科创中国
风电机组超速问题研究及攻关解决方案
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-07-27 21:49:39
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”船舶与海洋工程装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2022-10-21 14:22:25
本项目主要研究：1）转速测量及超速故障机理研究。从功率速度控制、转速测量、转速监视等方面，对超速故障机理进行研究分析。2）测量因素研究。因信号干扰、机械安装不符合工艺要求等因素，出现机组实际未超速，但转速测量模块数据超过设置转速，报出超速故障。3）电气设备因素影响研究。机组电气设备性能，受设备响应时间、执行精度以及子系统自身控制逻辑、参数等影响，出现主控指令响应不及时。在极端风况或特殊工况，出现控制异常，进而发生超速故障。4）机械设备因素影响研究。发电机转速为风力发电机组转速控制的核心参量，关键风能传动机械设备损坏、失效，如联轴器失效，将引发机组转速控制异常，严重的将引发极端超速。5）PLC控制因
风场气象因素导致的超速问题，普遍为遭遇极端U型风况，即风速陡降后，再陡升，在93s-102s，出现了极端湍流的风况，机舱测量风速从12m/s，在4s左右时间，快速降低到4.5m/s,随后快速上升到16.2m/s，此时转速上升极快。为防止此种风况下的发电机转速过快上升，在发电机转速达到额定转速前，根据转速加速度提前变桨，防止转速过快上升，起到一定的防超速作用。
通过本项目的研究，超速故障频次已大幅降低。本项目对导致超速的因素，从测量、电气、机械、控制、环境等方面，分别进行了研究，对后续问题的处理和优化，提供了方向。机组超速故障将引起故障停机，将直接损失机组的发电量，同时影响机组MTBF、可利用率，引起业主前强烈不满，严重时会导致飞车倒塔事故，造成无可估量的经济损失。本课题的研究及应用可避免电量损失导致的经济损失，以2.5MW机组为例，单台机组月发电量损失费用2187.5元，50台机组年累计经济效益为约131万元，该技术的市场前景巨大。
中国海装成立于2004年1月9日，隶属于中国船舶集团有限公司，是国家海上风力发电工程技术研究中心平台建设单位，专业从事风电装备研制及其系统总成、新能源投资开发建设和风电场工程技术服务的高新技术企业。
机组超速故障将引起故障停机，将直接损失机组的发电量，同时影响机组MTBF、可利用率，引起业主前强烈不满，严重时会导致飞车倒塔事故，造成无可估量的经济损失。本课题的研究及应用可避免电量损失导致的经济损失，以2.5MW机组为例，单次超速故障停机时间约为0.5小时（均值），按陆上平价上网电价0.35元/千瓦时计算（均值），若单台机组每月5次超速故障，在2.5MW机组满发情况下，单台机组单月累计损失0.35*0.5*5*2500=2187.5元/月，一个50台机组年损失高达131.2万元，具有较高的经济效益。
向各类项目组应用为该成果的重要转化方向。
太谷项目
山西太谷范村项目机组配置为H136-2.2MW，塔筒高度90M，KK主控+SSB变桨+日风变流器，低速测速装置为接近开关搭配码盘。该项目在调试初期及运行过程中多台机组在启机自检过程中报转子刹车释放测试失败故障及超速故障。
太谷风场2020年4月，对低速轴安装调整，并使用示波器检测对传感器的输出信号进行测量，确定传感器调整到位，形成低速轴测速装置测试验证方案。
都兰/寿阳
都兰项目10#机组、寿阳项目39#机组，原安装H136-2.2MW机组，因叶片损坏，改用H140叶片，形成H140-2.2MW机组。此机型海装首次应用，风场调试运行发现，并网后数分钟内就将发生超速，不能长期稳定运行。经分析控制器，发现变桨速度异常，进一步检查发现为功率速度控制器变桨速度相关参数设置错误，修改参数后，已正常运行。
下载app