直接为0，发电机直接切除电网 （5）机械刹车程序启动

（6）WP3100输出安全链断开接点2s （7）所有控制回路电源切除 8.6 机械制动方式

8.6.1 高速轴刹车盘机械制动

高速轴制动系统由两个安装于高速轴刹车盘的刹车钳组成，刹车钳靠自己内部的弹簧压紧力实现制动，在系统正常情况下，刹车钳在液压作用下，分离高速轴刹车盘。

在风机紧急运行情况下，机械制动方式2先激活，电磁阀8.1失电，液压油通过泄压阀8.2回流到液压站，并且保持刹车钳中残留油压为24bar，此时，机械刹车摩擦制动，制动力矩大约为发电机额定扭矩。在制动方式2激活6.5秒后，制动方式1开始激活，电磁阀8.0失电，液压油直接回流，刹车钳残留油压为 0 bar,此时，刹车盘制动力矩大约是两倍发电机额定扭矩。

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8.6.2 偏航刹车机械制动

偏航制动在系统正常时，由10组刹车钳对偏航刹车盘施加150bar压力，禁止偏航。在偏航或解缆时释放对偏航刹车盘的压力，轻松实现偏航。

当风机处于自动偏航时，电磁阀9.1激活，刹车钳里残留油压为20bar，阻尼力矩制动可以抵消交变的机舱的偏航力矩。当风机手动偏航或自动解缆时，电磁阀9.0也激活，刹车钳残留油压为0bar，风机为无制动偏航。

图 37 液压系统控制图

9 风机WP3050控制器操作 9.1 概述

风机可以实现的控制方式有：远程用户控制、集控室控制和风机就地控制。风机的这三种控制方式可以分别满足不同的风机维护要求。远程操作用户和集控室操作用户可以实时监视风机运行，分析故障数据，提供风机运行报告。就地操作用户可以查看风机运行数据，了解风机运行状态，实时控制风机，方便运维人员开展维护工作。

为了安全、可靠的对风机进行操作，根据运维人员的工作职责，设定了不同等级的操作权限。运维员使用低权限的密码只能查看一些基本运行参数或对机组运行简单的启、停机操作及简单故障复位。高级运维人员则可以有更高的浏览及

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操作权限。操作人员如果需要检索当前运行参数，只需要输入用户密码并激活用户状态，控制系统会将对应的访问内容显示出来。 9.2 就地3050控制器的操作说明

Nordex1.5MW S70/S77风电机组在塔底控制柜的面板，机舱控制柜面板上都安装了WP3050控制器，3050控制器与控制柜面板上的操作按钮、转换开关构成了主要的人机通讯接口。操作人员可以通过登陆3050控制器，进行风机操作，更改运行参数等。通过面板上的按钮、转换开关还可对风机进行急停、复位、手动刹车、手动偏航等操作。

如下图38，风机顶部控制柜面板，各个功能块作用如下： 1 顶部3050控制器 2 复位安全链按钮开关 3 手动刹车旋钮开关 4 变桨服务旋钮开关 5 紧急停止按钮

图 38 顶部控制柜

如下图39，风机底部控制柜面板，各个功能块作用如下：

1 手动偏航旋钮开关，I为CW顺时针偏航，II为CCW逆时针偏航，0为空位 2 复位安全链旋钮开关 3 SEG变频器显示控制器 4 紧急停止按钮

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5 底部3050控制器

图 39 底部控制柜

风机上的3050控制器拥有不同的优先级，其中机舱内的3050为主控制器（master）,塔底3050控制器为从控制器（slave）。远程登录用户是在这两个控制器没有激活时，才可以通过网络访问WP3100，才可以登录风机。 优先级A:机舱内的3050控制器，登录后，需手动退出登录状态 优先级B:塔底3050控制器，登录后，1小时后自动退出登录状态 优先级C:远程控制中心的远程控制器，登录后，10分钟退出登录状态

要进行实际操作，操作人员必须先输入自己的密码(在access ringht项)，然后激活风机运行状态(在request active stat项)。由于风机停机功能优先，可以在任何情况，通过3050控制器按键stop停止风机运行。激活状态(active status)避免了同时在不同地方操作的问题。一次只能有一个控制器处于激活状态。比如，如果塔底部的3050控制器被用户激活状态，则远程控制系统不能进行任何操作， 但是可以从机舱中的控制器进行操作，同时塔底部给出的操作命令将失效。这个特点保证了在对风机进行维护的过程中，风机不会被远方复位后，风机自动运行。 9.2.1基本操作

（1）按CTRL键激活显示屏(屏幕保护功能)； （2）连续按任意键两下，激活控制面板；

（3）有些功能须同时按下两个键。按下CTRL或↑同时按下相应的功能按钮可激活这类功能。

WP3050控制面板分为三个部分，左右两边是功能键，中间是显示区。各控

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制键功能如下表：

图 40 WP3050控制面板

各功能键的定义如下：

左 侧 按 键 停止风机运行， 快速启动，加快启动进程，但必须先按Reset键 清除所有错误信息，开始自动启动功能 移位键，与功能键组合使用 控制键，一般用于显示屏切换，或与功能键组合使用 功 能 键

显示当前处于哪一级菜单 显示当前位置在菜单中的相对位置 在输入数字与输入字符之间切换 光标上移一行 光标左移菜单 光标跳至已选菜单顶行。再次按键，往上翻页 光标跳至已选菜单末行。再次按键，往下翻页 图形菜单选择 光标下移一行 41

光标右移菜单 右 侧 按 键 9.2.2 显示菜单

离开子菜单，回到上一级菜单 光标跳至已选菜单末行 删除光标所在处字符 数字和字符键，通过F3切换 “进入”键 组 合 键 光标跳至已选菜单顶行 一个菜单的所有子菜单关闭 自动偏航关闭 自动偏航开启 手动偏航CCW 手动偏航CW 显示屏调暗 显示屏调亮 显示菜单分为三个部分（左边部分、中间部分，右边部分）。

（1）左右两边是解释功能键的图标(如下图中红色区域分别对应解释F1-F10的功能)。

图41 功能键的解释图标

（2）实际显示区域位于中间，里边还可以再分项显示。

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图 42 风机运行数据显示区

9.2.3 登陆和退出3050控制器 9.2.3.1登陆3050控制器

（1）激活控制面板：双击右侧键盘的任意键。

图 43 激活3050控制面板

（2）打开菜单“开始”，按F9键。

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图 44 “开始” 菜单

（3）将光标移到“访问权限（Access rights）”，按“Enter”。即可看见密码输入界面。

图 45 密码输入界面

（4）输入密码（输入密码不会显示，只能看到光标的移动）。按“Enter”键确认密码，开始菜单再次显示。如果输入密码正确，其允许的访问权限就会显示出来，否则，就会再次显示一个“0”，需要输入正确密码。

图 46 权限为99的“开始”菜单

（5）输入的用户密码正确后，就可以查看风机各项运行参数。若想要通过3050控制器进行实际操作，还需要的到激活用户。

（6）激活用户：将光标移至激活状态“request Active-state”，按”Enter”确认，即可看见需要操作人员用户代码输入界面。

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图 47 操作人员用户代码输入界面

（7）输入用户代码：按“enter”确认，开始菜单再次显示。如果用户获取了激活状态，在权限的上角就会有显示标记。如果没有标记，原因是输入错误的用户代码，或者是有更高级别的操作员获取激活状态。

图 48 带访问权限和激活状态的“开始”菜单

到此，操作员就可以通过键盘进行实际操作，可以操作的种类和数量取决于登录用户权限。

9.2.3.2 退出3050控制器

风机在检修结束后，一定要退出3050控制器，操作如下： （1）可用组合键“Ctrl”+“Esc”从任意子菜单回到主菜单。 （2）按键F10或者F5直至回到“Start”菜单。

（3）将光标移至“Active status released” 行，按“Enter” 键，激活状态被取消，同时“Active status released” 将会变成“Requiring active status” 。

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（4）将光标移至“Access rights”行 ，并按“Enter”键两次，访问权限被取消。

只要激活状态和访问权限还没有被重置，就不能够从集控中心操作风机。 9.3 从3050控制器调出运行参数 9.3.1 菜单结构介绍

登录3050控制器后，最开始看到的界面是开始菜单（Menu“Start”）。开始菜单显示风机当前运行状态，此外，还一共有10个主菜单可以显示运行参数： （1）状态菜单Menu“Status”

显示运行时间、起机次数、历史数据、风机各部件参数值如温度、压力等。 （2）电网菜单Menu“Grid”

显示电压、电流、频率、相位差、电压和电流的峰值等。 （3）参数菜单Menu“Parameter”

只限于高级维护人员，显示所有部件的控制参数、运行参数、保护参数。 （4）状态代码菜单Menu“Status code list”

显示最近的100条状态代码。

（5）状态计数菜单/Menu“Status counter”

统计从上一次系统状态计数器清零后，所有状态代码发生的次数。 （6）事件计数菜单Menu“Event list”

显示最近的100条事件记录。 （7）权限登陆菜单/Menu“Access list”

显示最近的100条权限登陆信息。 （8）硬件序列号菜单/Menu“Serial number”

显示所有控制器的序列号。

（9）数据记录菜单/Menu“Data log control”

风机数据记录控制菜单。 （10）维护菜单/Menu“Service”

维护人员维护风机时，手动操控设备使用。 9.3.2菜单操作

（1）过F5与F10键向左或向右滚动显示器上显示的菜单。 （2）光标可以按行移动，F9（向下）F4（向上）。

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（3）按“Enter”键以访问一个菜单，按“ESC”键以离开此菜单。 （4）如果进入一个菜单的子菜单，光标会显示为方块状。

（5）进入一个菜单之后，会短暂显示菜单的名称。如果是第一个访问菜单，光标停在首行的开头；如果之前访问过，光标停在上次访问所在的位置。

图 49 菜单结构示意图

9.3.3 开始菜单显示

在登陆之前，风机最重要的当前运行参数已经在开始菜单中显示出来了。

图 50 开始菜单中的风机当前运行参数

（1）风机运行状况“G”代表连接发电机与电网相连。 （2）当前输出功率。 （3）当前风速。 （4）当前转子转速。 （5）当前发电机转速。

（6）叶片角度以及当前转矩占额定转矩的百分比。 （7）风机运行状况。

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9.3.4 显示错误菜单

9.3.4.1通过操作参数“Status”打开子菜单“Error result”此菜单包含了所有运行状态参数。

图 51 菜单“error result”

子菜单“error result”包含了以下的状态编码信息 （1）访问权限/Access rights

复位该故障所必须的访问权限。 （2）复位等级/Reset level

故障复位等级：自动、手动、远程 。 （3）制动系统Brake program

当前运行的制动程序。 （4）偏航程序/Yaw program

当前运行的偏航程序。 （5）警报/Alarm call

警报将被发送/不被发送。 （6）密码等级/Password level

故障需要的最高访问权限。 （7）复位等级/Reset level

故障需要的最低的复位权限。 （8）制动等级/Brake level

故障对应的最高制动等级。 （9）偏航等级/Yaw level

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