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1、RulesandGuidelines规则和指南IVIndustrialServicesIV工业用途1GuidelinefortheCertificationofWindTurbines1 .风力发电机组认证指南2 SafetySystem,ProtectiveandMonitoringDevices2安全系统、保护和监测设备Tableofcontents目录IVIndustrialServices1IV工业用途1Tableofcontents2目录22.1General102.1 概论102.1.1 Assessmentdocuments102.1.2 评估文件102.1.3 Systemat
2、icconsiderationofpossiblefaults121.1.2 可能故障的系统考虑121.1.3 Descriptionofthecontrollerforapprovaloftheloadassumptions131.1.4 支持载荷假设的控制器的描述13Note:142.2 ControlandSafetySystem152.3 控制和安全系统152.3.1 General152.2.1 概述152.2.2 Definitions152.2.3 定义152.2.2.1Controlconceptandcontrolsystem151.1.1.1 控制观念和控制系统151.1.
3、1.2 Safetyconceptandsafetysystem161.1.1.3 安全观念和安全系统161.1.1.4 Brakingsystem161.1.1.5 制动系统161.1.1.6 Clearance171.1.1.7 清除171.1.1.8 Rotationalspeedoftherotor171.1.1.9 风轮旋转速度171.1.1.10 Power191.1.1.11 功率191.1.1.12 Windspeed201.1.1.13 风速201.1.1.14 Winddirectionandyawerror211.1.1.15 向和偏航误差211.1.1.16 9Exte
4、rnalpowersupply,mainsfailure211.1.1.17 部电源，主电网失效211.1.1.18 Lockingdevices221.1.1.19 锁定装置222.2.3 Requirementsanddesignconcept222.2.4 要求和设计观念222.2.4.1 Generalsafetyconcept222.2.3.1 一般安全观念222.2.3.1.1 Singlefailure221.1.1.1.1 单个失效221.1.1.1.2 Redundancy231.1.1.1.3 冗余232.2.3.2 Controlandsafetysystems242.2
5、.3.3 控制和安全系统24.2.2.3.2.1Controlsystem241.1.1.1 .1控制系统241.1.1.2 .2Safetysystem241.1.1.3 安全系统241.1.1.4 Brakingsystems251.1.1.4.1 Brakingsystemrequirements262.2.331制动系统要求261.1.1.4.2 Windturbinewithmechanicalbrakeandnon-independentbladepitchingsystem262.2.332机械制动和非独立变桨系统的风轮262.2.3.3.3Selectionofthebraki
6、ngprinciple282.2.2.3.3制动原理的选择282.2.3.3.4Externalpowersupply282.2.3.3.4外部电源282.2.3.4Torque-Iimitingcomponents292.2.3.4力矩限制部件292.3ProtectiveandMonitoringDevices292.3保护和监控设备292.3.1General292.3.1 概述292.3.2 Limitingvalues,controlsystem302.3.3 限值，控制系统302.3.2.1General302.3.2.1 概述302.3.2.2 Rotationalspeed30
7、2.3.2.3 转速302.3.2.2.1Measurementofrotationalspeed302.3.2.2.1转速测量302.3.2.2.2Operationalreliabilityofthemeasurementsystem3123.2.2.2检测系统的运行可靠性312.3.2.2.3Excessivespeedandthereactionofthecontrolsystem31232.2.3过速和控制系统的反应312.3.2.2.4Rotationalspeedexceedingactivationspeed322.3.2.2.4转速越过触发速度322.3.2.2.5Behav
8、iourfollowingactivationofthesafetysystem322.3.2.2.5安全系统动作后的表现322.3.2.3Power332.3.2.3功率332.3.2.3.1Measurementofpower332.3.2.3.1 功率量332.3.2.3.2 Measurementofpowerforthecontrolsystem332.3.2.3.3 控制系统-功率测量332.3.2.3.4 Monitoringthepowerforthesafetysystem342.3.2.3.5 安全系统-功率监控342.3.2.3.6 Exceedingtheover-po
9、werPortheratedpowerPr342.3.2.3.7 过载功率PT超标或者额定功率Pr超标342.3.2.3.8 ExceedingtheactivationpowerPA352.3.2.3.9 超过触发功率PA352.3.2.3.10 Automaticstart-up362.3.2.3.11 动362.3.2.3.12 Windspeed362.3.2.3.13 风速362.3.2.4.1Requirements362.3.2.4.1 要求362.3.2.4.2 Measurementofwindspeed362.3.2.4.3 风速的测量362.3.2.4.4 Exceedi
10、ngthecut-outwindspeed372.3.2.4.5 超过切出风速372.3.2.4.6 Exceedingtheshort-termcut-outwindspeed372.3.2.4.7 超过短期切出风速372.3.2.4.8 Automaticstart-up372.3.2.4.9 自动启动372.3.2.4.10 Controlduringfaultywindspeedmeasurements382.3.2.4.11 误风速测量时的控制382.3.2.4.12 Shock382.3.2.4.13 振动382.3.2.5.1General382.3.2.5.1概述382.3.2
11、.5.2Measurementofshock382.3.2.5.2振动测量382.3.2.5.3Operationalsafety392.3.2.53运行安全392.3.2.5.4Exceedingthelimitingvalue392.3.254超过限值392.3.2.6Operationalvibrationmonitoring39232.6运行振动监控392.3.2.6.1General391.1.1.1.1 概述391.1.1.1.2 Measurementofvibrations401.1.1.1.3 振动的测量401.1.1.1.4 Determinationofthelimiti
12、ngvalues401.1.1.1.5 限值的确定401.1.1.1.6 Exceedingthelimitingvalue411.1.1.1.7 超过限值411.1.1.1.8 Automaticstart-up421.1.1.1.9 自动启动422.3.2.7 Mainsfailure/loadshedding422.3.2.8 主电网失效/负载脱落422.3.2.7.1General422.3.2.7.1概述422.3.2.7.2Operationfollowingmainsfailure4223.2.7.2主电网失效后的运行422.3.2.7.3Operationafterrestor
13、ationofmains432.3.2.73主电网恢复后的运行432.3.2.8Shortcircuit432.3.2.8短路432.3.2.8.1Requirements432.3.2.8.1要求432.3.2.8.2Operationfollowingashortcircuit432.328.2短路后的运行432.3.2.9Monitoringthegeneratortemperature442.3.2.9监控发电机温度442.3.2.9.1Requirements442.3.2.9.1 要求442.3.2.9.2 1.imitingvalues442.3.2.9.3 限值442.3.2.
14、9.4 Operationafterexcesstemperature442.3.2.9.5 超温之后的运行442.3.2.9.6 Conditionmonitoringofthebrakingsystems452.3.2.9.7 动系统环境监控452.3.2.10.1General451.1.1.1.1 1概述451.1.1.1.2 2Measurementparameters451.1.1.1.3 2测量参数451.1.1.1.4 3Safetyrequirement461.1.1.1.5 3安全要求461.1.1.1.6 4Operationafterafaultisdetected46
15、1.1.1.1.7 4故障侦测后的运行462.3.2.11 Cabletwisting472.3.2.12 电缆扭曲472.3.2.11.1Requirements471.1.1.1.1 1要求471.1.1.1.2 2Measurementparameter471.1.1.1.3 2测量参数471.1.1.1.4 3Limitingvalue471.1.1.1.5 3限值471.1.1.1.6 4Operationafterexcessivetwisting471.1.1.1.7 4过渡扭曲后运行472.3.2.12 Yawsystem492.3.2.13 偏航系统492.3.2.12.1M
16、easurementofwinddirection492.3.1.12.1 风向测量492.3.1.12.2 Operationforfaultywinddirectionmeasurements492.3.1.12.3 风向测量失效后的操作492.3.1.12.4 Activeyawsystem492.3.1.12.5 主动偏航系统492.3.1.12.6 Passiveyawsystem502.3.1.12.7 被动偏航系统502.3.2.13Frequencyandvoltage502.3.2.13频率及电压502.3.2.14Emergencypushbutton512.3.2.14紧
17、急按钮512.3.2.14.1General511.1.1.1 4.1概要511.1.1.2 4.2Requirements511.1.1.3 4.2要求511.1.1.4 4.3OperationafteractivationofEmergencypushbutton521.1.1.5 4.3紧急按钮激活后操作522.3.2.15 Faultsinmachinerycomponents522.3.2.16 机械部件故障522.3.2.17 Operationofacoldplant532.3.2.18 冷机组运行532.3.2.19 Operativenessofthecontrolsyst
18、emanddatastorage532.3.2.20 控制系统和数据存储的可操作性532.3.2.21 Automaticdetectionoficing-up542.3.2.22 结冰自动检测542.3.2.18.1Icesensor542.3.2.181结冰传感器542.3.2.18.2Operationondetectionoficing-up542.3.2.18.2检测到结冰后的运行542.3.3Safetyequipment(lockingdevices)formaintenance552.3.3维护的安全设备(锁定设备)552.3.3.1Requirements551.1.1.1
19、要求551.1.1.2 Designofthelockingdevices561.1.1.3 锁定设备的设计561.1.1.4 Safetyrequirements561.1.1.5 安全要求561.1.1.6 Activationofthelockingdevice561.1.1.7 锁定设备的激活56Appendix2.AInteractionoftheControlandSafetySystems57附件2.A控制系统和安全系统的相互作用5782.1General2.1 概论2.1 .!Assessmentdocuments2.2 .1评估文件(1) Fortheapprovalofth
20、esafetysystemandoftheprotectiveandmonitoringdevices,thefollowingdocumentsatleastshallbesubmittedasarule:(1)为了使安全系统、保护和监测设备获得认证，一般来说，至少提交下面一些文件：adescriptionofthewindturbine(typedesignation,generallayoutofthewindturbine,functionalprinciples,.)a风机描述(风机的类型名称、总体布局，功能原理，)bdescriptionofthecontrolconceptand
21、thecontrolsystem(structureofthecontrolsystem,sequencesofstartingandstoppingprocedures,behaviourofthewindturbineduringnormaloperation,behaviourofthewindturbineondetectionofmalfunctions,.)b控制概念和控制系统的描述(控制系统的结构，启停程序的顺序，风机在正常运行时的性能，风机在发生故障时的性能，)cfortheapprovaloftheloadassumptions,adescriptionofthecontro
22、llerofthewindturbineasperSection2.1.3c对于负荷认证，风机控制器的描述见第2.1.3节dstatementofotherparametersintheoperationmanagement(numericalvaluesthathavebeenset)thatinfluencetheloadsofthewindturbine(cut-inandcut-outwindspeeds,rotationalspeedvalues,powervalues,ifapplicablethecontrol/regulationoftheyawmovements,temper
23、atures,.)d运行管理中(己设定的数值)影响风机载荷的其它参数说明(切入和切出风速，旋转速率，功率值，偏航运动和温度的控制/调节，)edescriptionofthesafetyconceptandthesafelysystem(structureofthesafetysystem,behaviourofthewindturbinefollowingactiofthesafetysystem,statementofthecriteriaforwhichthesafetysystemistriggered,.）e安全概念和安全系统的描述（安全系统的结构，安全系统激活时风机的性能，触发安全系
24、统的标准的说明，）fstatementofallparameterssetinthesafetysystem（numericalvalues）f安全系统中各个参数设置的说明（数值）gdescriptionofthesensorsand,ifapplicable,measuringtransducerofthesafetysystem（typedesignation,settingvalues,timeconstants,.）g传感器的描述，如果在安全系统中使用了测量传感器，则也需描述（类型名称，设定值，时间常数）hdescriptionoftheprocedureforclearanceoft
25、hewindturbineafteractivationofthesafetysystemh安全系统激活后，风机的清除（复位）程序的描述idescriptionofthebrakingsystemsandtheirbehaviour（structureofthebrakingsystems,modeofoperation,characteristicquantities,timeconstants,.）i制动系统及其性能的描述（制动系统结构，运行模式，特征量，时间常数，）jelectricalandhydraulic（ifapplicable,alsopneumatic）circuitdiag
26、rams,atleasttotheextentthatthefunctionofthesafetysystemisshown.Inthecircuitdiagrams,theconnectionbetweentheelectricalandhydraulic（and,ifapplicable,alsopneumatic）systemshallbeclearlyrecognizable.J电力和液压（如果有使用，还有风力）的电路图表，至少可以达到显示安全系统功能的程度。在电路图表中，电力和液压（如果可适用，还有风力）系统间的连接是清晰可认的。ksystematicconsiderationofp
27、ossiblefaultsasperSection2.1.2k系统的可能故障见2.1.2节。(2) ThedocumentsshallshowthattherequirementssetoutinChapter2aremet.Thedegreeofdetailshallbesoselectedthatthebehaviouroftheinstallationisadequatelydefinedwithregardtotheloadassumptions.(2)文件必须符合第2章中的要求。并对机组载荷性能作出详细说明。2.1.2Systematicconsiderationofpossible
28、faults2.1.2可能的系统故障(1) Aconsiderationofpossiblefaultsinthe- safetysystem,- inthebrakingsystems,and- ifacut-outyawerrorA(seeSection2.2.2.8,para2)wasdefined,intheyawsystemshallbesubmitted.Inthisconsideration,allpossiblefaultsofthesesystemsshallbespecifiedandexamined.Theconsiderationshallbeusedforthedef
29、initionofloadcasesofthegroupsDLC2.xandDLC7.xandfortheevaluationofredundanciesinthesafetysystem.(1)安全系统、制动系统、以及偏航系统(如果已定义一个切出偏航误差A(见第2.228节中第2段),必须提交可能的故障报告。这些报告，对于安全系统的冗余评估，将用于定义DLC2.x和DLC7.x载荷类型。(2) Foreachpossiblefault,thefollowinginformationatleastshallbegiven:- designationanddescriptionoftheposs
30、iblefault- affectedcomponents)- possiblecause(s)- typeofdetection- effect(s)ofthefault-measure(s)forlimitingnegativeconsequences(2)对于各种可能的故障，至少给出下面的信息：可能的故障的名称和描述- 受到影响的部件- 可能的原因一检测方式一故障影响- 消除负面影响的方法(3) Thetechniquechosenforthisexamination(e.g.failuremodeandeffectanalysis,faulttree,.)shallbeselected
31、asappropriatebytheauthorofthedocuments.(3)文件作者应正确地选择测试技术(如疲劳模态，结果分析，故障树，)2.1.3Descriptionofthecontrollerforapprovaloftheloadassumptions2.1.3载荷认证的控制器说明(1) Forthesimulationoftheplantbehaviourandtheassociatedloads,adescriptionshallbesubmittedforallrelevantcontrolcircuitsandmonitoringdevicesthathaveanin
32、fluenceontheloadresponseofthewindturbine(e.g.power,rotationalspeed,yawmovement).(I)对于那些对风机负载响应有影响的相关的控制环路和监控设备，必须提交机组性能和相关载荷的仿真说明(如功率，转速，偏航运动)。(2) Thebehaviourofthecontrolofthewindturbineshallbedescribedbyablockcircuitdiagram,ifapplicablewithhierarchicalsubdivisions.Foreachblock,formulaeshallbegiven
33、todescribeunambiguouslytheinput/outputresponseandinitialstate.(2)风机的控制行为必须用一张电路模块图描述，如有可能，应尽量分级细分。每一电路模块图都应有输入/输出响应和原始状态的公式的明确说明。(3) Theblockcircuitdiagramshallincludetheinputandoutputsignalsofthecontrollerandtheinterconnectionsoftheblocksused.Signalpathsshallbeprovidedwitharrowstoindicatetheirdirec
34、tionofeffect.Eachsignalintheblockcircuitdiagramshallbenamedunambiguously.（3）电路模块图应包括控制器的输入和输出信号，以及所使用的各模块间的内部连接。用箭头表示信号的作用路径方向。电路图中，每一个信号都应有明确无误的名称。(4) Thefunctionalrelationshipbetweeninputsandoutputsoftheindividualblocksofthecontrollershallbedescribedintheformofdiscrete-timestaticordynamicmodelequa
35、tions（forlinearblocks,Z-transferfunctionsarepermissible）withstatementofthetimestep.（4）在规定的时间步中，以离散时间静态或动态的模型方程式（对于线性区域来说，Z-传递函数是可行的）的形式，来描述控制器中各个功能块中的输入与输出之间的函数关系。Note:Thesignalsandparametersneededforthefunctionofthecontrollercanbegivenwiththeirunitsinsummarizedforminatable.注意：控制器所需的功能信号和参数。可以和它们的模块
36、以摘要的形式记录在一个表格中。2.2ControlandSafetySystem2.2控制和安全系统2.2.1 General2.2.2 概述Thecontrolconceptandthesafetyconceptareestablishedinthedesignphasewithintheframeworkofthesystemconceptofthewindturbine,tooptimizeoperationandkeeptheinstallationinasafeconditionintheeventofamalfunction.Thesafetyconceptshalltakeint
37、oaccounttherelevantoperatingvaluessuchasadmissibleoverspeed,deceleratingmoments,short-circuitmoments,permissiblevibrationsetc.(seeSection2.2.3).控制观念和安全观念是建立在设计阶段的基础上的，且在风力发电机组系统观念框架内，以优化运行，使机组有一个安全的环境条件，即便是在故障情况下也是如此。安全观念必须考虑相关的运行参数，比如允许的过速，减速力矩，短路力矩，允许的振动等。(见2.2.3)o2.2.3 Definitions2.2.4 定义2.2.4.1
38、Controlconceptandcontrolsystem2.2.2.1 控制观念和控制系统1) Bycontrolconceptismeantaprocedureaimedatoperatingthewindturbineefficiently,asfreefrommal-functionsaspossible,lightlystressedandsafely.Thelogicoftheprocedureisgenerallyincorporatedintoaprogrammicalunit,whichformspartoftheoverallcontrolsystem.1)控制观念是一种
39、程序，可使风力发电机组有效的运行，尽可能的保证无故障出现，轻微承载以及安全。程序的逻辑通常和可编程单元合二为一，由此形成整个控制系统的一部分。2) Withtheaidofthecontrolsystem,thewindturbineshallbecontrolled,regulatedandmonitored.Thecontrolsystemshallkeeptheinstallationwithinthenormaloperatinglimits.2)在控制系统的帮助下，可以对风力发电机组控制，调节和监控。控制系统可以使机组保持在正常的运行限值下。2.2.2.2 Safetyconcept
40、andsafetysystem2.2.2.3 安全观念和安全系统1) Bysafetyconceptismeantapartofthesystemconceptintendedtoensurethatintheeventofamal-functionthewindturbineremainsinasafecondition.Malfunctionsoccur,itisthetaskofthesafetysystemtoensurethattheinstallationbehavesinaccordancewiththesafetyconcept.1)安全观念是系统观念的一部分，可确保在故障状态
41、时，机组仍能处于安全情况。故障出现时，安全系统的任务就是确保机组行为符合安全观念的要求。2) )Thesafetysystemisasystemlogicallysuper-ordinatetothecontrolsystem,broughtintoactionaftersafety-relevantlimitingvalueshavebeenexceededorifthecontrolsystemisincapableofkeepingtheinstallationwithinthenormaloperatinglimits.Thesafetysystemisintendedtokeepth
42、einstallationinasafecondition.(2)安全系统在逻辑上是高于控制系统的一种系统，在安全相关的限值参数被超过后或者控制系统不能保证机组在正常限值范围内运行时，而采取保护行动的一种系统。安全系统的目的也是使机组处于安全的条件下。2.2.2.4 Brakingsystem2.2.2.5 制动系统(1) Thebrakingsystemisasystemwhichbyitsnatureiscapableofreducingtherotorrotationalspeedandkeepingitbelowamaximumvalueorbrakingitcompletelytoa
43、standstill.Abrakingsystemincludesallcomponentswhichondemandcontributetowardsbrakingtherotor.(I)制动系统的本质是降低风轮旋转速度，使其速度处于最大值以下，或者干脆使其停止。制动系统涵盖所有对风轮制动起作用的部件。(2) Abrakingsystemmaye.g.beofaerodynamic,mechanical,electrical,hydraulicorpneumatictype.Suchasystemmayalsoutilizemorethanoneofthemodesofoperationme
44、ntioned,orconsistofseveralsubsystems.(2)制动系统可以是气动学制动、机械制动、电气制动、液压制动或者气动制动类型。同时也可以是以上提到的多种制动模式的组合，或由几个子系统组成。2.2.2.6 Clearance2.2.2.7 清除(复位)Byclearanceismeantahumaninterventioninthesenseoftheexecutionofanecessaryrepairoreliminationofthecauseofamalfunction,followedbyreleaseofthewindturbineforoperation.
45、Clearancenecessitatesthepresenceandactiveinvolvementofasufficientlyqualifiedpersononsiteatthewindturbine.在必须进行的修理或者故障排除作业上，清除意味着人力作用，随后应该让风机停止运行。风机必须现场清除，人员必须具备资质。2.2.2.5 Rotational speed of the rotorVrVAusingtheexampleofavariable-speedwindturbine图2.2.1旋转速度图，以变速风机为例(1) Theoperatingrangecomprisesther
46、otationalspeedrangeoftherotorfromthetminimumoperatingspeedntothe“maximumoperatingspeedn3,withinwhichtherotationalspeedliesundernonnaloperatingconditions.Theoperatingrangemayincluderangesacceptableonlyforashorttime(e.g.exclusionofresonancespeeds).(1)运行范围为风轮转速最低转速n到最高转速在此范围内，转速处于正常运行工况下。运行范围可包括允许的短时的超速(比如，除共振速度外)。(2) Theratedspeed“nristherotationalspeedattheratedwindspeedVr(seeSection2.2.2.7,para2).(2)额定转速m指的是额定风速Vr下对应的转速(见2.227)。(3) The“setvalueofthespeedcontrollef,n2isusedforvariable-speedplantsintheoperatingstateabovetheratedwindspeedVr(seeSection2.2.2.7,para2).I
