湘电风能各类机型安全策略分析报告

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1、湘电风能各类机型安全策略分析报告1.安全系统一般说明安全系统的主要功能是维持风机安全，避免风机出现倒塌及部件损坏。在发牛故障、外部条件达到运行极限、或者按下急停按钮时使叶片回到顺桨位置。対于湘电风能的2MW系列风机來说，安全系统都是基于全范围内变桨的控制系统，在主轴上有一个液压机械刹车，但是这个刹车主要不是用于安全目的，它是用于轮毂维护使用。每个叶片的全范围变桨使用一个变桨电机和齿轮箱以及变桨轴承作为变桨传动装置。2.各机型安全策略分析2・1・XE72-2000风力发电机组（使用直流变桨系统）2.1.1基本说明对于XE72-2000风力发电机组，安全策略的

2、激活是通过事件或者独立的超速器件或看门狗检测部件来实现，事件分为信息，T1类故障，T2类故障和警告，T1类故障使用驱动器变桨，T2类故障激活紧急变桨，信息是提示维护人员风机出现了正常运行以外的其它状态，警告是表示风机某些部件或者传感器出现了问题，暂不影响运行，但维护人员在做其它维护或者故障处理时应将警告事件处理完，其变桨运行示意图如下：图1XE72-2000紧急变桨和正常变桨运行示意图XE72风机的安全系统包括两个，第一个安全系统使用一个直流伺服驱动器作为每个直流伺服电机的供电装置。第二个安全系统使用电池作为每个直流伺服电机的供电装置。两个系统的切换功能通

3、过一个紧急控制模块来实现，每个叶片有一个紧急控制模块，每个紧急控制模块可以监控PLC输出的看门狗信号以及独立的超速信号。看门狗信号如果丢失吋I'可超过1.5s（看门狗周期为300ms）,或者超速开关激活，该模块会控制接触器切换，使变桨电机由驱动供电切换到后备电池供电，保证叶片由工作位置变桨到顺桨位置。第二个安全系统的优先级高于第一个安全系统，即如果风机触发了第一个安全系统，此时又触发了第二个安全系统，则会使用后备电源直接连接到变桨电机收桨到限位开关位置。2.1.2第一个安全系统每个叶片的笫一个安全系统使用的变桨驱动系统由一个伺服驱动器、变桨齿轮箱和一个电气

4、直流伺服电机组成。变桨角度编码器和变桨电机速度编码器作为控制反馈。变桨执行装置（齿轮箱和伺服电机）与第二个安全系统共享，伺服驱动、角度编码器和速度编码器用來正常发电变桨和笫一个安全系统。笫一个安全系统需要所有的这些部件，并与PLC里的位置控制算法相结合跟变桨驱动形成一个主■从控制环路。位置控制算法作为一个主环來执行并且根据一个预测计算來控制叶片到目标位置（位置控制使用常速率变桨到顺桨位置），它使用实际的位置值作为反馈，每个叶片变桨电机速度给定作为伺服驱动的输入。伺服驱动器作为从坏来执行，主要根据位置控制算法來控制变桨电机速度设定，它使用变桨电机速度编码器作

5、为反馈值，脉宽调制电机驱动电流作为输出。笫一个安全系统的变桨速度设定为4度/秒（由于72驱动力矩过小，经常报变桨不同步故障，后改为3度/s）。停机位置为待机位置。笫一个安全系统在风机PLC检测到一个故障并且安全系统正常的情况下激活。激活笫一个安全系统的严重故障包括：风机运行时超出风机设计范围，一个或多个控制设备发生故障，安全系统中非常重要的一个或多个关键传感器出现故障。2.1.3第二个安全系统用于每个叶片的第二个安全系统由三个168Vdc电池及对应的电池充电管理器、两个限位开关、变桨减速箱和变桨直流伺服驱动电机组成。变桨执行装置（齿轮箱和伺服电机、变桨轴承

6、）与第一个安全系统共享，电池和电池充电管理器仅为第二个安全系统所独有。在发生以下情况时，第二个安全系统会被激活：•PLC程序进入死循环，或者没有反应•电网故障•紧急按钮按下或400V供电中断•独立超速保护继电器检测到超速•PLC远程I/O故意撤销看门狗信号，以激发第二个安全系统，即T2类事件。（例如驱动故障、叶片误差或者编码器故障）•振动故障在发生紧急故障吋，叶片顺桨变桨最大速率为6。/s,停机位置为限位开关位置。当叶片达到顺桨位置吋，限位开关（顺桨开关/末尾开关）使紧急继电器断开电池给伺服电机的供电，当到达顺桨位置时，变桨电机刹车落下以使叶片保持在限位开

7、关位置。最后还有一个缓冲器以确保叶片停止转动。一个超速传感器电路完全与第一个安全系统独立，在第一个安全系统错误的情况下检测超速并激活一个紧急故障。这个超速传感器是基于一个独立传感器，通过安装在轮毂滑环上的一个磁极来测量轮毂转速，并配合一个超速继电器可以使紧急接通电池。智能电池管理单元分别单独给168Vdc的紧急电池包充电。2.1.4第二个安全系统的测试在正常运行且没有电网故障并且也没有PLC故障或者电机驱动故障情况下，第二个安全系统不会触发。这个情况也许会持续很长的时间，可能超过几个月不使用电池包。经常间隔的测试这个系统可以避免笫二个安全系统在需要保证风力

8、发电机组安全的时候发生故障。每192个小时移除看门狗信号，连接变桨