风力发电机组电控系统基本组成及各组成部分的功能特点

项目名称 编写教师 审核教师 实训班级 指导教师 风力发电机组运行维护与调试 编写日期 审核日期 实训日期 实训地点 年 月 日 年 月 日 年 月 日 风机测试实训室 实训内容： 学习情境四 风力发电机组电控系统调试与运行维护 任务二 风力发电机组电控系统的认知 教学目标： 1）理解风力发电机组电控系统基本组成及各组成部分的功能特点 2）理解变流电控系统网侧与电机侧控制原理 3）理解变桨电控系统的组成及特点 4）理解主控系统的组成及特点 教学重点： 变流电控系统控制原理 变桨电控系统控制原理 教学难点： 电控系统安全保护措施 教学方法： 实物演示、多媒体教学 实训设备： 大型风机缩比模型 安全要点： 按照操作规程操作、注意用电安全 课堂组织 分钟 分钟 分钟 实习小结 布置作业 分钟 分钟 时理论讲解 间学生分组自主翻分教师巡回指导 配 译，课后记事： 教学内容 教学方法 【课堂组织】纪律考勤 【复习旧课】 1.风力发电机组控制系统的运行控制原理及控制功能； 2.安全保护内容及保护措施。 【引入新课】 风力发电机组配备的电控系统以可编程控制器为核心，控制电路是由PLC中心控 结合模型演示、图片和视频介绍电制器及其功能扩展模块组成。主要实现风力发电机正常运行控制、机组的安全保护、控系统在风力发故障检测及处理、运行参数的设定、数据记录显示以及人工操作，配备有多种通讯接口，能够实现就地通讯和远程通讯。 【讲解新课】 情境四 风力发电机组电控调试与运行维护 任务二 风力发电机组电控系统的认知 一、学习目标 1．理解风力发电机组电控系统基本组成及各组成部分的功能特点； 2．理解变流电控系统功能、变流柜柜体布局； 3．理解变流电控系统网侧与电机侧控制原理； 4．理解变桨电控系统基本组成及功能特点； 5．认识变桨电控柜主要电气设备，了解其性能特点； 6．理解主控系统基本组成及功能特点； 7．认识主控制柜、机舱控制柜主要的电气设备，了解其性能特点； 8．理解风力发电机组监控系统的监测内容，认识常用的传感器，了解其性能特点； 9．清楚风力发电机组电控系统采取的安全保护措施。 二、任务准备与实施建议 1．通过主控室监控画面和就地监控画面，记录电控系统监测的数据信息，了解这些数据的安全范围。 2．绘制主控制柜、机舱柜、变流柜、变桨柜内部电气设备布置图，并了解这些电气设备的性能特点。 3．认识电控系统所用到的各种传感器，包括可检测的参数、检测原理、传感器安装位置等。 4．分析电控系统安全防护措施。 5．归纳总结本任务实施过程中的操作要点和安全注意事项。 6．思考电控系统需要对哪些设备进行日常维护。 7．思考电控系统中各设备可能出现的故障。 提出任务准备与实施建议，并给出相关问题进行思考。 电机组中的重要作用。 明确学习目标和学习方法。 三、相关知识学习 （一）风力发电机组电控系统概述 风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。 电控系统又可分为变桨系统、变流系统、主控系统和监控系统等四大子系统。 （二）变流电控系统 风力发电机组的变流电控系统能够实现以下两个功能。 （1）能量转换功能 通过风机模型演示和图片、视频分析电控系统的基本组成，并直观认识各组成部分的软、硬件设备，注意让学生们自己变流器在风机系统中的主要作用是把风能转换成适应电网的电能，反馈回电网。 去观察和记录。 （2）低电压穿越功能 随着国家电网公司对国内风机运行标准的提高，风力发电机组要具备低电压穿越功能，在电网波动短时间能够正常运行，在一段时间内保证风机不脱网。 1．变流系统硬件组成 现以1.5MW直驱风力发电机组为例，说明变流系统的硬件基本组成，见图4-13。 由发电机发出的交流电，其电压和频率都很不稳定，随叶轮转速的变化而变化。 经过电机侧整流单元（或称INU）整流，变换成直流电；再经过斩波升压，使电压升高到正负600V，送到直流母排上；再通过逆变单元（或称AFE）把直流电逆变成能够和电网相匹配的形式送入电网。为了保护变流器系统的稳定，还设置了一个过压保护单元（CHOPPER），当某种原因使得直流母线上的能量无法正常向电网传递时，它可以 将多余的能量在电阻上通过发热消耗掉，以避免直流母线电压过高造成器件的损坏。 2.Verteco变流系统主拓扑结构 变流器采用了可控整流的方式把发电机发出的电整流为直流电，通过网侧逆变模块把直流电变成工频交流电并入电网。其控制方式为分布式控制，这种方式和它的主电路拓扑结构相对应，即网侧和发电机侧各有独立的控制器，以网侧控制器为主控制器，通过控制器之间的联系进行相互信息的交换和控制，其它控制器为子控制器。 3．网侧控制原理 网侧功率单元的作用是将直流母线上的直流有功功率转换为50Hz交流有功功率传送到电网上，其控制对象为直流母线电压。见图4-17。当直流母线上输入有功功率增加到大于通过网侧模块输送到电网上的有功时，将导致直流母线电压上升；而当 结合电路图和实物，分析网侧与电直流输入有功功率下降到小于输送到电网的有功时，直流母线电压会下降。也就是说，机侧控制原理，建直流母线电压的变化直接反应了发电机发出的功率的变化。网侧功率模块通过监测直流母线电压的波动，就可以得到输出有功电流的大小。 4．电机侧控制原理 议到风机控制设备制造企业实地参观学习。 采用直接转子磁场定向控制。在得到励磁电流/转矩电流的给定和反馈之后，通过电流调节器可以得到转矩电压/励磁电压的参考给定值Udref/Uqref，再根据转子磁场位置角θr，对这两个给定进行两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，得到 发电机机端三相电压的给定。根据这三相给定，PWM模块给出功率器件的驱动脉冲。 5．Verteco变流系统的柜体内部冷却 Verteco变流器元件散热是通过一套强制水冷系统实现的。水冷的优点是水的比热系数大，同样体积的水和空气，在同样温升下，水吸收的热量大。同时，柜体采用散热管道铺设方式散热，有利于集中把热量排出塔架，也解决了塔架内部噪声大的问题。缺点是柜体结构较复杂，制造成本大。 除水冷系统以外，Verteco变流柜内部还有1套风冷却系统。可以在变流柜内形成风冷却循环以防止出现局部过热现象，并且柜体内还装有湿度监测传感器，以保障变流系统在适宜的湿度下工作。 （三）变桨电控系统 1．变桨电控系统基本功能 变桨控制系统实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定状态。 变桨系统内部电气及控制检测主要包括以下部分： （1）开关电源：将50HZ线电压400V（三相）交流电输入转换为60V直流电输出； （2）变桨变频器：将60VDC转换成三相频率可变的29VAC，通过变频变速调节变桨电机； （3）超级电容：储备电能； （4）A10检测模块，检测采集超级电容高低电压，判断是否正常；将取自超级电容的60V与30V直流电压信号、充电器的直流电流输出信号，经过信号处理，转换成适合beckoff双极性模拟输入模块允许输入范围内的信号； （5）BC3150总线端子控制器及beckoff模块，是带PLC功能的总线耦合器。控制器有一个PROFIBUS-DP现场总线接口，可在PROFIBUS系统中作为智能从站使用，完成变桨安全控制，采集状态信号，发出控制信号。 外部驱动及检测部分包括： （1）变桨电机：驱动变桨减速器； （2）旋转编码器：增量式和绝对式混合型的旋转编码器，检测变桨角度和变桨速度； （3）温度检测（PT100）：检测温度； 结合图片分析总结变桨电控系统的基本功能，建议到风机控制设备制造企业实地参观学习变桨电控柜及具体设备。 （4）0°接近开关及90°限位开关：检测叶片接近0°以及到达90°位置报警。 2．变桨电控系统的拓扑结构 风力发电机组采用三套独立的变桨系统，见图4-22。动力线、DP线、安全链线通过滑环连接一号变桨柜和机舱控制柜，二号、三号变桨柜通过一号变桨柜间接连接到机舱控制柜。机舱控制柜与三个独立的变桨柜通信，接收三个变桨柜的信号，并对变桨系统发送实时控制信号控制变桨动作。 3．变桨电气系统组成 每个叶片配备一套变桨电气系统，由变桨柜、备用电源柜、变桨电机、91°限位开关、接近开关等组成。 1）启动阶段 叶片从顺桨位置开始，直到叶轮转速增加到9RPM或10RPM，风机开始发电，这个过程为变速、变桨过程。风机开始发电时叶片角度大小由风的状况决定，目前主控软件规定，在切入风速下，开始发电时叶片角度在1.5°。 2）变速阶段 该阶段不会变桨。在这个阶段，叶轮瞬间转速低于变桨转速设定值，同时风机输出功率瞬时值，也低于风机额定输出功率，所以计算出的变桨速率为负值。而此时叶片当前角度已经是风机运行过程中，主控软件所规定的最小值，因此无法再继续减小叶片桨距角。 3）恒速阶段 该阶段同样不会变桨。虽然叶轮瞬间转速达到变桨转速设定值，但由于风机输出功率瞬时值低于风机额定输出功率，所以计算出的变桨速率依然为负值。而此时叶片当前角度同样是风机运行过程中，主控软件所规定的最小值，因此无法再继续减小叶片桨距角。 4）恒功率阶段 该阶段为变桨，但叶轮转速基本恒定阶段，叶片位置设定值或叶片变桨速率的设定值，则由控制策略根据叶轮转速、风机输出功率计算所得。 5）停机阶段 在上述运行的各个阶段，无论是按停机按钮（主控柜上停机按扭、就地显示屏上停机按钮、中央监控上停机命令），还是风机发生运行故障、阵风、小风、安全链故障，风机将根据上述不同情况，以不同速度朝90°顺桨。 6）风机变桨系统调试与维护阶段 在风机停机后，通过对连接到机舱控制柜控制手柄上执行变桨操作，可以进行强制手动变桨操作，在超出－2°~90°的范围内变桨。 5．变桨电控系统安全保护 主控通过变桨系统组态获取变桨系统运行过程中出现的故障，变桨系统故障诊断 通过模型演示使学生熟悉变桨的几个控制阶段和技术要求。 包括以下几个大项：温度、电容电压不平衡、变桨位置比较、旋转编码器、变桨位置传感器、变桨限位开关、变桨速度超限等故障。这些故障通过主控程序的分析给出不同的停机指令，并且有一些可以在条件满足之后重新自动复位重启，但是有一些需要经过维护人员处理以后手动复位才能够重新运行。 （四）主控系统 1.主控系统的基本功能 主控系统是整机控制的核心，可以分为两个子系统：常规控制系统、安全控制系统。 （1）常规控制系统 用来控制整个风机在各种外部条件下能够在正常的限定范围内运行。从功能上分为： 1）功率控制系统 2）偏航控制系统 3）液压控制系统 4）电网监测系统 5）计量系统 6）机组正常保护系统 7）低压配电系统 8）故障诊断和记录功能 9）人机界面 10）通讯功能 （2）安全控制系统 安全系统是独立于风机正常控制系统外的状态监控系统。安装在风机上独立于正常控制系统外的传感器和执行机构通过安全模块连成一个独立的系统。当这些传感器动作时，触发安全控制系统,安全系统一旦被触发，风机立即停机，并且切断偏航系统接触器，风机停止偏航和自动起机，此时风机脱离正常控制系统，从而最大程度上保持风机的安全。安全控制系统从功能上可分为： 1）扭缆保护功能 2）过速保护功能 3）振动保护功能 4）变桨故障保护功能 5）急停功能 6）PLC看门狗 2．配电柜 通过模型演示和图片、视频等总结归纳风力发电机组主控系统的基本功能，采用例举法。 配电柜是风力发电机组的主配电系统，连接发电机与电网，为风力机组中的各执行机构提供电源，同时也是各执行机构的强电控制回路。通过反馈信号对接触器、电动机、供电电源等执行机构进行状态监测。 3．主控制柜 主控制柜位于塔底，是机组可靠运行的核心，主要由可编程控制器（PLC）及其扩展模块组成，分别组成主站和低压配电（LVD）站，其结构紧凑，主要完成数据采集及输入、输出信号处理，逻辑判定等功能；向变流控制柜的执行机构发出控制指令并接收变流控制柜送出的实时状态数据；与机舱柜通讯，接收机舱信号，并根据实时情况进行判断发出偏航或液压站的工作信号；接收三个变桨柜的信号，并对变桨系统发送实时控制信号控制变桨动作；对变流系统进行实时的检测，根据不同的风况对变通过实训室各种控制柜认识柜内设备和模块，了解其作用。 流系统输出扭矩要求，使风机的发电功率保持最佳；与中央监控系统实时传递信息； 根据信号的采集、处理和逻辑判断保障整套机组的可靠运行。主控制柜能够满足无人职守、独立运行、监测及控制的要求，运行数据与统计数值可通过就地控制系统或远程的中央监控计算机记录和查询。可以通过就地操作面板显示风力发电机组信息，通过操作面板的按键实现对风力发电机组的操作，可以由中央监控计算机远程实施对风 力发电机组的基本控制，包括包括机组自动启动、变流器并网、主要零部件除湿加热、 机舱自动跟踪风向、液压系统开停、散热器开停、机舱扭缆和自动解缆、电容补偿和电容滤波投切以及低于切入风速时自动停机。控制器存储采集到的数据，并通过通信 设备连续的把数据传递给中央监控计算机，便于中央监控计算机作其它的数据分析。 4．机舱控制柜 柜内主要包括低压配电单元、电机转速检测单元、风速、风向检测单元、Topbox I/O子站和外围辅助控制回路组成。Topbox I/O子站通过Profibus-DP总线和塔底控制主站连接，其主要功能是采集和处理信号。它采集的信号包括：液压站油位、润滑加脂、偏航计数、机舱左偏航、机舱右偏航，机舱维护、机舱启动、机舱停止、振动 开关、环境温度、机舱温度、发电机绕组温度，风向、风速、发电机转速、叶轮转速、 叶轮锁定、机舱加速度、发电机接触器等。机舱柜内的各种PLC模块采集到的信号全部通过总线耦合器BK3150和DP总线传输给塔底主控制器，由主控器进行集中的处理 和管理，并由主控器发出控制信号使机舱中的元件动作，执行偏航和液压系统的控制。 5．主控系统PLC控制模块 PLC控制器主要实现风力发电机组的过程控制、安全保护、故障检测、参数设定、 数据记录与显示、与上位机通讯等功能。 （五）风力发电机组数据监测系统 1．数据监测内容 （1）温度监测 通过计算机监控（2）转速监测 （3）电网监测 （4）高速闸释放信号 （5）闸块磨损信号 （6）振动保护 （7）变桨信息 （8）偏航信息 （9）液压系统信息 2．传感器 传感器的功能是把风力发电机组运行中的相关物理量进行测量，并根据测量结果发出相应信号，将信号传递到控制系统，作为控制系统发出控制指令的依据。 （1）转速传感器 （2）电感式接近开关 （3）偏航计数器 （4）偏航方向传感器 （5）风速与风向传感器 （6）振动开关 （7）温度传感器 （8）刹车磨损传感器 （9）机舱加速度传感器 （六）风力发电机组监控系统 风力发电机组监控系统一般分为中央监控系统和远程监控系统。中央监控系统由就地通讯网络、监控计算机、保护装置、中央监控软件等组成，便于风电厂人员集中管理和控制风机。远程监控系统由中央监控计算机、网络设备（路由器、交换机、ADSL设备、CDMA模块）、数据传输介质（电话线、无线网络、Internet）、远程监控计算机、保护系统、远程监控软件组成，便让远程用户实时查看风机运行状况、历史资料等。 1．就地通讯网络 就地通讯网络是通过电缆、光缆等介质将风机进行物理连接，对于介质的选择依据风电场的地理环境、风机的数量、风机之间的距离、风机与中央监控室的距离、项画面观察所监测数据的变化情况，了解各参数监测的目的。 通过模型演示、实物讲解各类传感器的安装位置、检测原理和检测目的，学生可通过实物观察加深印象。 目的投资以及对通讯速率的基本要求制定，网络结构支持链形、星形、树形等结构。 2．远程监控系统 根据电力行业远程数据监控要求，确保数据的安全性，可以采用电力专网为传输介质。如果配有完善的网络路由器及防火墙，也可通过光纤、ISDN、ADSL、CDMA、GPRS 等上Internet，通过VPN实现远程监控。使远程监控机成为就地网络中一台客户端， 具备现场风机远程监控功能，软件系统管理人员可以通过权限设置，来确定远程客户具有的权限（特别是对控制权限的约定），从而实现远程监测（监控）。 3．监控系统抗干扰的措施 抗干扰措施应从以下几方面着手： （1）在机箱、控制柜的结构方面 对于上位机来说，要求机箱能有效地屏蔽来自空间辐射的电磁干扰，尽可能地将所有的电路、电子器件均安装于机箱内。还应防止由电源进入的干扰，所以应加入电源滤波环节，同时要求机箱和机房内有良好的接地装置。 （2）在通信线路方面 逐条分析监控系统抗干扰措施以及效果。 通过使用屏蔽电缆，可以保证信号传输线路有较好的信号传输功能，衰减较小， 而且不受外界电磁场的干扰。 （3）在通信方式及电路方面 不同的通信方式对干扰的抵御能力也是不同的。一般来说，风电场中上、下位机之间的距离不会超过几千米，这种情况下经常采用串行异步通信方式，其接口形式采用RS485接口电路。RS485串行通信接口电路适合于点对点、一点对多点、多点对多 点的总线型或星形网络，它的信号发送和接收是分开的，所以组成双工网络非常方便， 很适合于风电场监控系统。 （七）风力发电机组电控系统的防雷保护 对于电控装置的防雷设计，主要防范从架空线路遭雷击或线路远端雷击传导至风机的过电压和大的雷电流。基于此在配电柜主电缆进线端的主空开690V回路侧并联防雷器件，模块用电220V回路中同时串、并联不同的防雷器件，同时做好风机的接地系统。 1．机舱部分防雷接地 在机舱顶部装有一个避雷针，用作保护风速仪和风向标免受雷击，在遭受雷击的情况下将雷电流通过接地电缆传到机舱上层平台，避免雷电流沿传动系统的传导。 2．机组基础防雷接地 通过模型、视频与图片分析风力发电机组电控系统机组基础的接地设计符合IEC61024-1或GB50057-94的规定，采用环形接地体，的防雷保护设备包围面积的平均半径≥10m，单台机组的接地电阻≤4Ω，使雷电流迅速流入大地而不产生危险的过电压。 3．电源系统防护 如果采用690V/400V的风力发电机供电线路，为防止沿低电压电源侵入的浪涌通过电压损坏用电设备，供电电路应采用TN-S供电方式，保护线路PE与电源中性线N分离。整个供电系统可采用三级保护原理，第一级使用防雷击浪涌保护器，第二级使及保护措施，建议去风电制造企业或风电场参观学习。 用浪涌保护器，第三级使用终端设备保护器。由于各级保护器的响应时间和放电时间不同，需相互配合使用。 4．PLC防护 计算机柜内的PLC是控制系统的心脏，其对电涌的抗冲击能力较弱，由于其处在PLZ2区内，可在其变压器输出端并联加装由C级防雷器VAL-MS230进行防护，通流量40KA，响应时间25ns。它同时起到对开关电源和PLC的保护。 在控制柜与机舱柜通讯回路中，在信号输出端及PLC模块前端加装信号防雷模块PT3-PB防护，残余浪涌电流为20KA，响应时间小于等于500ns。 5．通讯信号线路的保护 对于经地埋并从室外（LPZ0区）进入塔座内（LPZ1区）的通信线路，必须在线路的两端终端设备处安装信号防雷器。 对于在塔内的较长信号线缆，在两端分别加装保护，以阻止感应浪涌对两端设备的冲击，确保重要信号的传输。 【实训项目】 风力发电机组电控系统认知。 任务实施前应先思考以下几个问题： （1）电控系统的组成以及其在风力发电机组中核心作用？ （2）风力发电机组变流电控系统控制原理、变流柜柜体布局。 （3）风力发电机组变桨电控系统基本组成及功能特点。 （4）变桨电控柜主要电气设备及其性能特点。 （5）风力发电机组主控系统基本组成及功能特点。 （6）主控制柜、机舱控制柜主要电气设备及其性能特点 部分内容应进行电路图分析。 该实训项目可在实训室进行，若条件允许可到风机制造企业参观学习。 （7）风力发电机组电控系统监测的数据、所使用的传感器种类以及安装位置。 （8）风力发电机组电控系统采取的安全保护措施。 （9）风力发电机组电控系统所使用的操作工器具。 （10）风力发电机组给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂 质，使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质。水处理方法应根据水源小组归纳总结，教水质和用水对象对水质的要求胡定。在给水处理中，有的处理方法除了具师引导。 有某一特定的处理效果外，往往也直接或间接地兼收其它处理效果。为了 达到某一处理目的，往往几种方法结合使用。本节仅列出几种主要给水处理方法，以便于读者对给水处理有一概括的了解。 1．澄清和消毒 这是以地表水为水源的生活饮用水的常用处理工艺。但工业用水也常 需澄清工艺。 澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤。处理对象主要是水中悬浮物和 胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体， 而后通过沉淀池进行重力分离。过滤是利用粒状滤料截留水中杂质的构筑 物，常置于混凝和沉淀构筑物之后，用以进一步降低水的浑浊度。完善而 有效的混凝、沉淀和过滤，不仅能有效地降低水的浊度，对水中某些有机 物、细菌及病毒等的去除也是有一定效果的。根据原水水质不同，在上述 澄清工艺系统中还可适当增加或减少某些处理构筑物。例如，处理高浊度 原水时，往往需设置泥沙预沉池或沉沙池；原水浊度很低时，可以省去沉 淀构筑物而进行原水加药后的直接过滤。但在生活饮用水处理中，过滤是 必不可少的。大多数工业用水也往往采用澄清工艺作为预处理过程。如果 工业用水对澄清要求不高，可以省去过滤而仅需混凝、沉淀即可。 消毒是灭活水中致病微生物，通常在过滤以后进行。主要消毒方法是 在水中投加消毒剂以灭致病微生物。当前我国普遍采用的消毒剂是氯，也 有采用漂白粉、二氧化氯及次氯酸钠等。臭氧消毒也是一种消毒方法。 “混凝—沉淀—过滤—消毒”可称之为生活饮用水的常规处理工艺。我 国以地表水为水源的水厂主要采用这种工艺流程。如前所述，根据水源水 质不同，尚可增加或减少某些处理构筑物。 2．除臭、除味 这是饮用水净化中所需的特殊处理方法。当原水中臭和味严重而采用 澄清和消毒工艺系统不能达到水质要求时方才采用。除臭、除味的方法取 决于水中臭和味的来源。例如，对于水中有机物所产生的臭和味，可用活 性炭吸附或氧化法去除；对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味， 可采用曝气法去除；因藻类繁殖而产生的臭和味，可采用微滤机或气浮法 去除藻类，也可在水中投加除藻药剂；因溶解盐类所产生的臭和味，可采布置作业 用适当的除盐措施等等。 3．除铁、除锰和除氟 当地下水中的铁、锰的含量超过生活饮用水卫生标准时，需采用除铁、锰措施。常用的除铁、锰方法是：自然氧化法和接触经法。前者通常设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池；后者通常设置暴气装置和接触氧化滤池。工艺系统的选择应根据是否单纯除铁还是同时除铁、除锰，原水中铁、锰含量及其它有关水质特点确定。还可采用药齐氧化、生物氧化法及离子交换法等。通过上述处理方法（离子交换法除外），使溶解性二价铁和锰分别转变成三价铁和四价锰沉淀物而去除。 当水中含氟量超1.0mg/L时，需采用除氟措施。除氟方法基本上分为成两类，一是投入硫酸铝、氯化铝或碱式氯化铝等使氟化物产生沉淀；二是利用活性氧化铝或磷酸三钙等进行吸附交换。目前使用活性氧化铝除氟的较多。 4．软化 处理对象主要是水中钙、镁离子。软化方法主要有：离子交换法和药剂软化法。前者在于使水中钙、镁离子与阳离子交换剂上的阳离子互相交换以达到去除目的；后者系在水中投入药剂如石灰、苏打等以使钙、镁离子转变成沉淀物而从水中分离。 5．淡化和除盐 处理对象是水中各种溶解盐类，包括阴、阳离子。将高含盐量的水如海水及“苦咸水”处理到符合生活饮用或某些工业用水要求时的处理过程，一般称为咸水“淡化”；制取纯水及高纯水的处理过程称为水的“除盐”。淡化和除盐主要方法有：蒸馏法、离子交换法、电渗析法及反渗透法等。离子交换法需经过阳离子和阴离子交换剂两种交换过程；电渗析法系利用阴、阳离子交换膜能够分别透过阴、阳离子的特性，在外加直流电场作用下使水中阴、阳离子被分离出去；反渗透法系利用高于渗透压的压力施于含盐水以使水通过半渗透膜而盐类离子被阻留下来。电渗析法和反渗透法属于膜分离法，通常用于高含盐量水的淡化或离子交换法的前处理工艺。 6．水的冷却 这是工业生产中循环冷却水系统所需的处理工艺。在生产过程中产生的热量往往会使设备或产品温度升高从而影响生产甚至发生事故，故常用水作为冷却介质对设备进行降温，因水的热容量大，是吸收和传递热量的良好介质。作为冷却介质的水通过换热器等设备以后温度升高，必须经过冷却处理使水再恢复原先温度后，才能循环使用。水的冷却一般采用冷却塔。在条件和冷却要求许可下，也有采用喷水冷却池或水面冷却池的。 7．水的腐蚀和结垢控制 在某些情况下，水在使用过程中会对金属管道或容器材质产生腐蚀和结垢作用，在循环冷却水系统中尤其突出。因此，对这类用水的水质必须加以改善，并进行水质调理，以控制腐蚀和结垢的发生。水质调理往往是通过在水中投加化学药剂来完成。控制腐蚀的药剂称缓蚀剂，控制结垢的药剂称阻垢剂。有时也通过去除水中产生腐蚀和沉积物的成分来达到水质调理目的。 8．生活饮用水 对于不受污染的天然地表水源而言，饮用水的处理对象主要是去除水中悬浮物、胶体和致病微生物；对此，常规处理工艺（即混凝、沉淀、过滤、消毒）是十分有效的。但对于污染水源而言，水中溶解性的有毒有害物质，特别是具有致癌、致畸、致突变的有机污染物（简称“三致物质”）或“三致”前体物（如腐植酸等）是常规处理方法难以解决的。于是，便在常规处理基础上增加预处理和深度处理。前者置于常规处理前，后者置于常规处理后，即： 预处理+常规处理 或 常规处理+深度处理 预处理和深度处理的主要对象是水中有机污染物，主要用于饮用水处理厂。 预处理方法主要有：粉末活性炭吸附法；臭氧或高锰酸钾氧化法；生物氧化法等等。以上各种预处理法除了水中有机污染物外，同时也具有除味、除臭及除色作用。当然，不同方法在除污染能力上有所差别。同时，各种方法均各有优缺点。除了上述预处理方法外，还有其它一些方法，如曝气法，水库蓄存法等不一一介绍。此外，新的预处理法正在继续探索中。 深度处理主要有以下几种方法：粒状活性炭吸附法；臭氧-粒状活性炭联用法或生物活性炭法；化学氧化法；光化学氧化法及超声波-紫外线联用法等物理化学氧化法；膜滤法等等。在以上几种方法中，活性炭吸附及臭氧-活性炭联用法已用于生产，欧洲国家应用较广泛，我国少数水厂也有应用。生产实践表明，采用臭氧-活性炭联用技术去除水中微量有机污染物十分有效，但基建投资和运行费用较高，故我国目前尚未广泛应用。同济大学严煦世教授等在光化学氧化法的研究方面已取得重要成果，超声-紫外联用法也开始研究并取得一定成效，但这些技术尚难在城市水厂应用，宜用于小型饮水净化装置。超滤法及纳滤法也具有应用前景，但不能去除水中小分子有机物，且纳滤和超滤装置成本及运行费用较高。 以上各种预处理及深度处理方法的基本作用原理概括起来，无非是吸附、氧化、生物降解、膜滤等4种作用，即：或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物；或者利用氧化剂及物理化学氧化法的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者以膜滤法滤除大分子有机物。有时两种作用可同时发挥，如臭氧-活性炭联用技术即发挥了氧化和吸附两种作用。在粒状活性炭上滋生的微生物，同时还有生物降解作用。 污染水源的饮用水预处理和深度处理自80年代开始受到广泛重视，有些技术或方法当前正处于研究发展阶段。不同方法的组合应用往往会取得协同作用效果，故近年来水处理技术人员针对不同原水水质和水质处理要求，往往会采用两种以上方法组合应用。 （一）二、混凝 2.1混凝机理 简而言之，“混凝”就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。这一过程涉及三方面问题：水中胶体粒子（包括微小悬浮物）的性质；混凝剂在水中的水解物种以及胶体粒子与混凝剂之间的相互作用。 关于“混凝”一词的概念， 目前尚无统一规范化的定义。“混凝”有时与“凝聚”和“絮凝”相互通用。不过，现在较多的专家学者一般认为水中胶体“脱稳”——胶体失去稳定性的过程称“凝聚”；脱稳胶体相互聚集称“絮凝”；“混凝”是凝聚和絮凝的总称。在概念上可以这样理解，但在实际生产中很难截然划分。 水处理中的混凝现象比较复杂。不同种类混凝齐以及不同的水质条件，混凝剂作用机理都有所不同。许多年来，水处理专家们从铝盐和铁盐混凝现象开始，对混凝剂作用机理进行了不断研究，理论也获得不断发展。DLVO理论的提出，使胶体稳定性及在一定条件下的胶体凝聚的研究取得了巨大进展。但DLVO理论并不能全面解释水处理中的一切混凝现象。当前，看法比较一致的是，混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有3种：电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这3种作用究意以何者为主，取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的pH值等。这3种作用有时会同时发生，有时仅其中1～2种机理起作用。目前，这三种作用机理尚限于定性描述，今后的研究目标将以定量计算为主。实际上，定量描述的研究近年来也已开始。 概括以上几种混凝机理，可作如下分析判断： 1．对铝盐混凝剂（铁盐类似）而言，当pH＜3时，简单水合铝离子[Al（H2O6）6]3+可起压缩胶体双电层作用，但在给水处理中，这种情况少见；在pH=4.5～6.0范围内（视混凝剂投量不同而异），主要是多核羟基配合物对负荷胶体起电性中和作用，凝聚体比较密实；在pH=7～7.5范围内，电中性氢氧化铝聚合物[Al（OH）3]n可起吸附架桥作用，同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用。天然水的pH值一般在6.5～7.8之间，铝盐的混凝作用主要是吸附架桥和电性中和，两者以何为主，决定于铝盐投加量；当铝盐投加量超过一定限度时，会产生“胶体保护”作用，使脱称胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定（常称“再称”现象）；当铝盐投加量再次增大、超过氢氧化铝溶解度而产生大量氢氧化名沉淀物时，则起网捕和卷扫作用。实际上，在一定的pH值下，几种作用都可能同时存在，只是程度不同，这与铝盐投加量和水中胶粒含量有关。如果水中胶粒含量过低，往往需投加大量铝盐混凝剂使之产生卷扫作用才能发生混凝作用。 2．阳离子型高分子混凝剂可对负电荷胶粒起电性中和与吸附架桥双重作用，始凝体一般比较密实。非离子型和阴离子型高分子混凝剂只能起吸附架桥作用。当高分子物质投量过多时，也产生“胶体保护”作用使颗粒重新悬浮。 2.2 混凝剂和助凝剂 2.2.1 混凝剂 应用于饮用水处理的混凝剂应符合以下基本要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉。 混凝剂各类很多，据目前所知，不少于200～300种。按化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂品种较少，目前主要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水处理中用的最多。有机混凝剂品种很多，主要是高分子物质，但在水处理中的应用比无机的少。本节仅介绍常用的几种混凝剂。 （1）无机混凝剂 常用的无机混凝剂列于下表，这里仅简要介绍几种。 常用的无机混凝剂 名称 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 化学式 Al2（SO4）3·18H2O Al2（SO4）3·14H2O KAl（SO4）2·12H2O（钾矾） NH4·Al（SO4）2·12H2O（铵矾） [Al2（OH）nCl6-n]m [Al2（OH）nSO4）3-n]m 2铝系 铁系 三氯化铁 硫酸亚铁 聚合硫酸铁（PFS） 聚合氯化铁（PFC） FeCl3·6H2O FeSO4·7H2O [Fe2（OH）nSO4）3-n]m 2[Fe2（OH）nCl6-n]m （2）有机高分子混凝剂 有机高分子混凝剂又分天然和人工合成两类。在给水处理中，人工合成的日益增多并居主要地位。这类混凝剂均为巨大的线性分子。每一大分子由许多链节组成且常含带电基团，故又被称为聚合电解质。按基团带电情况，又可分以下4种：凡基团离解后带正电荷者称阳离子型，带负荷者称阴离子型，分子中既含正电基团又含负电荷基团者称两性型，若分子中不含可离解基团者称非离子型。水处理中常用的是阳离子型、阴离子型和非离子型3种高分子混凝剂，两性型使用极少。 （二）三、沉淀和澄清 3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀 水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。颗粒比重大于1时，表现为下沉；小于1时，表现为上浮。在给水处理中，常遇到两种沉淀，一种是颗粒沉淀过程中，彼此没有干扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用，称为自由沉淀；另一种是颗粒在沉淀过程中，彼此相互干扰，或者受到容器壁的干扰，虽然其粒度和第一种相同，但沉淀速度却较小，称为拥挤沉淀。分述如下。 3.1.1悬浮颗粒在静水中的自由沉淀 颗粒在静水中的沉淀速度取决于：颗粒在水中的重力F1和颗粒下沉时所受水的阻力F2；直径为d的球形颗粒在静水中所受的重力F1为 1F1=πd3（ρp-ρ1）g （16-1） 6式中 ρp及ρ1——颗粒及水的密度； g——重力加速度。 3.1.2悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀 严格而言，自由沉淀是单个颗粒在无边际的水体中的沉淀。此时颗粒排挤开同体积的水，被排挤的水将以无限小的速度上升。当大量颗粒在有限的水体中下沉时，被排挤的水便有一定的速度，使颗粒所受到的水阻力有所增加，颗粒处于相互干扰状态，此过程称为拥挤沉淀，此时的沉速称为拥挤沉速。 拥挤沉速可以用实验方法测定。当水中含砂量很大时，泥砂即处于拥挤沉淀状态。常见的拥挤沉淀过程有明显的清水和浑水分界面，称为浑液面，浑液面缓慢下沉，直到泥砂最后完全压实为止。 水中凝聚性颗粒的浓度达到一定数量亦产生拥挤沉淀。由于凝聚性颗粒的比重远小于砂粒的比重，所以凝聚性颗粒从自由沉淀过渡到拥挤沉淀的临界浓度远小于非凝聚性颗粒的临界浓度。 电控系统操作规程和安全注意事项。 【实训小结】 （1）风力发电机组的电气控制系统由低压电气柜、电容柜、控制柜、变流柜、机舱控制柜、三套变桨柜、传感器和连接电缆等组成，电控系统包含正常运行控制、运行状态监测和安全保护三个方面的职能。 （2）变流电控系统功能：能量转换功能、低电压穿越功能。 （3）Verteco变流系统主拓扑结构 变流器采用了可控整流的方式把发电机发出的电整流为直流电，通过网侧逆变模块把直流电变成工频交流电并入电网。 （4）变桨电控系统基本功能 在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定状态。 （5）变桨系统内部电气及控制检测主要包括：开关电源、变桨变频器、超级电容、A10自制模块、BC3150总线端子控制器及beckoff模块。 （6）外部驱动及检测部分包括：变桨电机、旋转编码器、温度检测、0°接近开关及90°限位开关。 （7）变桨电控系统的拓扑结构 ①风力发电机组采用三套独立的变桨系统。 ②每个叶片配备一套变桨电气系统，由变桨柜、备用电源柜、变桨电机、91°限位开关、接近开关等组成。 ③机舱控制柜与三个独立的变桨柜通信，接收三个变桨柜的信号，并对变桨系统发送实时控制信号控制变桨动作，对变流系统进行实时检测。 （8）变桨电控系统安全保护 安全保护系统分三层结构：计算机系统、独立于计算机的安全链和器件本身的保护措施。 （9）主控系统 1）是整机控制的核心，可以分为两个子系统：常规控制系统、安全控制系统。 2）常规控制系统：功率控制系统、偏航控制系统、液压控制系统、电网监测系统、计量系统、机组正常保护系统、低压配电系统、故障诊断和记录功能、人机界面、通讯功能。 3）安全控制系统：扭缆保护功能、过速保护功能、振动保护功能、变桨故障保护功能、急停功能、PLC看门狗。 （10）风力发电机组监控系统 1）分为中央监控系统和远程监控系统。 2）中央监控系统由就地通讯网络、监控计算机、保护装置、中央监控软件等组成。功能主要是为了便于风电场人员集中管理和控制风机。 3）远程监控系统由中央监控计算机、网络设备、数据传输介质、远程监控计算机、保护系统、远程监控软件组成。功能主要是为了让远程用户实时查看风机运行状况、历史资料等。 （11）风力发电机组主要检测传感器包括：转速传感器、偏航计数器、偏航方向传感器、风速传感器、风向传感器、振动开关、温度传感器、刹车磨损传感器、机舱加速度传感器等。 【实训作业】 1．电控系统由哪些子系统组成？ 2．风力发电机组接地保护的的方式有哪些？接地保护有哪些要求？ 3．风力发电机组应采取哪些雷击安全保护措施？ 4．风力发电机组电控系统需要采取哪些安全保护措施？ 5．风力发电机组监控系统需要检测的主要参数和主要状态有哪些？用到哪些传感器？ 6．中央监控系统应具备哪些功能？ 7．风力发电机组远程监控系统由哪几部分组成，各有什么功能？ 8．风力发电机组安全链的结构及功能？ 9．简述风力发电机组紧急停机安全链保护的作用？ 10．独立运行的风力发电系统为什么需要逆变装置？ 风险管理课程教学进程表

理论学时 课程名称 风险管理 总学时 60 实践学时 任课班级 教材名称 风险管理 风险管理——银行从业人员资格认证考试应试辅导及考点预测 本课程是考查课程,包括理论和实践两部分内容，是能力培养课程，注重学生综合职业能力的培养。在向学生传授理论知识的同时，主要围绕职业岗位的需要，培养学生从事风险管理相关知识，为毕业就能胜任工作奠定基础。 课程教学所要达到的质量标准和培养目标 具体：商业银行风险管理基本架构 1.信用风险管理 2.银行监管与市场约束 3.操作风险管理 4.流动性风险管理 5.声誉风险和战略风险管理 6.市场风险管理等内容。 说明：1、此表一式四份，任课教师自留一份，系（部）一份、教务两份； 2、此表于开课前一周由各系（部）统一交教务处存档。 著者 所在部门 工商管理系 银行从业人员资格认证考试辅导丛书编委会 编 联系电话 30 周学时 5 30 教学周数 12 实践指导书 著者 出版社 立信会计出版社

制订人： 制订时间： 2011年 8月 20

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专业负责人： 系主任：

教学形式及学时分配 周课 次 次 内容 （理论部分写到章节，实践部分写出具体内容） 理论 模讲 习 拟 题实课 课 训 3 1 1 实践 社会实践 专实践地点 家指导 1 1 2 第一章认识风险管理 §1.1风险的基础知识 §1.2商业银行风险的主要类型 §1.3商业银行管理的主要策略 §1.4商业银行风险与资本 §1.4.2监管资本与资本充足性 §1.5风险管理常用的概率及数理统计知识 §1.5.3风险的量化 §1.5.4风险的敏感性分析 第二章 商业银行风险管理基本架构 §2.1商业银行风险管理环境和风险管理组织 §2.2商业银行风险管理流程 §2.3商业银行风险管理信息系统 2 3 4 2 1 1 1 3 5 6 1 1 2 1 4 7 8 9 10 11 12 第三章信用风险管理 §3.1 信用风险识别 §3.2.1 信用评级、信用风险量化 §3.3 信用风险监测与报告 §3.4 信用风险控制 第四章 市场风险管理 §4.1市场风险识别 §4.2 市场风险计量 §4.3 市场风险监测与控制 §4.4 经济资本配置 第五章操作风险管理 §5.1 操作风险识别 §5.2 操作风险计量与资本配置 §5.3 操作风险评估与控制 §5.4 操作风险监测与报告 第六章流动性风险管理 §6.1流动性风险识别 §6.2 流动性风险评估 §6.3 流动性风险监测与控制 第七章声誉风险和战略风险管理 §7.1 声誉风险管理 §7.2 战略风险管理 第八章银行监管与市场约束 §8.1 银行监管 §8.2 市场约束 2 1 1 1 1 1 2 1 3 2 1 1 1 1 2 1 2 1 5 6 7 8 13 14 15 16 1 1 2 9 17 18 19 20 1 2 2 1 10 11 21 22 2 1 2 12 23 24 1 2 2 注: 以一次课为单位填写，一周结束画一条线，一页不够另起一页，宋体5号。