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风电安全培训考试题及答案
一、填空题(每空1分,共计60分)
1、风力发电生产必须坚持“安全第
一、预防为主、综合治理”方针风电场应建立、健全风电安全生产网络,全面落实第一责任人的安全生产责任制
2、起吊桨叶必须保证有足够起吊设备应有两根导向绳,导向绳长度和强度应足够应用专用吊具,加护板工作现场必须配备对讲机保证现场有足够人员拉紧导向绳,保证起吊方向,避免触及其他物体
3、当风电场设备出现异常运行或发生事故时,当班值长应组织运行人员尽快排除异常,恢复设备正常运行,处理情况记录在运行日志上
4、事故发生时,应采取措施控制事故不再扩大并及时向有关领导汇报在事故原因未查清前,运行人员应保护事故现场和防止损坏设备,特殊情况例外如抢救人员生命等如需要立即进行抢修时,必须经风电场主管生产领导同意
5、发生事故应立即进行调查,调查、分析事故必须实事求是、尊重科学、严肃认真,做到事故原因不清楚不放过、事故责任者和应受教育者没受到教育不放过、没有采取防范措施不放过永磁发电机是一种将普通同步发电机的转子改变成永磁结构的发电机,常用的永磁材料有铁氧体(BaFeO)、铁钻5(SmCo)等,永磁发电机一般用于小型风力发电机组中异步发电机是指异步电机处于发电的工作状态,从其激励方式有电网电源励磁发电(他励)和并联电容自励发电(自励)两种情况电网电源励磁发电是将异步电机接到电网上,电机内的定子绕组产生以同步转速转动的旋转磁场,再用原动机拖动,使转子转速大于同步转速,电网提供的磁力矩的方向必定与转速方向相反,而机械力矩的方向则与转速方向相同,这时就将原动机的机械能转化为电能在这种情况下,异步电机发出的有功功率向电网输送;同时又消耗电网的无功功率作励磁作用,并供应定子和转子漏磁所消耗的无功功率,因此异步发电机并网发电时,一般要求加无功补偿装置,通常用并列电容器补偿的方式
2、并联电容器自励发电并联电容器的连接方式分为星形和三角形两种励磁电容的接入在发电机利用本身的剩磁发电的过程中,发电机周期性地向电容器充电;同时,电容器也周期性地通过异步电机的定子绕组放电这种电容器与绕组组成的交替进行充放电的过程,不断地起到励磁的作用,从而使发电机正常发电励磁电容分为主励磁电容和辅助励磁电容,主励磁电容是保证空载情况下建立电压所需要的电容,辅助电容则是为了保证接入负载后电压的恒定,防止电压崩溃而设的通过上述的分析,异步发电机的起动、并网很方便且便于自动控制、价格低、运行可靠、维修便利、运行效率也较高、因此在风力发电方面并网机组基本上都是采用异步发电机,而同步发电机则常用于独立运行方面偏航系统的设计根据调向力矩的大小,可以进行齿轮传动部分的设计计算当驱动回转体大齿轮的主动小齿轮的强度不能满足时,可选用两套偏航电机行星齿轮减速器分置于风轮主轮的两侧对称布置,每个电机的容量为总容量的一半齿轮传动计算可按开式齿轮传动计算,其主要的磨损形式是齿面磨损失效,如调向力矩较大,除按照弯曲强度计算之外,应计算齿面接触强度值得注意的是,大多数风机的发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转,为了防止偏航超出而引起的电缆旋转,应该设置解缆装置,并增加扭缆传感器以监视电缆的扭转状态位于下风向布重的风轮,能够自动找正风向在总体布置时应考虑塔架前面的重量略重一些,这样在风机运行时平衡就会好一些电机的切换根据风速决定是选择小发电机并网发电,还是选择大发电机空转,若风速低于8米/秒,则小发电机并网运行且风机运行状态切换到“投入G23如果风速高于8米/秒,则选择“空转G1”运行状态投入G2小发电机接触器闭合,发电机并网电流由可控硅控制到350Ao一旦投入过程完成,可控硅切除,风机切换到“运行G2”状态风电投入小发电机发电,如果平均输出功率在某一单位时间内太低,这是小发电机断开且风机切换到“等待重新支转”的状态如果平均输出功率超过了限定值110KW,则小发电机切除,风机运行状态切换到“G1空转”G1空转风机等待风速达到投入大电机的风速,一旦达到这个风速则风机就切换到“投入G1”状态投入G1大发电机的接触接通发电机的并网电流由可控硅将其限定在350Ao投入过程一结束,可控硅切除,风机切换到“运行G1”状态运行G1风机的大电机投入发电,如果功率输出在一定的时间内少于限定值80KW,大发电机切除,风机的运行状态切换到“切换G11-G12”状态切换G1-G2大发电机的接触器切除小发电机的接触器接通,可控硅将发电机的电流限定到700A,一旦投入过程完成,可控硅切除,风机转为“运转G2”状态等待再投入如果小发电机的出力小于限定值,则此运行状态动作此状态下,小发电机的接触器被切除,如果风速有效,风机就切换到“投入G2”状态,如果风速低于限定值,风机将切换到“空转G2”状态风机工作状态之间转变风机工作状态之间转变说明各种工作状态之间是如何实现转换的提高工作状态层次只能一层一层地上升,而要降低工作状态层次可以是一层或多层这种工作状态之间转变方法是基本的控制策略,它主要出发点是确保机组的安全运行如果风力发电机组的工作状态要往更高层次转化,必须一层一层往上升,用这种过程确定系统的每个故障是否被检测当系统在状态转变过程中检测到故障,则自动进入停机状态当系统在运行状态中检测到故障,并且这种故障是致命的,那么工作状态不得不从运行直接到紧停,这可以立即实现而不需要通过暂停和停止下面我们进一步说明当工作状态转换时,系统是如何动作的
1.工作状态层次上升紧停一停机如果停机状态的条件满足,则1)关闭紧停电路;2)建立液压工作压力;3)松开机械刹车停机一暂停如果暂停的条件满足,贝L1)起动偏航系统;2)对变桨距风力发电机组,接通变桨距系统压力阀暂停一运行如果运行的条件满足,贝卜1)核对风力发电机组是否处于上风向;2)叶尖阻尼板回收或变桨距系统投入工作;3)根据所测转速,发电机是否可以切人电网
2.工作状态层次下降工作状态层次下降包括3种情况:暂停一紧停;运行一紧停其主要控制指令为:
(1)紧急停机紧急停机也包含了3种情况,即停止一紧停;1)打开紧停电路;2)置所有输出信号于无效;3)机械刹车作用;4)逻辑电路复位
(2)停机停机操作包含了两种情况,即暂停一停机;运行一停机暂停一停机1)停止自动调向;2)打开气动刹车或变桨距机构回油阀(使失压)运行一停机1)变桨距系统停止自动调节;2)打开气动刹车或变桨距机构回油阀(使失压);3)发电机脱网
(3)暂停1)如果发电机并网,调节功率降到后通过晶闸管切出发电机;2)如果发电机没有并入电网,则降低风轮转速至0
(三)故障处理工作状态转换过程实际上还包含着一个重要的内容当故障发生时,风力发电机组将自动地从较高的工作状态转换到较低的工作状态故障处理实际上是针对风力发电机组从某一工作状态转换到较低的状态层次可能产生的问题,因此检测的范围是限定的为了便于介绍安全措施和对发生的每个故障类型处理,我们给每个故障定义如下信息1)故障名称;2)故障被检测的描述;3)当故障存在或没有恢复时工作状态层次;4)故障复位情况(能自动或手动复位,在机上或远程控制复位)
(1)故障检测控制系统设在顶部和地面的处理器都能够扫描传感器信号以检测故障,故障由故障处理器分类,每次只能有一个故障通过,只有能够引起机组从较高工作状态转入较低工作状态的故障才能通过
(2)故障记录故障处理器将故障存储在运行记录表和报警表中o3对故障的反应对故障的反应应是以下三种情况之一:1降为暂停状态;2降为停机状态;3降为紧急停机状态4故障处理后的重新起动在故障已被接受之前,工作状态层不可能任意上升故障被接受的方式如下:如果外部条件良好,一此外部原因引起的故障状态可能自动复位一般故障可以通过远程控制复位,如果操作者发现该故障可接受并允许起动风力发电机组,他可以复位故障有些故障是致命的,不允许自动复位或远程控制复位,必须有工作人员到机组工作现场检查,这些故障必须在风力发电机组内的控制面板上得到复位故障状态被自动复位后lOmin将自动重新起动但一天发生次数应有限定,并记录显示在控制面板上如果控制器出错可通过自检WATCHDOG重新起动
6、风电机控制系统参数及远程监控系统实行分级管理,未经授权不准越级操作系统操作员设在监控系统中心系统操作员对于保证系统安全使用和运行负有直接责任
7、在有雷雨天气时不要停留在风电机内或靠近风电机风电机遭雷击后lh内不得接近风电机
8、风电机受潮会发出沙沙噪声,此时不得接近风电机,以防感应电
9、风电场要做到消防组织健全,消防责任制落实,消防器材、设施完好,保管存放消防器材符合消防规程要求并定期检验,风电机内应配备消防器材
10、设备不停电时的安全距离10kV及以下电压等级安全距离为
0.7m;35kV电压等级安全距离为lm;220kV电压等级安全距离为3m o
11、工作人员工作中的正常活动范围与带电设备的安全距离10kV及以下电压等级安全距离为
0.35m;35kV电压等级安全距离为
0.6m;220kV电压等级安全距离为3m
12、电压等级为10kV时,绝缘操作杆的有效绝缘长度不得小于
0.7m,电压等级为35kV时,绝缘操作杆的有效绝缘长度不得小于
0.9mo
13、在带电线路杆塔上工作与带电导线最小安全距离10kV及以下电压等级安全距离为
0.7m;35kV电压等级安全距离为lm;220kV电压等级安全距离为3mo
14、邻近或交叉其他电力线工作的安全距离10kV及以下电压等级安全距离为Im;35kV电压等级安全距离为
2.5m;220kV电压等级安全距离为4m
15、巡线工作应由有电力线路工作经验的人员担任单独巡线人员应考试合格并经公司主管生产领导批准电缆隧道、偏僻山区和夜间巡线应由两人进行暑天、大雪天等恶劣天气,必要时由两人进行单人巡线时,禁止攀登电杆和铁塔
16、凡在离地面(坠落高度基准面)2m及以上的地点进行工作,都应视做高处作业高处作业时,安全带(绳)应挂在牢固的构件上或专为挂安全带用的钢架或钢丝绳上,并不得低挂高用,禁止系挂在移动或不牢固的物件上[如避雷器、断路器(开关)、隔离开关(刀闸)、互感器等支持不牢固的物件]系安全带后应检查扣环是否扣牢
17、现场工作人员都应定期接受培训,学会紧急救护法,会正确解脱电源,会心肺复苏法,会止血、会包扎、会固定,会转移搬运伤员,会处理急救外伤或中毒等
二、简答题(
1、2题15分,3题10分,共计40分)
1、风电场工作人员的基本要求是什么?答
①经检查鉴定,没有防碍工作的病症
②具备必要的机械、电气、安装知识,并掌握本标准的要求
③熟悉风电机组的工作原理及基本结构,掌握判断一般事故的产生原因及处理方法掌握计算机监控系统的使用方法
④生产人员应该认真学习风力发电技术,提高专业水平风电场至少每年一次组织员工系统的专业技术培训I每要对员工进行专业技术考试,合格者继续上岗
⑤新聘人员应有3个月实习期,实习期满后经考试合格方能上岗实习期内不得独立工作
⑥所有生产人员必须熟练掌握触电现场急救方法,所有职工必须掌握消防器材使用方法
2、风电机组在投入运行前应具备什么条件?答
①风电机主断路器出线侧相序必须与并联电网相序一致,电压标称值相等,三相电压平衡
②调向系统处于正常状态,风速仪和风向标处于正常运行状态
③制动和控制系统液压装置的油压和油位在规定范围内
④齿轮箱油位和油温在正常范围
⑤各项保护装置均在正确位置,且保护值均与批准设定的值相符
⑥控制电源处于接通位置
⑦控制计算机显示处于正常运行状态
⑧手动启动前叶轮上应无结冰现象
⑨在寒冷和潮湿地区,停止运行一个月以上的风电机组在投入运行前应检查绝缘,合格后才允许启动⑩经维修的风电机组在启动前,应办理工作票终结手续
3、停电作业时,工作地点应停电的设备有哪些?
①检修的设备;
②与工作人员在进行工作中正常活动范围的距离小于规定的设备
③在35kV及以下的设备处工作,安全距离虽大于工作人员工作中的正常活动范围与带电设备的安全距离,但小于设备不停电时的安全距离,同时又无绝缘挡板、安全遮拦措施的设备;
④带电部分在工作人员后面、两侧、上下,且无可靠安全措施的设备;
⑤其他需要停电的设备风电基础知识叶轮风电场的风力机通常有2片或3片叶片,叶尖速度5070m/s,具〜有这样的叶尖速度,3叶片叶轮通常能够提供最佳效率,然而2叶片叶轮仅降低23%效率甚至可以使用单叶片叶轮,它带有平衡的重锤,其效〜率又降低一些,通常比2叶片叶轮低6%尽管叶片少了,自然降低了叶片的费用,但这是有代价的对于外形很均衡的叶片,叶片少的叶轮转速就要快些,这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意3叶片叶轮上的受力更平衡,轮毂可以简单些,然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂,因为叶片扫过风时,速度是变的,为了限制力的波动,轮毂具有翘翘板的特性翘翘板的轮毂,叶轮链接在轮毂上,允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度叶片的摆动运动,在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷叶片是用加强玻璃塑料GRP、木头和木板、碳纤维强化塑料CFRP、钢和铝构成的对于小型的风力发电机,如叶轮直径小于5米,选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性对于大型风机,叶片特性通常较难满足,所以对材料的选择更为重要世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层,和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果,并且如果人们对重量不太关心的话,比如对于长度小于20米的叶片,设计也不很复杂不过有很多很先进的利用GRP的方法,可以减小重量,增加强度,在此就不赘述了玻璃纤维要较精确的放置,如果把它放在预浸片材中,使用高性能树脂,如控制环氧树脂比例,并在高温下加工处理当今,出现了简单的手工铺放聚脂,通过认真地选择和放置纤维,为GRP叶片提供了降低成本的途径偏航系统风力机的偏航系统也称为对风装置,其作用在于当风速矢量的方向变化时,能够快速平稳地对准风向,以便风轮获得最大的风能小微型风力机常用尾舵对风,它主要有两部分组成,一是尾翼,装在尾杆上与风轮轴平行或成一定的角度为了避免尾流的影响,也可将尾翼上翘,装在较高的位置.中小型风机可用舵轮作为对风装置,其工作原理大致如下当风向变化时,位于风轮后面两舵轮其旋转平面与风轮旋转平面相垂直旋转,并通过一套齿轮传动系统使风轮偏转,当风轮重新对准风向后,舵轮停止转动,对风过程结束大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向偏航系统一般包括感应风向的风向标,偏航电机,偏航行星齿轮减速器,回转体大齿轮等其工作原理如下风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里,经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令,为了减少偏航时的陀螺力矩,电机转速将通过同轴联接的减速器减速后,将偏航力矩作用在回转体大齿轮上,带动风轮偏航对风,当对风完成后,风向标失去电信号,电机停止工作,偏航过程结束风机的发电机所有并网型风力发电机通过三相交流(AC)电机将机械能转化为电能发电机分为两个主要类型同步发电机运行的频率与其所连电网的频率完全相同,同步发电机也被称为交流发电机异步发电机运行时的频率比电网频率稍高,异步发电机常被称为感应发电机感应发电机与同步发电机都有一个不旋转的部件被称为定子,这两种电机的定子相似,两种电机的定子都与电网相连,而且都是由叠片铁芯上的三相绕组组成,通电后产生一个以恒定转速旋转的磁场尽管两种电机有相似的定子,但它们的转子是完全不同的同步电机中的转子有一个通直流电的绕组,称为励磁绕组,励磁绕组建立一个恒定的磁场锁定定子绕组建立的旋转磁场因此,转子始终能以一个恒定的与定子磁场和电网频率同步的恒定转速上旋转在某些设计中,转子磁场是由永磁机产生的,但这对大型发电机来说不常用感应电机的转子就不同例如,它是由一个两端都短接的鼠笼形绕组构成转子与外界没有电的连接,转子电流由转子切割定子旋转磁场的相对运动而产生如果转子速度完全等于定子转速磁场的速度(与同步发电机一样),这样就没有相对运动,也就没有转子感应电流因此,感应发电机总的转速总是比定子旋转磁场速度稍高,其速度差叫滑差,在正常运行期间它大概为1%同步发电机和异步发电机将机械能转化为电能装置的发电机常用同步励磁发电机、永磁发电机和异步发电机同步发电机应用非常广泛,在核电、水电、火电等常规电网中所使用的几乎都是同步发电机,在风力发电中同步发电机即可以独立供电又可以并网发电然而同步发电机在并网时必须要有同期检测装置来比较发电机侧和系统侧的频率、电压、相位,对风力发电机进行调整,使发电机发出电能的频率与系统一致;操作自动电压调压器将发电机电压调整到与系统电压相一致;同时,微调风力机的转速从周期检测盘上监视,使发电机的电压与系统的电压相位相吻合,就在频率、电压、相位同时一臻的瞬间,合上断路器将风力发电机并入系统同期装置可采用手动同期并网和自同期并网但总体来说,由于同步发电机造价比较高,同时并网麻烦,故在并网风力发电机中很少采用控制监测系统风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统,它必须能控制自动启动,叶片桨距的机械调节装置(在变桨距风力机上)及在正常和非正常情况下停机除了控制功能,系统也能用于监测以提供运行状态、风速、风向等信息该系统是以计算机为基础,除了小的风力机,控制及监测还可以远程进行控制系统具有及格主要功能
1、顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监测
2、偏航系统的低速闭环控制
3、桨距装置(如果是变桨距风力机)快速闭环控制
4、与风电场控制器或远程计算机的通讯风机传动系统叶轮叶片产生的机械能有机舱里的传动系统传递给发电机,它包括一个齿轮箱、离合器和一个能使风力机在停止运行时的紧急情况下复位的刹车系统齿轮箱用于增加叶轮转速,从20~50转/分到1000~1500转/分,后者是驱动大多数发电机所需的转速齿轮箱可以是一个简单的平行轴齿轮箱,其中输出轴是不同轴的,或者它也可以是较昂贵的一种,允许输入、输出轴共线,使结构更紧凑传动系统要按输出功率和最大动态扭矩载荷来设计由于叶轮功率输出有波动,一些设计者试图通过增加机械适应性和缓冲驱动来控制动态载荷,这对大型的风力发电机来说是非常重要的,因其动态载荷很大,而且感应发电机的缓冲余地比小型风力机的小异步发电机。