第一篇：局部通風機的供電方式及風電瓦斯電閉鎖

局部通風機的供電方式及風電瓦斯電閉鎖

金源礦井按突出礦井設計，根據《煤礦安全規程》的規定，高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面正常工作的局部通風機必須配備安裝同等能力的備用局部通風機，并能自動切換。正常工作的局部通風機必須采用三專（專用開關、專用電纜、專用變壓器）供電；備用局部通風機電源必須取自同時帶電的另一電源，當正常工作的局部通風機故障時，備用局部通風機能自動啟動，保持掘進工作面正常通風。

正常工作和備用局部通風機均失電停止運轉后，當電源恢復時，正常工作的局部通風機和備用局部通風機均不得自行啟動，必須人工開啟局部通風機。

掘進工作面正常工作的局部通風機設置了風電、瓦斯電閉鎖開關，從而使局部通風機供風的地點實現風、瓦斯電閉鎖，保證當掘進工作面瓦斯超限或正常工作的局部通風機停止運轉、以及停風后，能切斷掘進工作面停風區內全部非本質安全型電氣設備的電源。正常工作的局部通風機故障，切換到備用局部通風機工作時，該局部通風機通風范圍內應停止工作，排除故障；待故障被排除，恢復到正常工作的局部通風后方可恢復工作。使用2臺局部通風機同時供風的，2臺局部通風機都必須同時實現風電瓦斯電閉鎖。

每10天至少進行一次甲烷風電閉鎖試驗，每天應進行一次正常工作的局部通風機與備用局部通風機自動切換試驗，試驗期間不得影響局部通風，試驗記錄要存檔備查。

使用局部通風機通風的掘進工作面，不得停風；因檢修、停電、故障等原因停風時，必須將人員全部撤至全風壓進風流處，并切斷電源。

恢復通風前，必須由專職瓦斯檢查員檢查瓦斯，只有在局部通風機及其開關附近10m以內風流中的瓦斯濃度都不超過0.5%時，方可由指定人員開啟局部通風機。

第二篇：【031】“風、瓦斯電閉鎖”定期實驗記錄

煤礦“ 風、瓦斯電 閉鎖”定期實驗記錄 日期 設備名稱 設備型號 實驗情況 負責人 使用地點

第三篇：雙風機、雙電源、自動切換及瓦斯、風電閉鎖技術

雙風機、雙電源、自動切換及瓦斯、風電閉鎖技術 在東龐礦瓦斯涌出異常區掘進工作面的應用與改造

張智峰1

白勝民2 摘要：

關鍵詞：

近年來，隨著礦井先進技術設備的引進，生產能力的增加，生產水平的延伸，東龐礦自2000年以來多處出現高瓦斯異常涌出區，北翼六采區、2603、2604、2605、2606、2607工作面，九采區2900軌道下山、2900皮帶下山、2900北翼輔助軌道下山掘進期間平均瓦斯絕對涌出量超過2.5m3/min，由此，可見東龐礦正處于低瓦斯礦井向高瓦斯礦井發展的過渡時期，據國家煤礦安全監察局統計，低瓦斯礦井爆炸突出約占總瓦斯爆炸次數的60%以上，而掘進發生瓦斯爆炸的次數占80%以上。針對上述嚴峻的形勢，東龐礦通過不斷技術創新改造，在掘進、通風、機電技術方面積累了一套極為完善的驗收，基本形成了掘進安全裝備系列化，以2607軌道巷掘進采用雙風機、雙電源和風機自動切換及風電、瓦斯電雙閉鎖技術為實例，杜絕了瓦斯爆炸事故，該技術的應用與改造經驗，以其所有借鑒。

1、工作面概況

2607工作面位于二水平六采區，主采2#煤層。上部為已采的2603采空區，左右兩側為實體煤，2607為傾斜布置開采的傾斜長壁綜采工作面，傾斜掘進長度800米，工作面斜長165.5m，煤層平均厚度約4.3米，煤層傾向4--16度，可采儲量為86.4萬噸。

工作面平均瓦斯絕對涌出量超過2.5m3/min，煤塵爆炸指數為33.72--34.86%，具有爆炸性，2#煤層屬于二類自燃三類可能自燃煤層，自燃發火期為12--18個月，煤層具有自燃傾向性。

巷道均采用錨梁網沿為煤層頂板支護，規格寬×中高=4.5×3.5m，供風距離1000m ,經計算局扇風量不得小于550m3/min。

2、雙風機、雙變頻器選型及配套風機控制 2.1雙風機的選型交頻選型 根據風量計算，2607軌道巷采用的兩臺2BZK--NO6-3/60對旋軸流式局部通風機供風一臺，一臺備用，設一趟直徑800mm高強度柔性風筒，利用雙級變頻器調節風量，滿足工作面風理要求。實現節能降耗延長電機使用壽命。

（1）風機主要技術參數：ZJT-30型隔爆兼本安智能變頻調速。電機功率（KW）30×2

全壓效率%>80 全風壓（Pa）900--650

噪音dBA<85

風量m3/min 625--350

風筒直徑（mm）800 轉速（r/min）2950

單級送風距離（mm）2500；

雙級送風距離（mm）3500。外形尺寸 長×寬×高： 2860×786×1060（mm）

質量（kg）1340（2）變頻帶器主要參數 2.2風機控制開關選型

根據《規程》規定“低壓電動機的控制設備應具備短路、過負荷、單相斷路、漏電閉鎖保護裝置”和電機功率30kw，風機控制開關選用邢臺金牛電控設備廠生產的QBZ-80D開關。

變頻調速裝置和QBZ-80D開關的推廣使用，延長了電機的使用壽命，大大降低了燒電機造成停風瓦斯積聚事故。

3、雙電源自動轉換及專線加裝試驗開關 3.1雙電源供電設置

專用雙源的實現方法為，一路為風機專用線路即從專用高壓開關變壓器_專用風機饋電開關_風機控制開關，另一路由本工作面低壓動力電源提供，應注意的是采區變電所高壓側其動力電源與風機專用電源不在同一進線上，即在高壓側就采用雙路，以便減少高壓故障引起大面積停電事故。當專用線路任一風機停止運轉將自動切換到同等供風能力的風機，時間約3--5秒，繼續向工作面供風。備用風機的電源接在閉鎖開關的主風機的電源由專線供電為正常掘進供風。

3.2風機供電自動切換裝置（如圖）3.3局部通風機專線加裝試驗開關

為避免每天試驗檢漏繼電器引起風機專線停電，采用和風機專用饋電并聯一個同等型號的試驗開關，實現風機專線不停電，不停風。

4、風電、瓦斯電閉鎖安全監控系統設置 該工作面主局部通風機執行風電、瓦斯電雙閉鎖，備用風機不執行。實現雙閉鎖的方法：采用KFD-3型井下分站，及配套的風機開停傳感器（KJC-90型電氣設備開停傳感器）和KG9701型智能低濃度沼氣傳感器和KDD-1型遠程斷電儀與閉路開關進行聯鎖，實現雙閉鎖。（如圖）

KFD-3型井下分站是KJ90煤礦給監控系統的主要配套設備，具有數據采集、存儲、處理、顯示、斷電控制、紅外遙控及遠距離通訊等功能，該分站的電源接在風機專用線路的電源側。

KTC-90型電氣設備開停傳感器是利用磁感應原理，通過測定風機負荷電纜周圍磁場有無，間接測量風機的開停工作狀態，KG9701型智能低濃度沼氣傳感器可以連續自動地將沼氣濃度轉換成標準電信號，輸給分站，并且有就地顯示沼氣渡度，超限聲光報警斷電功能，測量范圍0-4.0%CH4 4.2礦井安全監控系統

利用KJ90與KFD-3井下分站以及配套設備形成礦井安全監控系統，按程序系統具有時實、監測瓦斯濃度變化，風機運轉狀態以及按設定進行報警、顯示、存儲、打印、報表等功能，該系統將國際先進的傳感技術與計算機技術應用到通風上，給整個系統的通風安全水平帶來了質的飛躍，保證了礦井掘進期間的安全生產。

5、安全技術措施 5.1設計要求：

雙風機、風電、瓦斯電閉鎖以及KJ90的配套設備等，由通風部門設計，設計中要有監測設備布置圖、供電系統圖和風電、瓦斯電閉鎖系統圖，圖中要有明確的設備編號、型號、要有明確的探頭報警濃度、斷電濃度、復電范圍及復電濃度等。

5.2驗收試驗

局部通風機及監控設施必須在開掘工作面開口施工前進行驗收，否則嚴禁運轉使用。局部通風機及監測設施安裝完畢后，通風區應立即提出申請，由調度室組織，通風區、安檢科、機電科、動力科等有關職能科室和采掘開施工單位共同參加進行驗收。做好驗收和試驗記錄，并填報“東龐礦高瓦斯地區風電、瓦斯電閉鎖的試驗報告”。驗收和試驗記錄中必須有：風機及儀器的安裝地點、型號、功率、編號、驗收試驗人員、驗收試驗內容、存在的問題等內容。未經驗收或驗收不合格的風機及監測設備，應立即進行整改，否則不得投入正常使用。

由安檢科組織。調度室、通風區、動力科等生產單位參加，每周必須對風電、瓦斯電閉鎖進行一次試驗，并校核其精度，報警情況等，檢驗人升井后，填寫工作記錄，存檔備查。

兩臺局部通風機同時向一個掘進工作面供風的，各臺局部通風機必須同時與工作面電源連鎖。即當任何一臺局部通風機發生故障停止運轉時，必須立即切斷工作面電源。當主局部通風機發生故障停機，副局部通風機投運后，工作面禁止進尺作業，只有當主局部通風機故障排除并恢復正常運行后方可進行進尺作業風機故障的排除或更換風機工作必須在8小時內完成。

6.結語

東龐礦通過對瓦斯涌出異常區掘進工作面實行“雙風機、雙電源、風機電源自動切換、三專兩鎖技術”以及利用KJ90 配套設備與全礦的安全監控系統（調度室）聯網將瓦斯濃度，風機運行狀況、斷電、復電等參數進行實時監視，并能隨時打印出來，實現了掘進工作面的安全生產，特別是為低瓦斯礦井向高瓦斯礦井過渡時期出現的瓦斯涌出異常區掘進工作面在瓦斯機電治理上提供了可供借鑒的成功經驗。

作者簡介：張智峰（1958—）。男，河北威縣人，河北金牛能源股份有限公司東龐礦安檢科副科長，助理工程師。

第四篇：風電基礎知識

葉輪

風電場的風力機通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費用，但這是有代價的。對于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉速就要快些，這樣就會導致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復雜，因為葉片掃過風時，速度是變的，為了限制力的波動，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉平面內向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動運動，在每周旋轉中會明顯的減少由于陣風和剪切在葉片上產生的載荷。

葉片是用加強玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強化塑料（CFRP）、鋼和鋁構成的。對于小型的風力發電機，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對于大型風機，葉片特性通常較難滿足，所以對材料的選擇更為重要。

世界上大多數大型風力機的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設施及世界范圍內消費品的方法一樣。其過程需要很高的技術水平才能得到理想的結果，并且如果人們對重量不太關心的話，比如對于長度小于２０米的葉片，設計也不很復雜。不過有很多很先進的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預浸片材中，使用高性能樹脂，如控制環氧樹脂比例，并在高溫下加工處理。當今，出現了簡單的手工鋪放聚脂，通過認真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

偏航系統

風力機的偏航系統也稱為對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。

小微型風力機常用尾舵對風，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

中小型風機可用舵輪作為對風裝置，其工作原理大致如下：當風向變化時，位于風輪后面兩舵輪（其旋轉平面與風輪旋轉平面相垂直）旋轉，并通過一套齒輪傳動系統使風輪偏轉，當風輪重新對準風向后，舵輪停止轉動，對風過程結束。

大中型風力機一般采用電動的偏航系統來調整風輪并使其對準風向。偏航系統一般包括感應風向的風向標，偏航電機，偏航行星齒輪減速器，回轉體大齒輪等。其工作原理如下：風向標作為感應元件將風向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經過比較后處理器給偏航電機發出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸聯接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉體大齒輪上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。

風機的發電機

所有并網型風力發電機通過三相交流（AC）電機將機械能轉化為電能。發電機分為兩個主要類型。同步發電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發電機也被稱為交流發電機。異步發電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發電機常被稱為感應發電機。

感應發電機與同步發電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發電機和異步發電機

將機械能轉化為電能裝置的發電機常用同步勵磁發電機、永磁發電機和異步發電機。同步發電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規電網中所使用的幾乎都是同步發電機，在風力發電中同步發電機即可以獨立供電又可以并網發電。然而同步發電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發電機側和系統側的頻率、電壓、相位，對風力發電機進行調整，使發電機發出電能的頻率與系統一致；操作自動電壓調壓器將發電機電壓調整到與系統電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監視，使發電機的電壓與系統的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發電機并入系統。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發電機中很少采用。

控制監測系統

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統也能用于監測以提供運行狀態、風速、風向等信息。該系統是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監測還可以遠程進行。控制系統具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監測

2、偏航系統的低速閉環控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統傳遞給發電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發電機所需的轉速。齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統要按輸出功率和最大動態扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態載荷，這對大型的風力發電機來說是非常重要的，因其動態載荷很大，而且感應發電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發電機

永磁發電機是一種將普通同步發電機的轉子改變成永磁結構的發電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發電機一般用于小型風力發電機組中。

異步發電機是指異步電機處于發電的工作狀態，從其激勵方式有電網電源勵磁發電（他勵）和并聯電容自勵發電（自勵）兩種情況。電網電源勵磁發電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發電機并網發電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發電機利用本身的剩磁發電的過程中，發電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發電機正常發電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發電方面并網機組基本上都是采用異步發電機，而同步發電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監視電纜的扭轉狀態。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發電機并網發電，還是選擇大發電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發電機并網運行且風機運行狀態切換到“投入G2”。如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態。

投入G2：

小發電機接觸器閉合，發電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態。

風電投入小發電機發電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發電機切除，風機運行狀態切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態。

投入G1：

大發電機的接觸接通。發電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態。

運行G1

風機的大電機投入發電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發電機切除，風機的運行狀態切換到“切換G11-G12”狀態。

切換G1-G2

大發電機的接觸器切除小發電機的接觸器接通，可控硅將發電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態。

等待再投入

如果小發電機的出力小于限定值，則此運行狀態動作。此狀態下，小發電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態。

風機工作狀態之間轉變

風機工作狀態之間轉變

說明各種工作狀態之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態層次可以是一層或多層。這種工作狀態之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發點是確保機組的安全運行。如果風力發電機組的工作狀態要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統的每個故障是否被檢測。當系統在狀態轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態。

當系統在運行狀態中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態轉換時，系統是如何動作的。

1．工作狀態層次上升

緊停→停機

如果停機狀態的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統；

2)對變槳距風力發電機組，接通變槳距系統壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統投入工作；

3)根據所測轉速，發電機是否可以切人電網。

2．工作狀態層次下降

工作狀態層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫停→停機

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統停止自動調節；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發電機并網，調節功率降到。后通過晶閘管切出發電機；

2)如果發電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發生時，風力發電機組將自動地從較高的工作狀態轉換到較低的工作狀態。故障處理實際上是針對風力發電機組從某一工作狀態轉換到較低的狀態層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態轉入較低工作狀態的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態；

2)降為停機狀態；

3)降為緊急停機狀態。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發現該故障可接受并允許起動風力發電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。

第五篇：風電知識

風電知識

前言

我國風能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源，風力發電產業發展前景非常廣闊。

它的作用原理；以風作為原動力，風吹動風輪機的葉輪，轉化為機械能，葉能通過增速箱齒輪帶動發電機旋轉，轉化為電能，送入電網。它的優勢；不需要燃料，無污染，運行成本低。

風電概述 主要零部件

發電機 電控柜 制動器 增速機 主軸

液壓站 工裝 外齒式回轉支撐 偏航電機

各零部件主要功能

主軸； 將風能轉向力傳遞給增速箱

偏航系統； 通過控制技術，使機艙旋轉至迎風方向的機枸。

增速機； 增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發電機所需的高轉速 發電機； 將機械能轉化為電能。

偏航壞； 剛度，強度要好，用來支撐整個動力系統，但不能太重。變槳柜系統；通過控制技術，調整葉片角度，使風能利用最優化。制動系統；根據風力，風速需要，風機可以減速或停機。

機艙殼；采用玻璃鋼制成，覆蓋于機組動力系統外，起保護作用。緊固件等；將各個零部件固定在設計位置，必需適應于極限負載。

工裝；便于裝配，運輸。

因為風機常在風沙，暴雨，鹽霧，潮濕，-30~40攝氏度中環境中安放，所以要有較強的野外適應性。這對各零部件的強度、剛度、穩定、疲勞、磨擦、力矩等因素提出了很高的要求。若某一方面出了問題，都有可通造成安全事故。

為此，為了滿足以上要求，我們對各種材料都進行了嚴格的要求，對各種連接緊固件都要按求打好力矩。力矩大小好下；

風電設備安裝常見技術問題

1.1 螺栓聯接問題

螺栓、螺母聯接是風電行業的一種最基本最常用的裝配，聯接過緊時，螺栓在機械力的長期作用下容易產生金屬疲勞，發生剪切或螺牙滑絲等聯接過松的情況，使部件之間的裝配松動，引發事故。

1.2 振動問題

風機葉片在風力作用下轉動時，帶動主軸，主軸將風能轉向力傳遞到增速機，增速機在各齒輪不同傳動比的作用下將主軸的低轉速提高到發電機所需的高轉速從而帶動發電機，發電機則完成能由機械能轉換成電能的工作，在這一系列的動作過程中，還有許多輔助零部件與其配合完成發電工作（如回轉支撐，偏航系統，變槳柜系統，制動系統）。在這一系列過程中各系統在相互配合工作過程中必產生大的振動。主軸與增速箱發電機同心度等問題。1.4 電氣設備問題

1)安裝隔離開關時動、靜觸頭的接觸壓力與接觸面積不夠或操作不當，可能導致接觸面的電熱氧化，使接觸電阻增大，灼傷、燒蝕觸頭，造成事故。

(2)斷路器弧觸指及觸頭裝配不正確，插入行程、接觸壓力、同期性、分合閘速度達不到要求，將使觸頭過熱、熄弧時間延，導致絕緣介質分解，壓力驟增，引發斷路器爆炸事故。

(3)電流互感器因安裝檢修不慎，使一次繞組開路，將產生很高的過電壓，危及人身與設備安全。

(4)有載調壓裝置的調節裝置機構裝配錯誤，或裝配時不慎掉入雜物，卡住機構，也將發生程度不同的事故。

(5)主變壓器絕緣破壞或擊穿。在安裝主變吊芯和高壓管等主要工作時，不慎掉入雜物(如螺帽、鑰匙等，這些情況在工程實踐中并不罕見)，器身、套管內排水不徹底，密封裝置安裝錯誤，或者在安裝中損壞，都會使主變絕緣強度大為降低，可能導致局部絕緣破壞或擊穿，造成惡性事故。

(6)主變壓器保護拒動。主變壓器內部或出線側發生短路、接地事故，而保護拒動、斷路器不跳閘，巨大的短路電流不僅使短路處事故狀態擴大，也使主變內部溫度驟升，變壓器油迅速汽化、分解，成為高爆性的可燃物質，這可能發生主變爆炸的惡性事故。主變的緊急事故油池和其他消防設施都是針對這種可能性設計的。2 機電設備安裝技術相關改善辦法

2.1 嚴格施工組織設計及設備、設施選擇

施工組織設計和設備、設施選擇是經有關科技人員共同研究商定的，通過技術計算和驗算，定有其使用價。為了防止螺栓過緊或過松按工藝要求打好力矩、涂好螺紋鎖固，二硫化鉬。2.2 按預定計劃開展安裝工作

每一項機電設備安裝工作順序都有其科學性。一個安裝工程的計劃排隊是經過多方面的考慮，經過技術論證排出的，是有科學根據并有一定指導性的，不要隨便改動，以免造成工程進度連續不上無法完成工作。

2.3 對安裝工作要總體布置、統一安排

發電機分為兩個主要類型。同步發電機運行的頻率與其所連電網的頻率完全相同，同步發電機也被稱為交流發電機。異步發電機運行時的頻率比電網頻率稍高，異步發電機常被稱為感應發電機。

感應發電機與同步發電機都有一個不旋轉的部件被稱為定子，這兩種電機的定子相似，兩種電機的定子都與電網相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產生一個以恒定轉速旋轉的磁場。盡管兩種電機有相似的定子，但它們的轉子是完全不同的。同步電機中的轉子有一個通直流電的繞組，稱為勵磁繞組，勵磁繞組建立一個恒定的磁場鎖定定子繞組建立的旋轉磁場。因此，轉子始終能以一個恒定的與定子磁場和電網頻率同步的恒定轉速上旋轉。在某些設計中，轉子磁場是由永磁機產生的，但這對大型發電機來說不常用。

感應電機的轉子就不同例如，它是由一個兩端都短接的鼠籠形繞組構成。轉子與外界沒有電的連接，轉子電流由轉子切割定子旋轉磁場的相對運動而產生。如果轉子速度完全等于定子轉速磁場的速度（與同步發電機一樣），這樣就沒有相對運動，也就沒有轉子感應電流。因此，感應發電機總的轉速總是比定子旋轉磁場速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運行期間。它大概為1%。

同步發電機和異步發電機

將機械能轉化為電能裝置的發電機常用同步勵磁發電機、永磁發電機和異步發電機。同步發電機應用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規電網中所使用的幾乎都是同步發電機，在風力發電中同步發電機即可以獨立供電又可以并網發電。然而同步發電機在并網時必須要有同期檢測裝置來比較發電機側和系統側的頻率、電壓、相位，對風力發電機進行調整，使發電機發出電能的頻率與系統一致；操作自動電壓調壓器將發電機電壓調整到與系統電壓相一致；同時，微調風力機的轉速從周期檢測盤上監視，使發電機的電壓與系統的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時一臻的瞬間，合上斷路器將風力發電機并入系統。同期裝置可采用手動同期并網和自同期并網。但總體來說，由于同步發電機造價比較高，同時并網麻煩，故在并網風力發電機中很少采用。

控制監測系統

風力機的運行及保護需要一個全自動控制系統，它必須能控制自動啟動，葉片槳距的機械調節裝置（在變槳距風力機上）及在正常和非正常情況下停機。除了控制功能，系統也能用于監測以提供運行狀態、風速、風向等信息。該系統是以計算機為基礎，除了小的風力機，控制及監測還可以遠程進行。控制系統具有及格主要功能：

1、順序控制啟動、停機以及報警和運行信號的監測

2、偏航系統的低速閉環控制

3、槳距裝置(如果是變槳距風力機)快速閉環控制

4、與風電場控制器或遠程計算機的通訊

風機傳動系統

葉輪葉片產生的機械能有機艙里的傳動系統傳遞給發電機，它包括一個齒輪箱、離合器和一個能使風力機在停止運行時的緊急情況下復位的剎車系統。齒輪箱用于增加葉輪轉速，從20~50轉/分到1000~1500轉/分，后者是驅動大多數發電機所需的轉速。

齒輪箱可以是一個簡單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結構更緊湊。傳動系統要按輸出功率和最大動態扭矩載荷來設計。由于葉輪功率輸出有波動，一些設計者試圖通過增加機械適應性和緩沖驅動來控制動態載荷，這對大型的風力發電機來說是非常重要的，因其動態載荷很大，而且感應發電機的緩沖余地比小型風力機的小。

異步發電機

永磁發電機是一種將普通同步發電機的轉子改變成永磁結構的發電機，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發電機一般用于小型風力發電機組中。

異步發電機是指異步電機處于發電的工作狀態，從其激勵方式有電網電源勵磁發電（他勵）和并聯電容自勵發電（自勵）兩種情況。

1電網電源勵磁發電：是將異步電機接到電網上，電機內的定子繞組產生以同步轉速轉動的旋轉磁場，再用原動機拖動，使轉子轉速大于同步轉速，電網提供的磁力矩的方向必定與轉速方向相反，而機械力矩的方向則與轉速方向相同，這時就將原動機的機械能轉化為電能。在這種情況下，異步電機發出的有功功率向電網輸送；同時又消耗電網的無功功率作勵磁作用，并供應定子和轉子漏磁所消耗的無功功率，因此異步發電機并網發電時，一般要求加無功補償裝置，通常用并列電容器補償的方式。

２、并聯電容器自勵發電：并聯電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵磁電容的接入在發電機利用本身的剩磁發電的過程中，發電機周期性地向電容器充電；同時，電容器也周期性地通過異步電機的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進行充放電的過程，不斷地起到勵磁的作用，從而使發電機正常發電。勵磁電容分為主勵磁電容和輔助勵磁電容，主勵磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設的。

通過上述的分析，異步發電機的起動、并網很方便且便于自動控制、價格低、運行可靠、維修便利、運行效率也較高、因此在風力發電方面并網機組基本上都是采用異步發電機，而同步發電機則常用于獨立運行方面。

偏航系統的設計

根據調向力矩的大小，可以進行齒輪傳動部分的設計計算。當驅動回轉體大齒輪的主動小齒輪的強度不能滿足時，可選用兩套偏航電機－－－行星齒輪減速器分置于風輪主輪的兩側對稱布置，每個電機的容量為總容量的一半。齒輪傳動計算可按開式齒輪傳動計算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調向力矩較大，除按照彎曲強度計算之外，應計算齒面接觸強度。

值得注意的是，大多數風機的發電機輸出功率的同軸電纜在風力機偏航時一同旋轉，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉，應該設置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監視電纜的扭轉狀態。位于下風向布重的風輪，能夠自動找正風向。在總體布置時應考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風機運行時平衡就會好一些。

電機的切換

根據風速決定是選擇小發電機并網發電，還是選擇大發電機空轉，若風速低于8米/秒，則小發電機并網運行且風機運行狀態切換到“投入G2”。

如果風速高于8米/秒，則選擇“空轉G1”運行狀態。

投入G2：

小發電機接觸器閉合，發電機并網電流由可控硅控制到350A。一旦投入過程完成，可控硅切除，風機切換到“運行G2”狀態。

風電投入小發電機發電，如果平均輸出功率在某一單位時間內太低，這是小發電機斷開且風機切換到“等待重新支轉”的狀態。如果平均輸出功率超過了限定值110KW，則小發電機切除，風機運行狀態切換到“G1空轉”。

G1空轉：

風機等待風速達到投入大電機的風速，一旦達到這個風速則風機就切換到“投入G1”狀態。

投入G1：

大發電機的接觸接通。發電機的并網電流由可控硅將其限定在350A。投入過程一結束，可控硅切除，風機切換到“運行G1”狀態。

運行G1

風機的大電機投入發電，如果功率輸出在一定的時間內少于限定值80KW，大發電機切除，風機的運行狀態切換到“切換G11-G12”狀態。

切換G1-G2

大發電機的接觸器切除小發電機的接觸器接通，可控硅將發電機的電流限定到700A，一旦投入過程完成，可控硅切除，風機轉為“運轉G2”狀態。

等待再投入

如果小發電機的出力小于限定值，則此運行狀態動作。此狀態下，小發電機的接觸器被切除，如果風速有效，風機就切換到“投入G2”狀態，如果風速低于限定值，風機將切換到“空轉G2”狀態。

風機工作狀態之間轉變

風機工作狀態之間轉變

說明各種工作狀態之間是如何實現轉換的。

提高工作狀態層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態層次可以是一層或多層。這種工作狀態之間轉變方法是基本的控制策略，它主要出發點是確保機組的安全運行。如果風力發電機組的工作狀態要往更高層次轉化，必須一層一層往上升，用這種過程確定系統的每個故障是否被檢測。當系統在狀態轉變過程中檢測到故障，則自動進入停機狀態。

當系統在運行狀態中檢測到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態不得不從運行直接到緊停，這可以立即實現而不需要通過暫停和停止。

下面我們進一步說明當工作狀態轉換時，系統是如何動作的。

1．工作狀態層次上升

緊停→停機

如果停機狀態的條件滿足，則：

1)關閉緊停電路；

2)建立液壓工作壓力；

3)松開機械剎車。

停機→暫停

如果暫停的條件滿足，則，1)起動偏航系統；

2)對變槳距風力發電機組，接通變槳距系統壓力閥。

暫停→運行

如果運行的條件滿足，則：

1)核對風力發電機組是否處于上風向；

2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統投入工作；

3)根據所測轉速，發電機是否可以切人電網。

2．工作狀態層次下降

工作狀態層次下降包括3種情況：

(1)緊急停機。緊急停機也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運行→緊停。其主要控制指令為：

1)打開緊停電路；

2)置所有輸出信號于無效；

3)機械剎車作用；

4)邏輯電路復位。

(2)停機。停機操作包含了兩種情況，即：暫停→停機；運行→停機。

暫停→停機

1)停止自動調向；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)。

運行→停機

1)變槳距系統停止自動調節；

2)打開氣動剎車或變槳距機構回油閥(使失壓)；

3)發電機脫網。

(3)暫停。

1)如果發電機并網，調節功率降到。后通過晶閘管切出發電機；

2)如果發電機沒有并入電網，則降低風輪轉速至0。

(三)故障處理

工作狀態轉換過程實際上還包含著一個重要的內容：當故障發生時，風力發電機組將自動地從較高的工作狀態轉換到較低的工作狀態。故障處理實際上是針對風力發電機組從某一工作狀態轉換到較低的狀態層次可能產生的問題，因此檢測的范圍是限定的。

為了便于介紹安全措施和對發生的每個故障類型處理，我們給每個故障定義如下信息：

1)故障名稱；

2)故障被檢測的描述；

3)當故障存在或沒有恢復時工作狀態層次；

4)故障復位情況(能自動或手動復位，在機上或遠程控制復位)。

(1)故障檢測。控制系統設在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號以檢測故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個故障通過，只有能夠引起機組從較高工作狀態轉入較低工作狀態的故障才能通過。

(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲在運行記錄表和報警表中。

(3)對故障的反應。對故障的反應應是以下三種情況之一：

1)降為暫停狀態；

2)降為停機狀態；

3)降為緊急停機狀態。

4)故障處理后的重新起動。在故障已被接受之前，工作狀態層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態可能自動復位。一般故障可以通過遠程控制復位，如果操作者發現該故障可接受并允許起動風力發電機組，他可以復位故障。有些故障是致命的，不允許自動復位或遠程控制復位，必須有工作人員到機組工作現場檢查，這些故障必須在風力發電機組內的控制面板上得到復位。故障狀態被自動復位后10min將自動重新起動。但一天發生次數應有限定，并記錄顯示在控制面板上。

如果控制器出錯可通過自檢(WATCHDOG)重新起動。