TRICONEX PLC 3504E需要改造的風(fēng)機(jī)介紹
該風(fēng)機(jī)為變速恒頻風(fēng)電機(jī)組,三葉片、迎風(fēng)、水平軸向的風(fēng)機(jī),葉輪的直徑為 70.5 米。風(fēng)機(jī)的葉輪和機(jī)艙安裝在圓錐筒狀的塔架頂部,輪轂中心距地面的高度為 64.78 米。風(fēng)機(jī)采用主動(dòng)偏航控制(使風(fēng)機(jī)按照風(fēng)向調(diào)整轉(zhuǎn)向),主動(dòng)變槳矩控制(用來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速)和發(fā)電機(jī)/功率電子變換系統(tǒng)(用來(lái)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn) 50Hz 690V 的電能)。[1]
控制系統(tǒng)采用某品牌 PLC,配置如圖2-1所示,包括塔底柜和機(jī)艙柜。
由于該型號(hào)風(fēng)機(jī)使用過(guò)程中故障率高,并且存在元器件損壞后,需要購(gòu)買(mǎi)國(guó)外整機(jī)廠(chǎng)商的配件,或請(qǐng)?jiān)瓘S(chǎng)家人員進(jìn)行維修,配件價(jià)格與維護(hù)費(fèi)用高昂,原因在于用戶(hù)無(wú)控制系統(tǒng)核心程序,不知道配件配置,只能用的配件,自己無(wú)法選擇與維護(hù),故風(fēng)場(chǎng)用戶(hù)需要改造該型號(hào)風(fēng)機(jī),使其具有自主程序,便于工藝研究與維護(hù)。
TRICONEX PLC 3504E控制系統(tǒng)LK PLC配置
和利時(shí)主控系統(tǒng)采用風(fēng)電控制器作為主控制器。由CPU模塊、I/O模塊、CANopen主站模塊、電量采集模塊、通信模塊、計(jì)數(shù)模塊、電源模塊、背板和HMI等組成,以滿(mǎn)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制要求[2]。
主控制柜,安裝于風(fēng)電機(jī)組塔筒底部,與機(jī)艙柜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行通訊;與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和人機(jī)界面通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,對(duì)風(fēng)電機(jī)組整體運(yùn)行進(jìn)行控制和監(jiān)視;并發(fā)送指令到偏航系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)以及變流控制系統(tǒng)。如圖3-1所示。
機(jī)艙站,采用遠(yuǎn)程I/O方式,設(shè)置成控制分站。用于采集電網(wǎng)電量信息,記錄風(fēng)向、風(fēng)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及溫度等數(shù)據(jù),控制偏航、扭攬。機(jī)艙站通過(guò)光纖介質(zhì)與塔底主控站進(jìn)行通訊。
人機(jī)界面,安裝于風(fēng)電機(jī)組塔底和機(jī)艙,通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與主控制器通訊;用于完成系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制和顯示、風(fēng)電機(jī)組參數(shù)設(shè)置、故障記錄的查詢(xún)等工作。通過(guò)設(shè)置用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限,保證風(fēng)電機(jī)組操作的安全可靠。
TRICONEX PLC 3504E系統(tǒng),安裝在中控室,便于遠(yuǎn)程操作控制風(fēng)機(jī),包括完成系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制和顯示、風(fēng)電機(jī)組參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)、故障記錄的查詢(xún)等工作。通過(guò)設(shè)置用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限,保證風(fēng)電機(jī)組操作的安全可靠。
圖3-1 和利時(shí)LK PLC配置圖
TRICONEX PLC 3504E控制系統(tǒng)軟件組成
風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)由圖4-1所示幾部分組成:
圖4-1 和利時(shí)LK PLC控制系統(tǒng)組成
風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)使用的通訊協(xié)議如下所列:
(1)與變流器通訊,采用CANopen通訊協(xié)議;
(2)與變槳系統(tǒng)通訊,采用CANopen通訊協(xié)議;
(3)塔底與機(jī)艙通訊,采用Profibus-DP通訊協(xié)議;
(4)與電能表通訊,采用MODBUS RTU通訊協(xié)議;
(5)與HMI通訊,采用MODBUS TCP通訊協(xié)議;
(6)與SCADA通訊,采用OPC通訊協(xié)議;
5 結(jié)論
風(fēng)機(jī)使用TRICONEX PLC 3504EPLC改造后,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)分析,風(fēng)機(jī)報(bào)故障次數(shù)和其他風(fēng)機(jī)相比少,正常情況下發(fā)電量和周邊風(fēng)機(jī)相當(dāng)(考慮風(fēng)機(jī)位置不同,導(dǎo)致風(fēng)速大小不同),功率曲線(xiàn)如圖5-1所示,功率曲線(xiàn)與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)吻合。
圖5-1 和利時(shí)LK PLC控制系統(tǒng)2012年3月與4月功率曲線(xiàn)
由于使用自產(chǎn)PLC及控制程序,可根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況調(diào)整程序或參數(shù),使風(fēng)機(jī)運(yùn)行達(dá)到*,滿(mǎn)足用戶(hù)使用要求;同時(shí)可自由選擇風(fēng)機(jī)中使用的各種設(shè)備,如風(fēng)速風(fēng)向儀、風(fēng)扇、加熱器、測(cè)頻模塊等,這在之前從國(guó)外整機(jī)引進(jìn)中是不可能的,只能由國(guó)外廠(chǎng)家。
使用LK PLC改造的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在現(xiàn)場(chǎng)工作正常,發(fā)電量與附近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相當(dāng),功率曲線(xiàn)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求基本吻合。
現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證了和利時(shí)LK PLC滿(mǎn)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制要求。
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