GB/T 32077-2015 风力发电机组 变桨距系统
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资料介绍
ICS 27. 180 F 11
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 32077—2015
风力发电机组 变桨距系统
Wind turbinegeneratorsystem—Pitch system
2015-10-09发布 2016-06-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会
发
布
GB/T 32077—2015
前 言
本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。
本标准由中国机械工业联合会提出 。
本标准由全国风力机械标准化技术委员会(SAC/TC50)归 口 。
本标准起草单位 :沈阳工业大学风能技术研究所 、许继集团有限公司 、上海电气风电设备有限公司 、北京科诺伟业科技有限公司 、新疆金风科技股份有限公司 、沈阳华创风能有限公司 、沈阳华人风电科技有限公司 。
本标准起草的人员 :姚兴佳 、单光坤 、陶学军 、刘琦 、武鑫 、李庆江 、刘衍选 、王超 、王晓东 、邓英 。
风力发电机组 变桨距系统
1 范围
本标准规定了并网型风力发电机组变桨距系统的技术要求 、试验方法 、检验规则 、标志 、标签 、使用说明书 、包装 、运输 、贮存等 。
本标准适用于并网型水平轴(三叶风轮)风力发电机组用变桨距系统 ,变桨距的驱动方式为液压驱动方式或电动驱动方式 。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 1029 三相同步电机试验方法
GB/T 1032 三相异步电动机试验方法
GB/T 1311 直流电机试验方法
GB/T 2422 环境试验 试验方法编写导则 术语和定义
GB/T 2900. 1 电工术语 基本术语
GB/T 2900. 53 电工术语 风力发电机组
GB/T 3222. 2 声学 环境噪声的描述 、测量与评价 第 2部分 :环境噪声级测定
GB/T 3766 液压系统通用技术条件
GB/T 3797—2005 电气控制设备
GB 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 4365 电工术语 电磁兼容
GB 5226. 1 机械电气安全 机械电气设备 第 1部分 :通用技术条件
GB/T 6388 运输包装收发货标志
GB/T 7935 液压元件 通用技术条件
GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则
GB/T 11287—2000 电气继电器 第 21部分 :量度继电器和保护装置的振动 、冲击 、碰撞和地震试验 第 1篇 :振动试验(正弦)
GB/T 12113 接触电流和保护导体电流的测量方法
GB/T 13729—2002 远动终端设备
GB/T 14039 液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号
GB/T 14537—1993 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB/T 32077—2015
GB/T 14598. 9—2010 量度继电器和保护装置 第 22-3部分 : 电气骚扰试验 辐射电磁场抗扰度
GB/T 14598. 10—2012 量度继电器和保护装置 第 22-4部分 : 电气骚扰试验 电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验
GB/T 14598. 13—2008 电 气 继 电 器 第 22-1 部 分 : 量 度 继 电 器 和 保 护 装 置 的 电 气 骚 扰 试验 1 MHz 脉冲群抗扰度试验
GB/T 14598. 14—2010 量度继电器和保护装置 第 22-2部分 : 电气骚扰试验 — 静电放电试验GB/T 14598. 20—2007 电气继电器 第 26部分 :量度继电器和保护装置的电磁兼容要求
GB 14598. 27—2008 量度继电器和保护装置 第 27部分 :产品安全要求
GB/T 15543—2008 电能质量 三相电压不平衡
GB/T 16935. 1—2008 低压系统内设备的绝缘配合 第 1部分 :原理 、要求和试验
GB/T 18451. 1—2012 风力发电机组 设计要求
GB/T 19292. 1 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 分类
GB/T 19608. 1 特殊环境条件分级 第 1部分 :干热
GB/T 19608. 2 特殊环境条件分级 第 2部分 :干热沙漠
GB/T 19608. 3 特殊环境条件分级 第 3部分 :高原
GB/T 19963 风电场接入电力系统技术规定
GB/T 20641 低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求
NB/T 31003 大型风电场并网设计技术规范
JB/T 5777. 2—2002 电力系统二次电路用控制及继电保护屏(柜 、台)通用技术条件
JB/T 5777. 3—2002 电力系统二次电路用控制及继电保护屏(柜 、台)基本试验方法
JB/T 10427 风力发电机组一般液压系统
ISO 12944-5:2007 涂料和清漆 防护涂料系统对钢结构的腐蚀防护 第 5 部分 : 防护涂料系统(Paintsand varnishes—Corrosion protection of steel structures by protective paint systems—Part5: Protective paintsystems)
NAS 1638 用于液压系统部件的清洁度要求(Cleanliness requirements of parts user in hydraulic systems)
3 术语和定义
GB/T 2422、GB/T 2900. 1、GB/T 2900. 53、GB/T 4365界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 3. 1
变桨距系统 pitch system
控制并调整风力发电机组叶片桨距角的装置 。 主要包括变桨距控制装置 、变桨距驱动装置 、后备动力源 、变桨距执行装置 、变桨距润滑装置和变桨距检测装置 。
3. 1. 1
电动变桨距系统 electricpitch system
利用变桨距电机来完成调整叶片桨距角的装置 。 主要包括变桨距控制器 、变桨距伺服驱动器或变频器 、后备电源 、电动机 、减速器 、变桨距轴承 、变桨距润滑系统 、变桨距检测装置等部件 。
3. 1.2
液压变桨距系统 hydraulicpitch system
利用液压缸(或其他液压执行机构)来完成调整叶片桨距角的装置 。 主要包括变桨距控制器 、液压站 、阀组 、蓄能器 、液压缸 、连杆机构 、变桨距轴承 、变桨距润滑系统 、变桨距检测装置等部件 。
3.2
变桨距驱动装置 pitch driveequipment
用于驱动变桨距执行装置动作的装置 。
电动变桨距系统中的变桨距驱动器为变桨距伺服驱动器(或变频器) 和电动机 ;液压变桨距系统中的变桨距驱动器为液压站和阀组 。
3.3
变桨距执行装置 pitch actuating equipment
驱动风力发电机组叶片转动 ,调节叶片桨距角的装置 。
电动变桨距系统中变桨距执行装置为减速器和变桨距轴承 ;液压变桨距系统中变桨距执行装置为液压缸(或其他液压执行机构) 、机械传动机构和变桨距轴承 。
3.4
桨距角工作范围 operatingpitch anglerange
风力发电机组的运行范围内所对应的叶片桨距角的变化区间为桨距角的工作范围 。
3.5
独立变桨距控制 individualpitch control
变桨距系统在执行变桨距动作时 ,每支叶片根据各自的控制 目标独立地变化桨距角 。 3.6
统一变桨距控制 collectivepitch control
变桨距系统在执行变桨距动作时 ,每支叶片根据相同的控制 目标改变桨距角 。
3.7
最大变桨距速率 themaximum pitch rate
桨距角变化速率所允许的最大值 。
3. 8
顺桨 feathering
风轮叶片的几何攻角改变到风轮叶片趋近零升力的状态 。
3. 8. 1
正常顺桨 normalfeathering
变桨距系统在风力发电机组控制系统控制下进行的顺桨过程 。
3. 8.2
紧急顺桨 emergency feathering
变桨距系统不受风力发电机组控制系统控制 自主进行的顺桨过程 。
3.9
变桨距系统定位误差 pitch system targetposition error
变桨距执行机构接受控制系统的变桨距指令 ,完成变桨距动作时叶片桨距角实际位置与 目标位置的差值 。
3. 10
后备动力源 backup powersupply
在电网掉电时为变桨距系统提供能量支撑的装置 。
电动变桨距系统中后备动力源为后备电源 ;液压变桨距系统中后备动力源为蓄能器 。
3. 11
液压旋转接头 hydraulicrotary union
液压旋转接头通常是用于向安装在旋转设备上的液压执行机构等输送液压介质的设备 。
3. 12
导电滑环 electricalslip ring
利用导电部件的滑动或滚动接触 、静电耦合或电磁耦合 ,在转动部件与静止部件之间传递电信号和电能的装置 。
3. 13
安全链 safe-chain
一种由风力发电机组若干关键保护节点串联组成的独立于控制系统的硬件保护回路 。
3. 14
冗余技术 redundancy
应用备用回路或系统 ,承担故障回路或系统的工作 ,使其仍能有效地执行所要求的功能的技术 。
4 工作条件
4. 1 一般工作条件
4. 1. 1 环境条件
环境条件包括 :
a) 工作温度范围 : -10 ℃ ~ +40 ℃(常温型)/-30 ℃ ~ +40 ℃(低温型) ;
b) 生存温度范围 : -20 ℃ ~ +50 ℃(常温型)/-40 ℃ ~ +50 ℃(低温型) ;
c) 相对湿度 :小于或等于 95% ,无凝露 ;
d) 海拔高度小于或等于 2 000 m。
4. 1.2 电源要求
电源要求包括 :
a) 交流电源电压允许偏差 -10% ~ +10% ;
b) 交流电源频率为 47. 5 Hz~ 51. 5 Hz;
c) 交流电源的电压不平衡度应不超过 2% ,短时应不超过 4%(详见 GB/T 15543—2008第 4 章的规定) ;
d) 交流电源波形为正弦波 ,谐波含量小于 5% ;
e) 直流电源电压允许偏差 -15% ~ +10% ;
f) 直流电源电压纹波系数应小于 5% 。
4. 1.3 液压油的要求
液压油 :油温在 40 ℃时运动黏度值在 28. 8 mm2/s~ 35. 2 mm2/s之间 ,黏度指数应不低于 140。
油液清洁度 :油液清洁度按照 NAS 1638标准分级 ,要求不大于 8 级 , 或按照 GB/T 14039标准分级 ,要求不大于 -/17/14级 。
4. 1.4 使用场所的要求
使用场所应满足以下要求 :
a) 变桨距系统工作环境中不应有腐蚀 、破坏绝缘的气体或其他介质 ,不应有易燃易爆的介质 ,不应有明显的及较严重的霉菌 ;
b) 变桨距系统的工作环境应避免雨 、雪 、砂的进入 ;
c) 使用场所的接地电阻应小于等于 4 Ω。
4.2 特殊使用条件
特殊使用条件见 GB/T 19608. 1,GB/T 19608. 2,GB/T 19608. 3 的规定 。
4.3 其他条件
超过 4. 1 和 4. 2所规定的正常和特殊使用条件的由用户与制造厂协商 。
5 技术要求
5. 1 设计总则
5. 1. 1 系统防腐要求
在寿命期内 ,对于陆上风力发电机组 ,变桨距系统的防腐应满足 GB/T 19292. 1 标准 C3及以上的规定和要求 ;对于海上风力发电机组 ,变桨距系统的防腐应满足 GB/T 19292. 1 标准 C4及以上的规定和要求 。安装面应该用以溶剂的方法很容易清洗的材料保护 。需要防腐的零部件表面 ,其防腐蚀涂装标准应符合 ISO 12944-5:2007标准的规定 。
5. 1.2 通用技术要求
5. 1.2. 1 角度采样周期不应大于 25 ms;
5. 1.2.2 三个叶片角度反馈给控制系统周期不应大于 100 ms;
5. 1.2.3 风力发电机组在额定载荷下 ,变桨距系统定位误差不应大于 0. 75°。若采用统一变桨距控制的变桨距系统三个叶片的不同步不应大于 1°;
5. 1.2.4 变桨距系统接收调桨距指令到变桨距轴承开始动作时间不应大于 200 ms;
5. 1.2.5 变桨距系统在最大负载转矩下持续运行时间不应低于 3 s。
5. 1.3 采购方应提供的技术要求
5. 1.3. 1 采购方应提供电动变桨距系统应满足的技术条件 :
a) 运行环境 :环境温度 、储存温度 、空气湿度 、海拔高度 ;
b) 一般技术参数 :设计寿命 、防腐等级 、外壳防护等级 、柜体材料 、定位误差 、轴承齿数/驱动齿轮齿数 、减速机变速比 、正常变桨距速度 、最大变桨距速度 、储存温度加热到启动温度的时间 、电压 、电气接口 、机械接口 、变桨距系统的额定工作转矩和最大工作转矩等 。
5. 1.3.2 采购方应提供液压变桨距系统应满足的技术条件 :
a) 运行环境 :环境温度 、生存温度 、空气湿度 、海拔高度 ;
b) 一般技术参数 : 电气绝缘等级 、防腐等级 、设计寿命 、维修周期 、年生产时间 、正常变桨距速度 、最大变桨距速度 、变桨距类型 、变桨距范围 、定位误差 、载荷 、系统输出的额定力矩 、系统输出的最大力矩 、电气接 口 ,机械接口等 。
5.2 设计要求
5.2. 1 控制设计要求
5.2. 1. 1 在风力发电机组安全链动作及其他非安全链动作的故障情况下应能够执行叶片顺桨 ,保证风力发电机组的安全 。
5.2. 1.2 风力发电机组运行时 ,应能接收风力发电机组控制系统指令 ,实时调节桨距角 ; 当接收到正常关机指令时 ,应能将叶片桨距角调至顺桨状态 。
5.2. 1.3 在电网掉电时 ,应在满足电网对低电压穿越要求的基础上自动投入后备动力源驱动叶片顺桨 。
5.2. 1.4 应采用冗余设计功能 ,保证装置的可靠性 。
5.2. 1.5 应具备手动调桨距及维护功能 ,能够通过人机界面 、计算机软件或便携式设备对装置进行参数设置 、校准及状态信息的读取 ,通过手动调节桨距角 , 以及故障时的诊断和分析 。
5.2. 1.6 应具备完善的系统自诊断 ,能够检测传感器故障 、执行机构故障或后备动力源故障 。
5.2. 1.7 应具备完善的驱动器和电机保护功能 ,在过流 、过热 、过压等情况下系统能自我保护 。
5.2. 1. 8 满足用户其他的设计要求 。
5.2.2 机械设计要求
5.2.2. 1 变桨距系统设计应满足轮毂安装的要求 。
5.2.2.2 柜体的焊接应规范布置 ,焊缝无终端焊 口 。若在维护时需要踩踏柜体 ,那么柜表面和柜门应能够承受 100 kg的集中载重和 200 kg的表面载重 ,应具有防滑措施 。
5.2.2.3 液压系统应有防止过载和液压冲击的安全装置 。
5.2.2.4 液压系统的设计和制造应符合 GB/T 3766及 JB/T 10427 的 有 关 规 定 。 液 压 系 统 不 应 有 漏油 、渗油现象 。
5.2.3 结构及外观要求
5.2.3. 1 柜体的构造标准应符合 GB/T 20641的规定 。
5.2.3.2 变桨距系统各零部件的机械加工表面和焊缝外观应符合 JB/T 5777. 2—2002的 5. 2规定 。
5.2.3.3 变桨距系统的铭牌 、标志和端子号应符合标准 GB 5226. 1规定的要求 。
5.2.3.4 产品零部件 、元器件应安装正确 、牢固 ,并实现可靠的机械和电气连接 。柜体的连接导线及连接件应符合 JB/T 5777. 2—2002 中 5. 5 的要求 。
5.2.3.5 柜体的旋钮 、控制开关 、转换开关 、按钮等操作和调整元件 ,应操作灵活 ,不得有卡死 、松动和接触不良等现象 。
5.2.3.6 电缆和导线的敷设和连接应符合 GB 5226. 1 的规定 。
5.2.3.7 液压旋转接头安装时应与连接轴同心 , 以确保旋转接头的良好运转 。旋转接头与管道之间的连接 ,应使用软管相连接 。
5.2.3. 8 液压系统所有元件应能够方便的起吊 。
5.3 基本功能要求
5.3. 1 手动调桨距功能
手动调桨距功能主要用于变桨距系统的测试 、调试和维护 ,用于完成整个变桨距系统的启停 、速度和位置控制测试 , 以及传感器的安装和校准 。此功能应既可通过人机界面又可通过便携式设备实现 。
5.3.2 自动调桨距功能
变桨距系统与风力发电机组控制系统通讯正常情况下 ,应能实时跟随控制系统发出的指令调节叶片的位置 。
5.3.3 变桨距系统的保护功能
5.3.3. 1 电源故障 :在变桨距电源发生故障时 ,变桨距系统应能自动投入后备动力源配合控制系统完成
低电压穿越(详见 GB/T 19963的规定) , 当超过规定时间后安全顺桨 。
5.3.3.2 与控制系统的通讯故障 :在变桨距系统与控制系统发生通讯故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3.3 控制系统安全链断开 :变桨距控制系统安全链断开时应能够自动安全顺桨 。
5.3.3.4 变桨距传感器故障 :在变桨距传感器故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3.5 变桨距电机故障 :在变桨距电机故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3.6 变桨距系统低温启动保护故障 :在变桨距系统低温启动保护故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3.7 变桨距控制柜内部温度过低/高故障 :在变桨距控制柜内部温度过低/高故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3. 8 电池故障 :在变桨距系统电池故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3.9 看门狗故障模拟方法 :触发看门狗输出信号 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
5.3.3. 10 液压系统故障 :在变桨距液压系统故障时 ,变桨距系统应能够自动安全顺桨 。
5.3.3. 11 液压系统发讯器故障 :在液压系统过滤器油路上设置一个旁通阀和污染发讯器 , 当系统回路污染指数超标 ,过滤器中的滤芯进出油口的压力压差值增大至发讯器调定值时 ,发讯器自动发出信号 ,指示系统操作人员应清洗或更换滤芯 ,确保系统安全运行 。
5.3.3. 12 防雷保护故障模拟方法 :断开防浪涌器件的反馈信号 ,观察并记录防雷动作和故障报警状态 。
5.4 技术性能指标
5.4. 1 电磁兼容性
5.4. 1. 1 系统应能承受 GB/T 14598. 13—2008第 4章规定的 1 MHz及 100 kHz严酷等级的脉冲群抗扰度试验 。
5.4. 1.2 系统应能承受 GB/T 14598. 14—2010第 4章规定的严酷等级为 3 级的静电放电抗扰度试验 。
5.4. 1.3 系统应能承受 GB/T 14598. 9—2010第 4章规定的严酷等级的辐射电磁场抗扰度试验 。
5.4. 1.4 系统应能承受 GB/T 14598. 10—2012第 4章规定的严酷等级为 A级的电快速瞬变/脉冲群抗扰度试验 。
5.4.2 绝缘性能
5.4.2. 1 绝缘电阻
在 4. 1. 1规定的正常试验大气条件下 ,变桨距系统各独立电路与外露的可导电部分之间 , 以及与其他各独立电路之间 ,用直流兆欧表测量其在设备湿热试验和抗盐雾试验前 、后的绝缘电阻 。绝缘电阻应按照 GB/T 3797—2005的 4. 8规定 ,测得的绝缘电阻按标称电压至少为 1 000 Ω/V。
5.4.2.2 介质强度
介质强度要求 :
a) 在 4. 1. 1规定的正常试验大气条件下 ,各回路应能承受频率为 50 Hz,历时 1 min 的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象 ;
b) 工频交流试验电压值按表 1规定进行选择 ,也可以采用直流试验电压 ,其值应为规定的工频交
流试验电压值的 2倍 ;
c) 试验过程中 ,任一被试电路施加电压时 ,其余电路等电位互联接地 。
5.4.3 机械性能
5.4.3. 1 振动(正弦)
5.4.3. 1. 1 系统应能承受 GB/T 11287—2000中 3. 2. 1规定的严酷等级为 1 级的振动响应试验 。
5.4.3. 1.2 系统应能承受 GB/T 11287—2000中 3. 2. 2规定的严酷等级为 1 级的振动耐久试验 。
5.4.3.2 冲击
5.4.3.2. 1 系统应能承受 GB/T 14537—1993中 4. 2. 1规定的严酷等级为 1 级的冲击响应试验 。
5.4.3.2.2 系统应能承受 GB/T 14537—1993中 4. 2. 2规定的严酷等级为 1 级的冲击耐久试验 。表 1 介质强度试验电压等级
5.4.3.3 碰撞
系统应能承受 GB/T 14537—1993中 4. 3规定的严酷等级为 1 级的碰撞试验 。
5.4.3.4 载荷
系统应能承受设计载荷值范围内的载荷 , 同时变桨距机构能够完成顺桨和开桨动作 。
5.4.3.5 液压系统泄漏
5.4.3.5. 1 外泄漏 :液压系统在规定的使用压力 ,正常工作油温上限值运行时 ,全部管路 、元件 、可拆结合面 、活动连接的密封处应密封良好 ,不应有油液的渗漏现象 。
5.4.3.5.2 内泄漏 :液压系统各部分回路建压后保压时间应大于 20 min。
5.4.3.6 液压系统噪声
液压系统噪声应不超过 55 dB。
5.5 安全要求
5.5. 1 电气间隙和爬电距离
各带 电 电 路 之 间 以 及 带 电 部 件 、导 电 部 件 、接 地 部 件 之 间 的 电 气 间 隙 和 爬 电 距 离 应 符 合GB/T 16935. 1—2008 中第 5 章的规定 。
5.5.2 触电防护
5.5.2. 1 系统应采用接地保护措施 ,并应保证接地的连续性 ,其接地要求应符合 JB/T 5777. 2—2002 中
5. 12. 3 的规定 , 以防止间接触电 。
5.5.2.2 系统应采取加设挡板 、防护门或粘贴有效的绝缘安全标志等措施 , 以防止触电 。
5.5.3 外壳防护(IP代码)
5.5.3. 1 产品防护等级满足 IP54,插入式连接要求的防护等级为 IP65,接头外壳表面粉末涂漆的 ,应耐腐蚀并且遵守电磁兼容应用的规范 。
5.5.3.2 所有的外部传感器和开关要求耐腐蚀 ,有结实的外壳 , 防护等级满足 IP65。
5.5.4 绝缘材料、元件和防火外壳的可燃性
产品的绝缘材料和元件的可燃性应符合 GB 14598. 27—2008 中 7. 5 的规定 ;产品的防火外壳的可燃性应符合 GB 14598. 27—2008中 7. 9 的规定 。
5.6 通讯接口要求
5.6. 1 通讯接口方式
变桨距系统的通讯 ,主要用于实现与控制系统的信息交换 。接口可采用 CAN、profibus现场总线 ,或 RS485串口等方式 。
5.6.2 通讯接口共同要求
通讯接口应满足以下要求 :
a) 通讯信号线应采用屏蔽双绞铜缆 ;插接头应带屏蔽外壳 ;
b) 在总线的两个末端应接一个末端电阻 , 阻止信号反射 ,其阻值按总线的要求确定 ;
c) 通讯接口应考虑导电滑环运动对通讯可靠性的影响并进行必要的测试 。
5.7 后备动力源要求
5.7. 1 后备电源要求
5.7. 1. 1 铅酸蓄电池
铅酸蓄电池应满足以下要求 :
a) 应采用免维护的铅酸蓄电池 ;
b) 电池的容量应满足变桨距电机工作在规定载荷情况下以用户要求的变桨距速度在整个变桨距角范围内完成不少于 3 次顺桨的能力 。载荷按照 GB/T 18451. 1—2012 中 7. 4 的规定 ;
c) 蓄电池组可独立成柜 ,应有相应的温控系统保证铅酸蓄电池装置在工作温度范围内正常可靠工作 ;
d) 电池应具备防爆功能 ;
e) 应能根据电池温度的变化自动调整电池的浮充电压 ,保证电池不过充 ;
f) 电池的使用寿命应不小于 2 年 ;
g) 应具有检测电池柜温度 、电池充电回路故障 、电池欠压等功能 。
5.7. 1.2 锂离子电池
锂离子电池应满足以下要求 :
a) 容量应满足变桨电机工作在规定载荷情况下以用户要求的变桨距速度在整个变桨距角范围内
完成不少于 2 次顺桨的能力 。载荷按照 GB/T 18451. 1—2012 中 7. 4 的规定 ;
b) 电池箱(柜)应有相应的温控系统保证锂离子电池装置在全部工作温度范围内正常可靠工作 ;
c) 电池内置保护电路 ,在过充电 、过放电 、过流或短路的情况下 ,应保护电池不被损坏 ;
d) 电池在本标准规定的高温 、低温 、冲击 、振动 、碰撞的情况下应不起火 、不爆炸 ;
e) 电池内置检测电路 ,检测电路能够持续检测电池电压 、容量 、温度 、内阻 、充电状态 、健康状态等 ,并将检测信息传送到变桨距控制器 ;
f) 锂离子电池充电器应具有过压保护 、时间保护和温度保护功能 ,其浮充方式能够使电池容量充至最大 。
5.7. 1.3 超级电容
超级电容应满足以下要求 :
a) 容量应满足变桨距电机工作在规定载荷情况下 , 以用户要求的变桨距速度在整个变桨距角范围内完成大于 1 次顺桨的能力 。载荷按照 GB/T 18451. 1—2012 中 7. 4 的规定 ;
b) 选用的电容应能在装置工作温度范围内工作 ;
c) 电容模块由单体电容串 ,并联组合而成 。每个电容单体之间应配置均压电路保证电容充电不过压 ;
d) 电容器应安装有减缓压力的阀门装置(电容过压或者极性接反会造成电容器内部压力增大) ;
e) 整个超级电容器模块应具有电压 、温度等保护信号的输出 ,可以将其接入上位机控制电路以实时监测电容器模块的状态 。 当出现异常时宜断开电容充电器并报相应故障 。变桨距系统应具有检测电容柜温度 、电容充电回路开路 、电容过压及电压不平衡 、充电器故障等功能 ;
f) 在一次满载顺桨后 ,对超级电容的充电时间应小于 10 min。
5.7.2 蓄能器要求
蓄能器应满足以下要求 :
a) 蓄能器应满足液压缸在规定的载荷情况下工作 , 以设计要求的最大变桨距速率在整个变桨距角范围内完成顺桨的能力 。载荷按照 GB/T 18451. 1—2012 中 7. 4 的规定 ;
b) 为达到指定的工 作 寿 命 和 安 装 需 求 , 宜 使 用 活 塞 式 或 皮 囊 式 蓄 能 器 , 皮 囊 材 料 应 能 达 到 在
-30 ℃ ~ +50 ℃ 的环境温度下正常工作并能满足 -40 ℃ ~ +50 ℃的生存温度 。推荐使用低温丁腈橡胶或者氯醇橡胶(ECO) ;
c) 蓄能器应按设计要求充指定纯度的氮气 ,充气压力应小于或等于 0. 8倍的公称压力 ,并定期检查压力 ;
d) 蓄能器的回路中应设置释放及切断蓄能器液体的元件 ;
e) 蓄能器应符合 GB/T 7935的规定 。
6 试验方法
6. 1 试验条件
6. 1. 1 正常试验环境条件及试验基准环境条件见表 2。 除另有规定外 ,试验一般在正常试验环境条件下进行 ,试验的基准条件作为仲裁条件 。
6. 1.2 试验电源的基准条件及其允差应满足表 3。 除另有规定外 ,所有试验应在基准试验条件下进行 。
6. 1.3 试验用仪器仪表应符合 GB/T 13729—2002第 4章和 JB/T 5777. 3—2002第 3 章的规定 。
6. 1.4 试验前应按照 5. 2. 3规定的要求进行结构及外观检查 。
表 2 试验环境条件
表 3 试验电源的基准条件及试验允差
6.2 基本功能试验
6.2. 1 手动调桨距功能试验
6.2. 1. 1 手动启动 ,通过人机界面功能键或手动操作装置切换到手动操作 ,应保证同一时间仅能对一个叶片进行手动变桨 ,并在其回到安全位置后才能驱动另一个叶片 。
6.2. 1.2 若变桨距系统采用速度控制 ,则通过人机界面或手动操作装置对三个叶片分别进行点动控制 ,运行方向和速率可调节 。
6.2. 1.3 若变桨距系统采用位置控制 ,则通过人机界面 ,设置叶片变桨给定位置和速度限值 ,对叶片进行位置控制试验 。测试应包括对每个叶片的单独控制和三个叶片的同步控制 。
6.2. 1.4 位置区间往复运动控制 ,通过人机界面分别对三个叶片进行位置区间的独立运动控制和同步控制 。设置叶片变桨距速度限值和给定的位置区间以及到达位置后的停滞时间 。
6.2. 1.5 传感器校准 ,通过人机界面设置或手动操作装置对叶片角度传感器进行校验 。 角度传感器应在整个运行范围内工作 ,它的边界应覆盖叶片正常工作范围 。 限位传感器包括停机位置 、安全位置 。
6.2.2 自动调桨距功能试验
6.2.2. 1 通讯试验
正常上电后 ,观察变桨距控制系统内部 、变桨距系统与控制系统之间能否正常通讯 。可通过控制系统人机界面或 PC机观察 。
6.2.2.2 变桨距控制器调桨距
通过控制系统的人机界面或计算机进行桨距控制 。包括对叶片进行目标 、往复区间控制 。
6.2.2.3 控制系统调桨距
通过风力发电机组控制系统的人机界面下发出变桨距角指令进行桨距控制 。检查变桨距系统是否在整个桨距角变动范围内工作正常 。
6.2.3 变桨距系统的保护试验
6.2.3. 1 电源故障试验
模拟方法 :断开变桨距系统供电的主电源 , 观察变桨距系统运行情况 、安全顺桨过程并按照 5. 7 后备动力源的要求检查后备动力源的容量 ,系统运行状态 、故障报警信息的显示及上传情况 。
6.2.3.2 通讯故障
模拟方法 :将通讯线路断开 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3.3 控制系统安全链断开
模拟方法 :手动断开安全链 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3.4 变桨距传感器故障
6.2.3. 4. 1 叶 片 编 码 器 故 障 模 拟 方 法 : 分 别 断 开 一 个 编 码 器 接 线 , 观 察 并 记 录 顺 桨 过 程 和 故 障 报 警状态 。
6.2.3.4.2 电机编码器故障模拟方法 :断开一个编码器接线 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3. 4. 3 位 移 传 感 器 故 障 模 拟 方 法 : 断 开 一 个 位 移 传 感 器 接 线 , 观 察 并 记 录 顺 桨 过 程 和 故 障 报 警状态 。
注 : 机组中如果没有采用此传感器 ,则不需进行该项测试 。
6.2.3.4. 4 限位开关故障模拟方法 :非触发角度位置 ,触发限位开关闭合 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3.5 变桨距电机故障
6.2.3.5. 1 变桨距电机过流模拟方法 :增加变桨距电机负载 ,使实际电流超过过流报警设置值 ,观察并记录风力发电机组动作结果及自复位情况 。
6.2.3.5.2 变桨距电机过热模拟方法 :断开变桨距电机散热风扇的供电电源或升高环境温度 ,使变桨距电机温度超过过热报警设置值 ,观察并记录风力发电机组动作结果及自复位情况 。
6.2.3.5.3 变桨距电机缺相模拟方法 :断开一个变桨距电机的某一相 ,观察并记录另外两个变桨距电机的顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3.6 变桨距系统低温启动保护故障
模拟方法 : 降低环境温度或改变温度传感器采样值 ,使变桨距系统检测到的温度低于低温启动报警设置值 ,观察并记录故障报警状态 。
6.2.3.7 变桨距控制柜内部温度过低/高
模拟方法 :改变柜体温度传感器采样值 ,使其超过柜体高/低温度报警设定值 ,观察并记录故障报警
状态 。
6.2.3. 8 电池电压过低
模拟方法 :断开电池监测模块电池电压输入端 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3.9 电池温度过低
模拟方法 :改变电池温度传感器采样值 ,使其低于电池温度过低报警值 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3. 10 看门狗故障
模拟方法 :触发看门狗输出信号 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3. 11 液压油温度过高
模拟方法 :改变液压油温度传感器采样值 ,使其高于液压油温度过高报警设置值 ,观察并记录风力发电机组动作结果和故障报警状态 。
6.2.3. 12 液压过滤器发讯器故障
模拟方法 :断开一个发讯器接线 ,观察并记录顺桨过程和故障报警状态 。
6.2.3. 13 防雷保护故障
模拟方法 :断开防浪涌器件的反馈信号 ,观察并记录防雷动作和故障报警状态 。
6.3 性能试验
6.3. 1 基本性能试验
6.3. 1. 1 最大变桨距速率试验
模拟方法 :驱动变桨距电机在其额定转矩下运行 ,通过风力发电机组控制系统的人机界面读取此时变桨距速率 。
6.3. 1.2 电网电压跌落超时时间试验
模拟方法 :变桨距系统正常运行过程中 ,断开变桨距系统主电源供电 ,记录从供电断开到变桨距系统开始执行紧急顺桨的时间 ,符合 NB/T 31003的有关规定 ,通常应不低于 3 s。
6.3. 1.3 变桨距系统定位误差试验
模拟方法 :通过风力发电机组控制系统的人机界面进行变桨距位置控制 ,记录叶片到达目标位置时给定变桨距角与实际变桨距角的偏差 。
6.3.2 变桨距电机温升试验
交流电机试验方法按照 GB/T 1032规定执行 ,直流电机按照 GB/T 1311规定执行 , 同步电动机试验方法按照 GB/T 1029规定执行 。
6.3.3 环境试验
6.3.3. 1 按照 GB/T 2423. 1—2008规定的试验 Ad进行最低温度运行试验 。
6.3.3.2 按照 GB/T 2423. 2—2008规定的试验 Bd进行最高温度运行试验 。
6.3.3.3 按照 GB/T 2423. 3—2006规定的试验 Cab进行恒定湿热试验 。
6.3.3.4 按照 GB/T 2423. 4—2008规定的试验 Db进行交变湿热试验 。
6.3.3.5 按照 GB/T 2423. 1—2008规定的试验 Ab进行最低贮存温度试验 。按照 GB/T 2423. 2—2008规定的试验 Bb进行最高贮存温度试验 。
6.3.4 机械性能试验
6.3.4. 1 冲击与碰撞试验
冲击响应试验和冲击耐受试验按 GB/T 14537—1993规定的方法进行 。
碰撞试验按 GB/T 14537—1993规定的方法进行 。
6.3.4.2 振动试验
振动响应试验和振动耐久试验按 GB/T 11287—2000规定的方法进行 。
6.3.4.3 加载试验
6.3.4.3. 1 加载试验平台
变桨距系统加载试验应在与实际工作等效的工况条件下进行 ,例如 , 电动变桨距系统可采用如图 1所示的试验平台 ,液压变桨距系统可采用如图 2 所示的试验平台 。试验台可由加载系统 、上位机 、转矩测量仪(或力测量仪) 、电网模拟设备 ,及各种开关元件等组成 。加载系统作为负载 ,实时模拟风力发电机组的桨叶载荷 。在试验过程中 , 由加载系统来模拟桨叶等效载荷 ,在上位机的控制下完成被测变桨距系统的一系列加载试验 。
图 1 电动变桨距加载试验平台
6.3.4.3.2 额定负载情况下加载试验
分别施加正常工作额定转矩的 30%、60%、100%进行最大顺桨和开桨速率试验 ,测试开桨 、顺桨的调节速度和有效行程时间 ,变桨距调节动作的响应时间 ,从桨距角起始位置(0°或 90°) 开始桨距角每增1°记录一次对应的变桨速率 ,直到顺桨和开桨的极限位置 。
6.3.4.3.3 最大负载试验
分别施加变桨距系统正常工作状态下的最大转矩进行顺桨和开桨试验 ,分别测试开桨 、顺桨的调节速度和有效行程时间 ,变桨距调节动作的响应时间 。开桨和顺桨加载时间不低于 3 s,桨距角每变化 1°记录一次对应的变桨距速度 。
图 2 液压变桨距加载试验平台
6.3.4.3.4 连续额定负载运行试验
在常温下 ,变桨距系统通过加载试验台进行连续额定负载测试 。试验台控制变桨距系统以最大变桨速率完成从 0°桨距角到顺桨位置的往复运行 , 同时试验台控制加载电机给变桨距电机(或变桨距液压缸)反向加载 ,连续运行 72 h,测试变桨系统的功能应符合 6. 2规定 。
6.3.4.4 液压系统试验
6.3.4.4. 1 液压站功能检查试验
起动液压泵电动机 ,检查电动机的旋转方向 、检查油位传感器 、检查调整油压 、检查建压时间 、补压时间和渗漏情况 。
6.3.4.4.2 蓄能器压力检查
蓄能器压力检查应采用供应商推荐的方法进行 ,并应注意不能超过该蓄能器的额定压力 ,在任何检查或调整之后不应有气体泄漏 。
6.3.4.5 噪声检验
按照 GB/T 3222. 2 的规定进行检验 。
6.3.5 绝缘性能试验
6.3.5. 1 绝缘电阻试验
在 4. 1. 1规定的正常试验大气条件下 ,绝缘电阻应按照 GB/T 3797—2005 的 4. 8 规定 。 变桨距系统各独立电路与外露的可导电部分之间 , 以及与其他各独立电路之间 ,用直流兆欧表 ,测量其在设备湿热试验和抗盐雾 试 验 前 、后 的 绝 缘 电 阻 。试 验 电 压 按 照 表 4 的 规 定 进 行 , 绝 缘 电 阻 测 量 值 满 足 表 5要求 。
试验时 ,对于不能承受所规定的兆欧表电压的元件(如半导体元件 、电容器等) ,应将其短接或断开 。水冷设备应在无水情况下测量 。
表 4 绝缘电阻试验电压等级
表 5 绝缘电阻
6.3.5.2 介电性能试验
6.3.5.2. 1 冲击耐受电压试验
对已标明额定冲击耐受电压值的设备 ,应验证设备绝缘配合所选取的电气间隙能否承受规定的瞬态过电压 ,用具有 1. 2/50 μs波形的电压进行冲击耐受电压试验 。对每个极应施加 3 次 1. 2/50 μs的冲击电压 , 间隔时间至少为 1 s。
试验过程中 ,不应有破坏性放电现象 。
6.3.5.2.2 工频耐受电压试验
进行电气性能试验时 ,应断开变桨距系统电源 、信号输入/输出回路的浪涌保护器(防雷器) ,试验应按下述规定进行 :
a) 设备应关闭后进行 ,主电路的触头应处于闭合或短接状态 。对不能承受规定电压的元件 ,应将其短接或断开 。水冷设备应在无水情况下进行 。安装在带电部件和裸露导电部件之间的抗干扰电容器不应断开 ,此电容器应能够耐受试验电压 ;
b) 交流电源应有足够的容量 , 以便在出现各种漏电流的情况下仍能维持试验电压 。试验电压波形为正弦波 ,其频率应在 45 Hz~ 62 Hz之间 。根据具体情况 ,也可施加与规定试验电压峰值相等的直流电压 ;
c) 试验应在非电连接的各电路之间以及各电路与外壳之间进行 ,试验电压按表 1 的规定 。用绝缘材料制造的外壳和外部操作手柄应以金属箔包覆 ,工频耐受电压试验是在带电部件和金属箔之间施加表 1规定值的 1. 5倍 ;
d) 开始加压时 ,试验电压不应超过本条中给出的 50% ,然后在几秒钟之内将试验电压稳定增加至规定的最大值并维持 5 s,随后电压逐渐下降至零 。对于出厂试验 ,施加时间为 1 s;
e) 试验中如果没有击穿或闪络现象为合格 。
6.3.6 电磁兼容试验
6.3.6. 1 脉冲群抗扰度试验
脉冲群 抗 扰 度 试 验 按 GB/T 14598. 10—2012 规 定 的 方 法 进 行 。 试 验 部 位 及 试 验 规 格 按GB/T 14598. 20—2007 中 4. 2 的要求进行 。
6.3.6.2 静电放电抗扰度试验
静电放电 抗 扰 度 试 验 按 GB/T 14598. 14—2010 规 定 的 方 法 进 行 。 试 验 部 位 及 试 验 规 格 按GB/T 14598. 20—2007 中 4. 2 的要求进行 。
6.3.6.3 辐射电磁场抗扰度试验
辐射电磁 场 抗 扰 度 试 验 按 GB/T 14598. 9—2010 规 定 的 方 法 进 行 。 试 验 部 位 及 试 验 规 格 按GB/T 14598. 20—2007 中 4. 2 的要求进行 。
6.3.6.4 快速瞬变抗扰度试验
电快速瞬变试验按 GB/T 14598.10—2012规定的方法进行 。试验部位及试验规格按 GB/T 14598.20— 2007中 4. 2 的要求进行 。
6.3.7 安全试验
6.3.7. 1 电气间隙与爬电距离检查
电气间隙和爬电距离检测按标准 GB/T 16935. 1—2008中的 6. 1 的规定进行 。
6.3.7.2 接触电流测量
按 GB/T 12113规定的方法进行 。
6.3.7.3 外壳防护等级试验
外壳防护等级(IP代码)的试验按 GB 4208规定的方法进行 。
6.3.7.4 保护联结的阻抗试验
6.3.7.4. 1 试验条件
试验电压 :试验电源开路电压不应超过交流 12V(有效值)或直流 12V。
试验电流 :在用户文件中规定的过流保护方式中最大电流额定值的两倍 。
6.3.7.4.2 试验方法
保护联结的阻抗试验电路见图 3。
调节试验电流为规定的电流值 ,持续 60 s后 ,读取 PV显示值 。也可采用开路电压不超过 12 V 的接地阻抗测试仪进行测试 。
接地阻抗按式(1)计算 :
Z =U/I …………………………( 1 )
式中 :
Z — 产品被试部分的接地阻抗 ,单位为欧姆(Ω) ;
U — 被测试两点间的电压 (PV 电压表指示值) ,单位为伏特(V) ; I — 施加的电流 (PA 电流表指示值) ,单位为安培(A) 。
接地阻抗不应超过产品标准规定的阻抗值 。
说明 :
PV — 电压表指示值 ;
PA — 电流表指示值 。
图 3 保护联结的阻抗试验电路
6.3. 8 通讯协议测试
系统的通信规约测试按相关产品标准规定的试验方法进行试验 。
7 检验规则
7. 1 产品检验的类型
产品检验分为出厂检验和型式检验 。
7.2 出厂检验
每台产品均应进行出厂检验 。
出厂检验项目应符合企业产品标准规定及表 6 的规定 。
全部检验项目合格判定为出厂检验合格 。
表 6 检验项目
表 6 (续)
7.3 型式检验
7.3. 1 有下列情况之一时 ,产品应进行型式检验 :
a) 产品型式认证时 ;
b) 正常生产后 ,如结构 、材料 、元器件 、工艺等有较大改变 ,可能影响产品性能时 ;
c) 正常生产后的定期检验 ,其周期为 4年 ;
d) 产品停产超过上述规定周期后再恢复生产时 ;
e) 其他有要求时(检验项目按相应规定) 。
7.3.2 除 7. 3. 1e)规定项目外 ,型式检验项目见表 6。
7.3.3 产品的抽样数量为 1套 ,检验时不分组 。
7.3.4 样品应符合第 5 章 、第 6章规定的全部项目的要求 。检验中允许对可调整的部分进行调整 ,不允许更换元器件 。进行一次调整后 ,样品符合各项指标要求时 ,判定为合格 ;若进行一次调整后性能仍不合格的样品,判定为不合格 。
8 标志、标签、使用说明书
8. 1 标志和标签
8. 1. 1 每台产品应有铭牌 , 内容包括 :
a) 制造厂名称和商标 ;
b) 产品型号和名称 ;
c) 规格号(需要时) ;
d) 额定值 ;
e) 产品出厂时间 ;
f) 产品的编号 。
8. 1.2 静电敏感部件应有防静电标志 。
8. 1.3 产品外包装上应有收发货标志 、包装 、储运图示标志等标签 。发货标志应符合 GB/T 6388的有关规定 ,储运标志按 GB/T 191的规定执行 。
8. 1.4 产品的相关部位及说明书中应有安全标志 ,安全标志见 GB 14598. 27—2008中表 9。
8. 1.5 产品的使用说明书 、质量证明文件或包装物上应标有产品执行的标准代号 。
8. 1.6 所有标志均应规范 、清晰 、持久 。
8.2 使用说明书
8.2. 1 产品使用说明书的基本要求应符合 GB/T 9969的规定 。
8.2.2 使用说明书一般应提供以下信息 :
a) 产品型号及名称 ;
b) 产品执行的标准代号及名称 ;
c) 主要用途及适用范围 ;
d) 使用条件 ;
e) 产品主要特点 ;
f) 产品原理 、结构及工作特性 ;
g) 主要性能及技术参数 ;
h) 安装 、接线 、调试方法 ;
i) 运行前的准备及操作方法 ;
j) 软件的安装 、操作及维护 ;
k) 故障分析及排除方法 ;
l) 有关安全事项的说明 ;
m) 产品接口 、附件及配套情况 ;
n) 维护与保养 ;
o) 运输及贮存 ;
p) 开箱及检查 ;
q) 质量保证及服务 ;
r) 附图 :
1) 外形图 、安装图 、开孔图 ;
2) 原理接线图 ;
s) 其他必要的说明 。
9 包装、运输、贮存
9. 1 包装
9. 1. 1 产品在包装前 ,应将其可动部分固定 。
9. 1.2 每台产品应用防水材料包好 ,再装在具有一定防振功能的包装盒(箱)内 。
9. 1.3 产品随机文件 、附件及易损件应按企业产品标准和说明书的规定一并包装和供应 。
9.2 运输
包装好的户内使用的产品在运输过程中的极限温度和相对湿度满足 4. 1. 1。 当环境温度不能满足器件的温度要求时 ,要将器件从系统上拆下来 ,并按此器件的温度要求单独运输 。
9.3 贮存
包装好的产品贮存温度和湿度满足 4. 1. 1,应贮存于周围空气中不含有腐蚀性 、火灾及爆炸性物质的室内 。
10 供货的成套性
10. 1 随产品供应的文件
出厂产品应配套供应以下文件 :
a) 质量证明文件 ,必要时应附出厂检验记录 ;
b) 产品说明书(可按供货批次提供) ;
c) 产品安装图(可含在产品说明书中) ;
d) 产品电路图和接线图(可含在产品说明书中) ;
e) 装箱单 。
10.2 随产品供应的配套件
随产品供应的配套件应在相关文件中注明 ,一般包括 :
a) 易损零部件及易损元器件 ;
b) 产品附件 ;
c) 合同中规定的备品 、备件 。
