GAMESA EOLICA 公司技术文件（中文翻译）

风机型号：G58-850KW

如有翻译不准确之处，请参阅原文。并以原文为准

目录 技术信息

1．风力发电机的描述

1.1 INGECOM-W控制系统 1.2 风力发电机的批准等级 1.3 气象条件

1.4 与电网的连接 1.5 特别关注的事项 2．风力发电机的组成部分 2.1. 转子 2.1.1 总则 2.1.2 叶片 2.1.3 叶片轮毂 2.1.4 轮毂罩 2.1.5 叶片轴承 2.2. 变浆系统 2.3. 主轴 2.4. 机器底盘 2.5. 机舱外壳 2.6. 测量风速 2.7. 控制系统

2.7.1 控制器的布置 2.7.2 操作面板

2.7.3 风力发电机的控制

2.8. 变压器，控制系统以及中压断路开关的通讯

2.8.1 发电机转子供电

2.8.2 发电机/地面控制柜的电缆通讯特点 2.8.3 地面控制柜变压器/的电缆通讯特点 2.8.4 光纤 2.9. 地基

2.9.1 主要数据

3. 主要数据 3.1 风力条件 3.2 风力条件评估 4. 技术规范 4.1 轮毂罩 4.2 转子 4.3 叶片 4.4 叶片轴承 4.5 机舱外壳 4.6 叶片轮毂 4.7 主轴 4.8 轴承箱

4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24

附表索引

主轴承 机器基座 转向系统 转向齿轮 塔架 齿轮箱 偶合

配备Ingecon-W控制系统的发电机 紧急制动 液压单元 风速仪 风向标 控制单元 中压断路开关 变压器 重量

G58-850kW风机各组件的连接电缆 地基尺寸 地基材料

风机G58-850kW的设计参数

附图索引

图1： G58-850kW风机，侧视图和俯视图 图2： G58-850kW风机不同的控制面板模式 图3： G58-850kW风机的主要外形尺寸

表1： 表2： 表3： 表4：

1． 风力发电机的描述

G58-850 kW风力发电机（以下简称为“风机” ）是三叶片式，叶片受风角度可调（以下简称为“变浆矩” ）并且主动转向的风机。叶轮直径为58米。风机配有Ingecon-W控制系统，该系统可以使风机在宽的转子转速变化范围内运转。

叶轮有3个叶片（全长控制），叶片轴承，以及球墨铸铁轮毂构成。叶片全长28.3米，由玻璃纤维增强的环氧树脂予浸料及模技术制造。每一叶片由两个“壳”和一根支撑“梁”构成。叶片中插入特殊的钢插头用以连接叶片和叶片轴承（4-点球式轴承，安装在轮毂上）。叶片的受风倾斜角可调。风机的这个特性可以根据发电量及发出的噪音精细地随时调节叶片运行时的角度。

在高风速下，Ingecon-W控制系统和变浆矩系统将风机的输出功率保持在额定功率，与空气的温度和密度没有关系。在低风速条件下，变浆矩系统和 Ingecon-W 控制系统通过选择转子的转速和叶片角度使风机的输出功率最大，以及达到最大的功率系数。

主轴将功率通过齿轮箱传输到发电机。3级复合行星式及螺旋状平行主轴齿轮箱.从齿轮箱,通过卡登柔性联结(cardan-joint)能量被偶合到发电机.

发电机是一台高效率的,4极,双馈发电机,带有绕组转子和滑差线圈。 风机的基本制动方法是全顺浆（full featheirng）制动。其他的制动是紧急状态下的紧急制动，通过液压系统启动安装在齿轮箱高速主轴上的紧急盘式制动器。

风机的功能全部通过几台微处理器构成的控制单元监控。控制系统安装在机舱内。叶片的角度变化通过液压系统调节。这个调节控制系统可以使叶片的转动角度从-5o 到+88o。这个系统同时也向制动系统供应压力。

转向系统由两台电机驱动的齿轮构成，由风机的控制器通过安装在机舱顶部的风向仪提供的风向信息控制风机的转向。定向齿轮驱动定向齿轮条。定向轴承是一个平面型轴承，有嵌入式摩擦和自锁定功能。

机舱的盖是由玻璃纤维强化的聚脂材料制成，可以保护机舱内部的设备，防雨，雪，尘和阳光的照射。从塔架进入机舱是通过塔顶的一个中央开口。机舱内还安装了一台125千克的维护吊车。

风机的塔架的高度有3种，44，55，和65米。塔架是钢结构的圆锥型筒式塔体结构，可以由两段或三段构成。塔的外表刷了油漆以保护塔体不被腐蚀。

1.1 Ingecon-W控制系统

Ingecon-W控制系统可以保证风机叶轮的速度和驱动扭矩总是将稳定和恒定的电能最终输送给电网。这个控制系统同时使电能到达电网的功率因数为1。

Ingecon-W控制系统由一台高效的异步电机和绕组转子，滑差线圈，以及两台4-象限转换器IGBT，接触器和保护构成。由于这台发电机独特的控制方式，如果我们从电网（也就是从锭子来看）这台发电机似乎是一台同步发电机。

发电机有短路和过载保护。它们的温度也连续不断地受到锭子上的PT100模块的监控。

Ingecon-W控制系统下的发电机是一台特殊的同步发电机，它可以在变化的速度下运转，速度范围900rpm-1900rpm，并且随时保持发电功率的稳定。发电机的这个特点是通过控制转子的电流实现的。通过控制这些电流，功率因数可以看作是一个可以配置的控制系统参数。因此，在电网中的损耗降低。

同步发电的另一个结果是通过Ingecon-W系统可以实现与电网的“软”连接，也就是与电网的“平滑”连接/断接。

Ingecon-W控制系统在发电量的最佳化，运转时的低噪音，以及降低齿轮箱和其他部件的负荷上有其灵活性。

1.2 认定的等级

G58-850KW风机的设计等级，根据IEC 61400-1 Ed.2标准正在进行认证。认证等级为IIIB级。

1.3 气象条件

风机的设计运行环境温度为-20℃到+40℃的范围。如果在这个温度范围之外，必须采取特殊的措施，参见1.5节的“特别关注的事项”。

安装在风场的风机之间的距离在主风向至少5个叶片的直径，也就是290米。如果在风场中，风机成排安装，在垂直于主风向的方向上，风机之间的最小距离为3个叶片的直径，也就是174米。

外部的防腐等级为C5-M，内部的防腐等级为C2-C3（ISO 12944-2）。

1.4与电网的连接

间歇性的或急速的电网频率波动可能会引起对风机的严重损坏。平稳的+2/-3Hz的频率变化是可以接受的。电压必须在+/-10%的额定电压波动范围之内。

脱网（GRID DROPOUT）在整个风机使用寿命期间只可以平均每周发生一次。

必须有一个最大为10欧姆的接地电阻。此外，建议将风机连接到TN电网。接地系统必须满足风场当地的土壤条件。中性土壤的接地电阻必须依据当地官方机构的要求。

如果是小型的独立电网，必须检查电网的实际状况。

1.5 特别关注的事项

在低风速的时候，由于加热和机舱内的去湿，风机的自身的功率消耗将增加。 对于重的结冰度，可能会中断运转。在以下条件同时出现的时候，会出现功率下降以保证齿轮箱，发电机等风机的主要部件的热条件在极限的范围之内。这些条件包括：

高风速，高温，低空气温度，低空气密度和/或低电压。 总之，电网的电压应该尽可能在接近额定电压附近。如果脱网并且温度很低，在从新启动风机和之前，应该给系统加热一段时间。

由于对风机技术的不断改进和更新，我们保留更改风机技术参数的权利。

2. 风机的组成部分

图1显示了风机G58-850KW的机舱中不同部件的位置。

图 1 G58-850 kW 风机 (侧视和顶视图).

5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 变浆系统

风向标和风速仪anemometer 维护吊车 液压系统 电气接线 塔顶控制柜 发电机

高速轴连接 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 低速轴保护 高速轴保护 变浆推杆保护 齿轮箱

冷却和油过滤器 齿轮箱风扇 低速主轴 左后底座 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 右后底座 机舱梯子 机舱外罩 转子锁定机构 机舱地板 前底座 偏航 系统

2.1 叶轮

2.1.1 总则

G58风机的叶轮由三个叶片构成,通过叶轮轴承及变浆矩系统安装在铸铁的叶轮轮毂上。叶片的锥度是3，所以叶片的边缘不会与塔架接触。

2.1.2 叶片

叶片全长28.3米。叶片顶端上安装了雷电接受器，它可以保证雷击时雷电能通过钢缆通过叶片传导到叶片轮毂。叶片根部到轮毂中心的距离是0.7米。因此，转子叶片的直径为58米。

叶片由玻璃纤维强化的环氧树脂材料制造。其制造是基于被称为“予浸料模技术”。这项技术可以非常精确地控制材料的体积，进而准确地控制生产叶片的机械特性。

每个叶片由两半壳组成，两半壳分别制造。然后固定在一根内梁上。这根内梁的作用是支撑叶片的自重，将应力传给叶片轮毂。另一方面，叶片的外壳的作用是利用其空气动力学的外形将风力中的动能转化成扭矩而发电。

内梁实际是一根端面为管状的封闭柱子。其几何形状与叶片各部位的几何形状相似。叶片的外壳是一种三明治结构，内部为PVC，外部为玻璃纤维-环氧树脂薄片。

叶片与其轴承是通过螺钉固定连接的，共有52个钢螺钉。

2.1.3 叶片轮毂

轮毂为球形，球磨铸铁制造。它直接安装在主轴上。它的正面有一个开口，用于内部检查和固定螺钉。

2.1.4 轮毂盖

轮毂和叶片轴承由轮毂盖完全覆盖，以免受环境的侵蚀。

轮毂盖由玻璃纤维聚脂材料制造。它固定在轮毂的前方，由叶片轴承支撑。

2.1.5 叶片轴承

轴承将叶片固定到轮毂上。它是单轴滚轴式轴承，带密封。轴承的外环有与轮毂固定的锣孔，内环有与叶片固定的锣孔。

变浆系统

风机运行时，变浆系统总是在工作：（1）如果风速低于额定风速，系统选择最佳的叶片受风角度。这样，风机的电能输出在任何一个风速下都将达到最大。这是通过变浆系统实现的。这个系统我们叫做“Optitip”系统；（2）当风速超过额定风速时，系统调节叶片的受风角度，使风机产生额定的发电功率。

叶片沿其长度方向的轴转动调整叶片的受风角度。通过连杆和曲轴系统将叶片转动，使3个叶片保持相同的受风角度。液压系统来回推动一根通过齿轮和主轴的推杆。固定在推杆3个顶点上的连杆将旋转运动传送给叶片。

2.3 主轴

主轴将驱动扭矩从叶片传给齿轮箱。主轴由一个带螺栓的法兰连接到轮毂上。它由两个圆柱滚轴轴承及支座支撑。它的功能之一是吸收转子的往复负载。轴承座将力量通过它的4条螺栓固定的腿传送给机器底座。主轴通过圆锥连接头固定在齿轮箱的低速空轴上，通过摩擦传送扭矩。

轴承座铸铁制造。主轴由锻造的合金钢制造。在它的中心部位有一个空洞，安装了叶片变浆的推动系统。

2.4 机器底座

机器底座的设计思想是简洁，提供给机舱部件和其它机器坚固的基础。它的功能是承载轴承箱，齿轮安装，转向齿轮，以及发电机。它将力从这些部件通过转向系统传送到塔体。

机舱的底座有两个基础：

（1） 前基础 由焊接件构成，是一个刚性的主梁。上面固定了轴承箱，

转向齿轮，和转向系统；

（2） 后基础 由两根悬梁构成，连接到前基础。但是从结构的角度出发，

其功能是分开的。

后基础固定发电机和塔顶控制柜。在它们之间的空间用于维护机器。

2.2

2.5

机舱外壳

机舱盖保护各机器部件免受环境的侵蚀。它由玻璃纤维强化的聚脂材料制造，对声音有有效的隔绝作用。并且内部有足够的空间用于维护工作时的站立和工作。

机舱内部照明及通风良好。白天通过天窗提供照明以及额外的通风。而且可以通过这个天窗很容易到达机舱顶部的风速仪和风向标。机舱的前部有一个检修孔可以到达轮毂及其盖。机舱的后部，有一扇门，打开后可以操纵检修用吊车。

高速旋转部件通过保护螺栓可以方便地固定，同时给维护人员安全的保障。

2.6 测量风速

在机舱的外面后部，安装了测量风速的传感器（风速仪和风向标）。

2.7 控制系统

控制器监控G58风机的全部功能以保证在任何风速下风机的运行保持最佳状态。它连续地扫描来自风机各个传感器的信号，所以一旦发现错误，马上处理。如果出现的错误要求停止风机，控制系统会立刻停止风机。

有一个触摸屏显示风机运转数据。控制器允许进行远程监控。它同时受系统的监控系统（watchdog）监控，以保障风机的正确的运行。

2.7.1 控制器的配置

控制器包括“地面控制器”和“塔顶控制器”。地面控制器安装在塔底，而塔顶控制器安装在塔顶的机舱内。

塔顶和地面的控制器有不同的任务：

（1） 塔顶控制器 分管机舱的工作，如，风速数据，变浆系统，转向控制，

内部温度控制，以及远程控制；

（2） 地面控制器 分管发电机的切入和切出，电流和电压的测量，以及功

率的控制。

2.7.2 控制面板

当操作者要查看风机的运行数据，或者启动或停止风机，他可以使用地面控制器的控制面板，或者在塔顶控制器上连接一块服务面板。图3显示不同的操作面板状态。

图2。不同的操作面板状态

2.7.3 风机的控制

风机的旋转速度和叶片角度随时根据风速的变化调整。控制系统选择这些变量的最合适的操作参数。

根据风速的不同，可以将控制分为4个阶段： （1）。低风速，控制系统将发电机与电网断开； （2）。中等风速，发电机连接到电网，但是额定功率没有达到； （3）。高风速，风机发出额定功率的电； （4）。极高的风速（停止风速），发电机与电网断开，风机停止运转。

Ø 低风速

当风速低于但是接近于风机启动风速的时候，控制系统将叶片角度调整到45o左右。这种叶片角度将给予转子非常高的力矩。

当风速提高时，转子的转速以及发电机的转速也相应提高，叶片的角度相应地被控制器调小，直到发电机的连接达到最佳的条件。

Ø 中等风速

一旦“Ingecon-W”控制系统检测到风力具有足够的能量，它将发电机连接到电网。同时系统也会确定在给定的风速下最合适的转子转速（在一定的转速变化范围之内），并控制风机使它发出的电能达到最佳水平。

在风速高于启动风速而低于额定风速，控制系统确定最好的转子转速（在一定的转速变化范围之内），以及叶片角度，使电能的收率在每一个风速下达到最大。 Ø 高风速

当风速超过额定风速时，风的动能足以满足风机产生额定功率，系统调整叶片的角度（调大叶片的角度）使功率达到额定值。 Ø 停止风速

如果风速超过停止风速值，系统将发电机和电网断开，并将叶片角度调节到全顺浆位置（~88o）。然后，控制系统将等待风速降低到再启动风速以下，然后从新启动发电机。

2.8 变压器，控制系统和中压断路开关之间的通讯

2.8.1 发电机转子的供电

发电机转子的供电通过一个独立的690/480V自动变压器（绝缘中线）供应。这个变压器的额定功率为63kVA，以释放转子的额定功率，即，60kW。在风机运转时，转子可以被大电流过载。因此，自动变压器设计成永远显示线性响应。

2.8.2 发电机/地面控制器的电缆特性

锭子和转子以及塔底的功率控制之间的连接由3X70mm2的三极电缆连接，绝缘等级为0.6/1kV （EPR），设计的标准为UNE 21150。4根电缆（平行）给锭子供应馈电，2根电缆给转子供应馈电。

电流容量为235A（对应温度为40℃），UNE 20460.5.523标准。

2.8.3 地面控制器/变压器连接电缆的特性

功率控制器和变压器之间的连接电缆是单极的185mm2电缆，0.6/1kV (RV)绝缘等级。每相2电缆（平行）。

电流容量每相900A，系统的额定电流为711A。

表1。风机各部件之间连接电缆的概括

表1。G58-850风机各部件之间连接电缆 连接 电缆种类 电流（A） 允许电流（A）

165 235 发电机/地面控制DN-F0.6/1kV 3X70(EPR)

器

711.2 900 地面控制器/变压RV0.6/1kV 2X3X185 Cu

器

24.5 260 变压器/中压断路DHZ1 95 Al

开关

中压断路开关之DHZ1 95，150，240，300 24.5(每台风机) -

400Al(*) 间

备注：（*）：它取决于安装的风机的数量。因为，电缆输送的总电流是所有风机的电流的总和。

2.8.4 光缆

风机内部通讯的光缆直径200/230 微米，4芯。这种光缆防潮，并防老鼠咬。 这根光缆用于不同处理器之间的通讯，以及这些处理器和用户之间的通讯。用户已通过操作终端登陆到操作系统。

远程控制使用直径为62.5/125微米的光缆在不同的风机之间通讯。这种光缆也防潮，也防老鼠咬。

2.9 地基

下面描述了G58风机44米，55米，及65米塔架的参数。塔架的参数是在下列假定之下计算得到的：

Ø 允许的地面应力：2 kg/cm2

Ø 负载（GL-WIND 71444-1文件）

如果这些假定改变，定义的数据将不再有效。需要进行新的计算。

2.9.1 主要数据

表2。地基的尺寸 尺寸 44米塔 55米塔 65米塔 单位

9.3 10.1 11.7 M 地基边长，L

1.1 1.1 1 M 外高，he

1.1 1.1 1.3 m 中间高，hc

3.018 3.320 3.620 m 地基底法兰直径

表3。地基的材料 材料 44米塔 55米塔 65米塔 单位

8.7 10.2 13.7 MHM-15混凝土

121.5 164 M3 HA-30结构混凝土 103

8947 10678 17100 kg 钢筋B 500 S

3. 主要数据 3.1 风力条件

给定风场的气象条件通常由风的WEIBULL分布曲线确定，并且WEIBULL曲线由A和K两个系数描述。系数A与平均风速成比例，而系数K确定WEIBULL分布的形状。湍流是个系数，它描述了短期的变化/波动。

在下表中列出了GAMESA公司的G58-850KW风机设计的风力条件。

表4。G58-850KW风机的设计参数 项目 数值 单位 备注 IEC class IIIB - IEC 61400-1 Ed.2

7.5 m/s 年平均风速 风机轮毂的高度 2 - Weibull形状参数，K

16 % 湍流强度 15 m/s, I15

37.5 m/s 参考风速，10分钟平均 50年出现 52.5 m/s 参考风速，3秒钟平均 50年出现 最大的阵风加速度 标准IEC

61400-1,Ed.2,6.3.2.2条款

21/18 m/s 停止/再启动风速 100秒钟平均

功率曲线（根据10%湍流计算），以及CP和CT曲线，G58-850风机的年产电量包括在FT001102文件中

3.2 风力条件的评估

风机可以安装在多中气象条件之下：现场的空气密度，湍流强度，平均风速以及形状参数K是必须考虑的参数。如果湍流强度高，风机的负荷增加，风机的寿命就会缩短；相反，如果平均风速或着湍流（或两者）低，负荷变小，风机的寿命就会延长。所以，如果平均风速适当地低，风机可以安装在湍流强度高的风场。如果超出规定的条件，GAMESA公司必须要考察现场的气象条件。

轮毂高度湍流强度，I15（最低平均风速15m/s），是在测量值或估计值上添加湍流强度测量的标准偏差后得到的。

对于复合的地域，风力条件评估需要根据现场的测量进行。此外，同时也要考虑现场地表形状对风速，wind profile，湍流强度，以及流量的偏移的影响。

4. 技术规范

图3.显示了G58-850KW风机的主要外部尺寸.机舱的内部分布可以在图1中了解.

图3. 显示了G58-850KW风机的主要外部尺寸

G58-850KW风机各部件的技术规范如下列表格所示：

4.1 轮毂罩

尺寸 尖-座距离: 2700 mm

最大直径:2350 mm; 座直径: 2200 mm 材料 玻璃纤维-.聚酯树脂 重量 220 千克

4.2 叶片转子 直径 58 米 扫过面积 2642 平方米 转速范围 14.5-30.8 rpm（55/65米塔架） 16.2-30.8 rpm (44米塔架) 旋转方向 顺时针（从正面看） 转子定向 逆风

6o 倾斜角度

3o 叶片锥度

3 叶片数

空气动力学制动 全顺浆

4.3 叶片 原理 叶片外壳固定在内部支撑梁上 材料 玻璃纤维增强的环氧树脂 叶片连接 钢质根部插入

NACA 63.XXX + FFA – W3 机翼/螺旋桨(Airfoil)

长度 28.3米 弦(根/尖) (Chord(root/tip)) 1.9米/0.4米

16.4o 最大扭转(Max. Twist)

重量 约2400千克/片

4.4 叶片轴承

类型 4-点球轴承

4.5 机舱外壳

尺寸 6590X2240X2850 mm3 材料 玻璃纤维 - 聚酯树脂 重量 1600 千克