SWT-4.0-130风机液压及变桨系统技术培训 本文简介：
**SWT-4.0-130机型风机液压及变桨系统培训编写：****2019年3月5日目录一、概述1二、电动变桨的原理及应用2三、液压变桨系统的原理与结构3四、液压变桨系统和电动变桨系统的对比分析4五、SWT-4.0-130变桨系统介绍55.1.风机变桨调节的两种工况55.2.液压变桨系统65.2.1
SWT-4.0-130风机液压及变桨系统技术培训 本文内容：
**SWT-4.0-130机型
风机液压及变桨系统培训
编写：**
**
2019年
3月5日
目录
一、
概述
1
二、
电动变桨的原理及应用
2
三、
液压变桨系统的原理与结构
3
四、
液压变桨系统和电动变桨系统的对比分析
4
五、
SWT-4.0-130变桨系统介绍
5
5.1.
风机变桨调节的两种工况
5
5.2.
液压变桨系统
6
5.2.1.
液压变桨系统的结构
6
5.3.
主要设备参数
7
5.3.1.
变桨轴承润滑采用中央润滑系统
7
5.3.2.
变桨液压润滑采用液压油系统
7
5.3.3.
主液压站电机
8
5.3.4.
主液压站油泵
8
5.4.
基本操作
8
5.4.1.
变桨轴承润滑
8
5.4.2.
更换轮毂中以及变桨的液压油
8
5.4.3.
检查蓄能器
(106A)
和
(106B)
上的预压力
9
5.4.4.
重新给蓄能器加注氮气
10
5.4.5.
检查阀门
(103)
和
(120)
10
5.4.6.
检查阀门
(119)
和
(109)
11
5.4.7.
检查阀门
(116)
和加压阀
(26)
12
5.4.8.
检查压力传感器
(107)
12
5.4.9.
叶片的偏置校准
12
5.5.
常见故障
13
5.6.
技术图纸
15
六、
高速刹车
17
6.1.
辅助液压设备（高速轴刹车系统）
18
6.2.
建压曲线
18
6.3.
正常停机，抱闸抱死
19
6.4.
紧急停机时
19
6.5.
高速刹车的优点
20
一、
概述
并网型风力发电机组是将风的动能转换成机械能，再把机械能转换成电能并入电网。由于风速随时发生变化，因此长期运行在野外的风力发电机组承受着十分复杂恶劣的交变载荷。所以风力发电机组各个部件的疲劳强度、材料结构和控制策略是影响风力发电机组寿命的主要因素。
叶轮是扑捉风能的关键部件，叶轮是由叶片和轮毂组成。叶片具有空气动力外形，在气流的作用下产生力矩驱动叶轮转动，通过轮毂和主轴将扭矩传递到齿轮箱增速来驱动发电机，再经过变流器把电压转换成和电网电压频率，幅值和相位完全一致后经箱变并入电网，由此完成能量的变换。变桨控制系统通过控制对叶片的迎风角度能够获取更多的风能，并减小因阵风引起的载荷，因此取得了广泛应用。
变桨系统能够控制发电机转速使其跟踪风速变化，时刻跟踪风能利用系数Cp，通过对变桨系统的控制可以对输出扭矩和功率进行控制，保持最佳功率曲线。变桨距控制系统通过控制连接在轮毂轴承机构转动叶片来控制叶片桨距角，由此来减小翼型的升力来控制叶轮的转速达到控制输出扭矩和功率的目的。变桨距系统可根据风速连续调节叶片的桨距角，以便达到在额定风速以上能够保持输出功率恒定的的目的。一般在额定风速以下，叶片的启动桨距角是87度左右，当风力发电机在启动的过程中桨距角逐渐向0度方向转动，此时气流在轮毂上产生的提升力逐渐增加，叶轮越转越快，当达到额定转速时风机并网运行，所以控制叶片的桨距角是变桨控制系统的关键。
二、
电动变桨的原理及应用
电动变桨控制系统实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角，使输出功率保持在额定状态。下面是以金风GW-1500兆瓦机组电动变桨系统分析为例，变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流回路，由逆变器为变桨电机供电，变桨电机采用交流异步电机。每个叶片的变桨控制柜，都配备一套由超级电容组成的备用电源，超级电容储备的能量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以7°/s的速率，从0°顺桨到87°。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套变桨电控系统正常工作。
电动变桨执行机构就是利用电动机驱动固定在轴承上叶片来达到对桨距角调节的目的。这种变桨系统结构紧凑、控制灵活、动作可靠，不存在液压执行过程中的非线性、漏油、卡塞等现象。电动机变桨距控制机构可对每个叶片上伺服电机进行单独调节，直接对叶片的桨距角进行控制。旋转编码器将桨距角的变化反馈给控制系统单元，针对风机变桨系统主要部件的介绍：
控制柜内部电源及控制检测部分：
开关电源：将来自滑环传递的50HZ线电压（三相）交流电输入转换为直流电输出。
变桨变频器：将直流电转换成三相频率可变的
交流电，驱动变桨电机。
超级电容：变桨系统的备电系统。
变桨控制模块：PLC控制单元，接收外部数字量、模拟量信号，对执行部件发送指令。
三、
液压变桨系统的原理与结构
液压变桨距的控制原理就是控制系统通过检测信号驱动液压系统，使液压系统变桨缸直接运行，从而通过一个运动装置将直线运动变为圆周运动，来推动带有轴承的叶片转动，实现调节桨距角的目的。对于小功率的风力发电机一般采用统一变桨控制，也就是说利用一个液压执行机构控制整个风机的所有叶片变桨，但对于大功率风力发电机采用独立变桨机构，每个液压执行机构去单独控制每个叶片的桨距角达到控制的准确性和一致性。机组一旦发生故障，这种设计可以有效地使风力发电机从满载过渡到安全状态，实现叶片的顺桨停机，从而保护了机组的安全。
风力发电机组上安装有检测风速的风速仪、检测风向的风向标的侧风传感单元（windspeed
sensor），在正常检测过程中，它测量外界风速后后将风速信号转换成4-20A电流传送给中央控制系统（PLC
system），控制单元根据风速信号经过和内部设定好的程序对比，将对比后的执行数据以电压信号的形式传递到液压系统中的比例电磁换向阀（Proportional
valve）两端执行换向功能，这个电压的峰值为-10v/+10v，比例换向阀根据给定电压的大小，决定其阀芯开口度的大小来决定变桨过程中液体压力的大小，从而推动液压缸动作来执行变桨角度的变化，在整个的变桨过程中还有另外一个检测信号和反馈元件起到作用，它就是变桨油缸中的安装的位置位移传感器（Stroke
sensor），它可以检测油缸行程的准确位置，这种微脉冲位置传感器通过定位磁环移动行成有效的磁场，进行对液压缸活塞位移的有效距离检测，并将检测的信号传递到PLC控制系统进行相应的对比，从而准确的决定和验证叶片角度与当时风速是否在设定的最佳状态下。当外界风速接近风机的极限生存风速时，PLC控制系统对风速进行对比，进入停机状态，以达到保护风机的作用。
四、
液压变桨系统和电动变桨系统的对比分析
液压变桨系统与电动变桨系统相比，液压传动的单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大并且无需变速机构，在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。由于桨叶是在不断旋转的，必须通过一个旋转接头将机舱内液压站的液压油管路引入旋转中的轮毂，液压油的压力在20MPa左右，因此制造工艺要求较高，难度较大，管路也容易产生泄漏现象。液压系统由于受液压油黏温特性的影响，对环境温度的要求比较高，对于在不同纬度使用的风机，液压油需增加加热或冷却装置。
下面列出电动变桨系统和液压变桨系统在实际应用过程中出现的问题：
桨距调节：在桨距调节方面电动变桨系统调浆速度反应更快，液压变桨系统启动扭矩大。
结构性能方面比较：液压变桨系统的液压系统在低温情况下，蓄能器储存能量减小蓄能器储存的能量通过压力容易实现检测。电动变桨系统在低温下蓄电池储存能量降低快，对蓄电池反复的充放电池寿命会受影响。
使用寿命：液压系统主要损耗件蓄能器的使用寿命大约6年，电动变桨系统的背电系统的使用寿命大约5年。
外部配套需求：液压系统占用空间较小，轮毂及轴承相对较小。无需对齿轮进行润滑，减少了集中润滑点。电动变桨系统占用空间大，需要对轴承进行润滑。
环境清洁：液压变桨轮毂容易漏油，造成轮毂和机舱内部油污。电动变桨轮毂内部清洁。
五、
SWT-4.0-130变桨系统介绍
5.1.
风机变桨调节的两种工况
风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。风机开始启动时桨叶由82°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到82°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。
5.2.
液压变桨系统
液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。
5.2.1.
液压变桨系统的结构
变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。
图1
控制原理图
液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。
图2
液压原理图
5.3.
主要设备参数
5.3.1.
变桨轴承润滑采用中央润滑系统
润滑剂
Shell
Rhodina
BBZ
第一次更换间隔时间
一年
定期更换间隔时间每年
数量12.1
kg
5.3.2.
变桨液压润滑采用液压油系统
滑剂MOBIL
DTE
13M
/
Castrol
HyspinAWH-M32
第一次更换间隔时间运行五年后更换液压油
定期更换间隔时间
齿轮油必须每五年更换一次。
数量
约
400
L
5.3.3.
主液压站电机
厂家SIEMENS
型号1LE15031EB490JA4-Z/UD
额定电压400
V
额定功率22
KW
转速1470~1765
rpm
5.3.4.
主液压站油泵
厂家BUCHER
压力320/100
bar
流量025/026
cm3/U
5.4.
基本操作
5.4.1.
变桨轴承润滑
检查叶片轴承中的密封件是否有裂纹和污染，当加入新的润滑脂时必须使用易用型油脂泵，目视检查中央润滑系统中的所有软管、配件、分配块和泵设备是否有泄露（叶片A、B和C）,不要添加过多的润滑脂，最大添加油位参见泵上的标签所示。
5.4.2.
更换轮毂中以及变桨的液压油
当更换液压油时，确保所有的油都被更换。在加注液压油之前，必须采用一个3-微米高效过滤器对其进行过滤。**风力发电公司用塑料容器交付的油都已经预过滤了。
程序
：
2
将所有三个叶片变桨到停止位置，使风力发电机停止运转，然后安装风轮锁定装置和所有三个浆距锁定装置。
2
取下所有三个叶片上阀门
(103)、(116)
和
(120)
的阀塞。
2
球阀
(27)
旋转到“检修”位置。
2
打开液压槽的泄油阀，排出一半的油。
2
将所有三个叶片上的球阀
(117)
旋转到“检修”位置，清空所有三个蓄电池。每清空一个蓄电池后，都要检查油槽中的油位。如果油槽中有油，排出油至最低标记位置。
2
取下变桨泵站上的液位传感器，但塞上插塞。将浮标放置在不会导致发生传感器错误的位置。
2
排出变桨泵站中的所有油。
2
更换各种过滤器。
2
将所有三个叶片上的球阀
(117)
旋回到“运行”位置。
2
取下连接旋转接头和管道的回油软管，变桨泵站连接在此管道上。
2
通过回油软管重新注入新的液压油（参见润滑章节）。
2
安装阀门
(103)、(116)
和
(120)
的阀塞。
2
在手柄
菜单
24（MENU
24
）
中将一个叶片的浆距角设置到5°，使其变桨到运转位置。通过这种方式，汽缸中的液压油被排出到已移除的回油软管中。
2
将该叶片重新变桨到停止位置。对其余两个叶片执行同样的程序。
2
当所有三个汽缸已变桨到运转位置并重新回到停止位置后，将回油软管重新安装到管道上。
2
检查轮毂中所有三个蓄电池的压力，然后取下浆距锁定装置。
2
检查变桨泵站的油位是否介于观察镜的最低标记和最高标记之间。
2
重新安装油槽的液位传感器。
2
激活制动器三次给制动钳排气。
5.4.3.
检查蓄能器
(106A)
和
(106B)
上的预压力
程序：
2
将阀门
(108)
和
(128)
设置到“检修”位置。
2
将液压泵站上的阀门
(27)和
(14)
设置到“检修”位置。
2
将阀门
(117)
设置到“检修”位置使蓄能器减压。
2
在测试嘴
(111)
上安装压力计，检查系统是否减压
(0
bar)。
2
等待15分钟，让蓄能器中的气体与蓄能器外壳的温度变得一样。
2
用压力计测量氮气压力（20°C
时为
125
bar
±
5
bar）。
2
测量蓄能器外壳的温度，校正蓄能器的预压力。
2
如有必要，加注氮气。
2
如果压力低于
88
bar，更换蓄能器。
2
将检修阀
(117)
设置到“运行”位置。
2
将阀门
(27)
和
(14)
设置到“运行”位置。
2
将阀门
(108)
和
(128)
设置到“运行”位置。
5.4.4.
重新给蓄能器加注氮气
程序：
2
将氮气瓶上的软管安装到
Olear
预载装置上。
2
在Olear
预载装置和蓄能器之间安装测试软管。
2
加注氮气过程中，小心打开氮气瓶上的旋阀。
2
当达到所需的压力时，关闭氮气瓶上的旋阀。
2
安全紧固蓄能器上的盖塞。
蓄能器上的盖塞
5.4.5.
检查阀门
(103)
和
(120)
每次在一个叶片上执行该程序。其他两个未测试叶片上的浆距锁定装置必须接合。
程序：
2
将阀门
(108)
和
(128)
设置到“运行”位置。测试过程中叶片将变桨。
2
在手持终端中，进入菜单24>屏幕6（MENU
24
>
screen
6）。
2
将叶片变桨到运行位置，等待直到泵停止运行。
2
取下阀门
(119)
和
(109)
上的阀塞。
2
取下阀门
(103)
上的阀塞。
结果：叶片必须变桨到停止位置。
2
设置浆距角为
88°。当浆距角到达
88°
时，重新安装阀门
(119)、(109)
和
(103)
上的阀塞。
2
将叶片变桨到运行位置，等待直到泵停止运行。
2
取下阀门
(119)
和
(109)
上的阀塞。
2
取下阀门
(120)
上的阀塞。
结果：叶片必须变桨到停止位置。
2
设置浆距角为
88°。当浆距角到达
88°
时，重新安装阀门
(119)、(109)
和
(120)上的阀塞。
5.4.6.
检查阀门
(119)
和
(109)
每次在一个叶片上执行该程序。其他两个未测试叶片上的浆距锁定装置必须接合。
阀门
(109)
和
(119)
作为阀门
(102)
的密封件。阀门
(102)
在关闭位置不是非常紧。
程序：
2
在手持终端中，进入菜单24>屏幕6（MENU
24
>
screen
6）（变桨位置/基准）。
2
松开阀门
(109)
和
(119)
阀塞上的螺钉。
2
键入
0（零度）作为新的变桨位置。
2
启动泵。
2
按下
Enter。
结果：叶片开始变桨到
0°。
2
当叶片开始变桨到
0°时，取下
阀门
(119)
上的阀塞。
结果：当取出阀塞时，叶片必须立即停止。
2
将叶片变桨到停止位置，88°。
2
一旦叶片变桨到停止位置，重新连接阀门
(119)
的阀塞。
2
对阀门
(109)
执行相同的程序。
5.4.7.
检查阀门
(116)
和加压阀
(26)
压力阀
(26)
需要预先施加
3.3-3.5
bar
的压力，否则会损坏。如果阀门(27)
位于“检修”位置，则预压
力已经下降，不能再测量。
程序：
2
检查阀门
(27)
是否位于“运行”位置。
2
将叶片变桨到运行位置
(0°)。
2
在测试嘴
(113)
上安装压力计。
2
激活机舱中的紧急停止按钮。
2
当叶片位于停止位置时，测量压力是否为
3.3-3.5
bar。
2
将紧急停止按钮复位，对其他两个叶片执行相同的程序。
5.4.8.
检查压力传感器
(107)
程序：
2
将阀门
(108)
和
(128)
设置到“检修”位置。
2
在测试嘴(111)上安装压力计。
2
启动泵，比较压力计上显示的压力值和手持终端中菜单24
>
屏幕
10（Menu
24
>
screen
10）上显示的压力读数。
2
将阀门(108)和(128)设置到“运行”位置。
1．
对其他两个叶片执行相同的程序。
5.4.9.
叶片的偏置校准
偏置校准从轮毂中杆
(0°)
的一个位置标记和板式叶片上的一个小金属箭头（用于检查浆距角的箭头）开
始。
程序：
2
在手持终端中，进入菜单24>屏幕9（MENU
24
>
screen
9）。使用箭头键选择叶片A、B
或C，按下
ENTER
开始校准
2
使用右/左箭头使叶片精确变桨到
0o
位置。调节增量可以使用上/下箭头进行调节。
2
当叶片精确处于
0o
位置时，按下
ENTER。
2
再次按下
ENTER。现在变桨编码器重置为
0°。然后，叶片变桨呈
60°。调整叶片直到变桨编码器（显示在
AE
附近的图中）显示为
60.0°。
2
当叶片角度调节为
60°
时，按下
ENTER，开始校准下一个叶片。
2
重置风力发电机，在菜单24>屏幕7（MENU
24
>
screen
7）中目视检查叶片位置。
5.5.
常见故障
常见故障
处理方法
叶片x
MTS传感器没有反馈
1、叶片x油缸编码器损坏
2、编码器线损坏
3、A6柜501-K1的x16/x17/x18没有输出
运行中变桨x跟踪
1、叶片109，119阀损坏
2、108阀、128阀未在运行位置
变桨pawlX反馈作业
1、叶片x变桨棘爪损坏
2、A6柜501-K2的X36/X37/X37没有输出
3、变桨棘爪位置传感器松动
轮毂压力高
1.用压力表连接主液压站测压点18，操作手柄变桨，发现压力值跳变
2.断掉机舱230v，卸掉主液压站压力，再次测量发现蓄能器70压力值异常，
3，更换蓄能器后测量蓄能器压力为164bar，变桨收桨时主液压站状态正常无异响，
变桨阀错误、阀门支持电压太低
检查发现506-F6开关跳开，开关容量小，更换开关
5.6.
技术图纸
六、
高速刹车
6.1.
辅助液压设备（高速轴刹车系统）
6.2.
建压曲线
2
正常空转，抱闸松开状态。
2
方向阀201、211、215、216全部得电闭合，油路不通。
6.3.
正常停机，抱闸抱死
2
方向阀211失电，方向阀201、253得电，5秒后方向阀215、216打开。
2
快速停机时，刹车实现后2秒后方向阀215、216打开。
刹车压力为65Bar。
6.4.
紧急停机时
2
有电：方向阀215、216失电打开，方向阀201、211、253得电，实现刹车。
2
无电：方向阀211、215、216全部失电打开，依靠压差实现刹车，35秒后风机空转。
6.5.
高速刹车的优点
2
阻尼孔与蓄能器使刹车更平滑
2
双蓄能器可靠保护
2
多方向阀适应不同制动情况
2
2
SWT-4.0-130风机液压及变桨系统技术培训 本文关键词：技术培训，风机，液压，系统，SWT
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