風場MY2.0MW風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)故障分析及處理方法

塔瑪沙·塔布斯別克

摘要：隨著我國風電產(chǎn)業(yè)和科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的風電項目并網(wǎng)發(fā)電，風機運行可靠性與穩(wěn)定性對風電企業(yè)的重要性越來越備受關注。此畢業(yè)設計通過總結(jié)河北尚義王悅梁風電場明陽MY2.0MW風機變槳系統(tǒng)故障處理的實際經(jīng)驗，闡述了明陽2.0MW風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的構(gòu)成、作用、和變槳角度差異產(chǎn)生的故障，并針對這些故障提出相應的處理措施。

關鍵詞：風電機組；變槳系統(tǒng)；構(gòu)成；作用；故障處理；

隨著風電技術的不斷成熟與發(fā)展，變槳控制技術即能提高風力發(fā)電機組運行的可靠性，又能保證高的風能利用系數(shù)和不斷優(yōu)化的輸出功率曲線。然而變槳控制系統(tǒng)在實際運行中也出現(xiàn)了諸多問題。河北尚義王悅梁風電場常年風頻變化較快、夏季高溫及冬季嚴寒、所使用的明陽MY2.0MW型風力發(fā)電機組在實際運行中出現(xiàn)變槳系統(tǒng)一系列故障，導致風機大規(guī)模的停機，直接影響了風電場的發(fā)電量和經(jīng)濟效益，解決此類問題迫在眉睫。

一、變槳系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)

變槳系統(tǒng)的所有的部件都裝配在輪轂中（如圖2-1）風機正常運行時所有部件都隨輪轂以一定的速度旋轉(zhuǎn)。

變槳系統(tǒng)是一種風力發(fā)電機葉片調(diào)節(jié)裝置。通過調(diào)節(jié)槳葉的節(jié)距角使葉片受風角度發(fā)生變化來迎合風速變化，從而在低風速能夠充分利用風能具有較好的氣動輸出性能。在高風速時又通過改變槳距角來降低葉片的氣動性，使葉片輸出功率降低達到調(diào)速限功的目的。

（一）變槳系統(tǒng)的工作原理

變槳系統(tǒng)根據(jù)風速大小自動進行調(diào)整葉片與風向的夾角，使葉片攻角在一定范圍內(nèi)變化（正常運行0°～90°）實現(xiàn)風輪對風力發(fā)電機有一個恒定轉(zhuǎn)速；使葉片攻角在一定范圍內(nèi)變化；在機組出現(xiàn)故障時，先使葉片順槳，以保證安全可靠停機。

（二）變槳系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1、變槳系統(tǒng)的組成

變槳系統(tǒng)由1個中控箱，3個軸箱組成。軸箱連接一臺電機，每個槳葉匹配兩個限位開關和可選編碼器（如表2-1）。

2、變槳系統(tǒng)各部件連接圖

變槳系統(tǒng)各部件通過電纜連接，每個軸箱與中控箱通過連接線纜和連接器連接。軸箱與電機、編碼器、限位開關連接。電機和編碼器分別通過線纜和連接器與軸箱進行連接。

（1）變槳電機：變槳系統(tǒng)包括三個三相交流異步電機，正常運行時機受軸箱PMC（額定電壓為560V DC的變流器）控制轉(zhuǎn)動。

備用電池：在供電故障或緊急順槳的情況下，電池可提供電控制每個葉片旋轉(zhuǎn)到順槳位置。

（2）機械限位開關：分為91度限位開關和95度限位開關。

（3）冗余編碼器：將檢測得到的位置或速度信號傳入，如果與旋變的信號相差過大，就會報警。

（4）中控箱：葉片角度的控制和與滑環(huán)之間控制信號的傳輸。

（5）軸控箱：每個葉片配有一個軸控箱，箱變的變流器控制變槳電機的速度和方向。

二、MY2.0MW風機變槳系統(tǒng)故障分析與處理方法

（一）變槳系統(tǒng)故障分析

主要目的：最直接的目的就是解決故障，恢復風機運行。更重要的是杜絕同類故障再次發(fā)生，提出改進或優(yōu)化建議。

機組故障的處理過程：故障信息的獲取、故障信息的篩選、分析可能故障點、確認真正故障點、問題解決與機組恢復運行及故障處理報告與記錄；

故障信息獲取的途徑：機組故障信息、輔助信息與其它信息。機組故障信息途徑取從人機界面的子界面查看各部件顯示的運行狀態(tài)以及現(xiàn)場登機檢查各部件真實的運行狀態(tài)；

輔助信息：包括機組配置、運行階段、自然環(huán)境以及供電環(huán)境。機組配置如塔高、葉片長度、各部件類型廠家等。運行階段包括吊裝、調(diào)試及運維三大階段。自然環(huán)境是指風機所處的是低溫、高溫、高原或超1類等自然環(huán)境。供電環(huán)境一般采用外部電源臨時供電、農(nóng)網(wǎng)、限電等；

其他信息：此故障是否首次出現(xiàn)，有無類似現(xiàn)象、個性問題還是共性問題。之前是否有人來處理，處理的過程及現(xiàn)象，機組是否存在帶故障運行與其它異常信息。

（二）變槳系統(tǒng)故障處理方法

1、變槳角度故障

槳葉1變槳角度有差異

槳葉2變槳角度有差異

槳葉3變槳角度有差異

故障原因：由變槳電機上的旋轉(zhuǎn)編碼器（A編碼器）收集槳葉角度與角度計數(shù)器（B編碼器）收集的槳葉角度作對比，兩者相差過大將會觸發(fā)故障。

工具準備：萬用表、小一字螺絲刀、38件套

處理方法：

1、度計數(shù)器（B編碼器）是機械凸輪結(jié)構(gòu)，與葉片的變槳齒輪嚙合，精度不高且會不斷磨損，在有大晃動時有可能產(chǎn)生較大偏差，因此先復位，排除故障的偶然因素；

2、當主控頁面反復報此故障，進入輪轂檢查A、B編碼器，首先檢查編碼器接線與插頭是否松動，若插頭松動，擰緊后可以手動變槳觀察編碼器數(shù)值的變化是否一致，若有數(shù)值不變或無規(guī)律變化，檢查連接線是否有斷線的情況。編碼器連接線機械強度相對低，在輪轂旋轉(zhuǎn)時，有可能與插針分離，或者線芯在半斷半合的狀態(tài)，這時雖然可復位，但轉(zhuǎn)速一高，松動達到一定程度信號就無法傳遞，因此可用手搖動連接線和插頭，若發(fā)現(xiàn)在晃動過程中顯示器數(shù)值在跳變，可拔下插頭用萬用表測通斷，有不通的和時通時斷的，要進行處理，可重做插針或接線，如不能處理可更換連接線。排除這兩點仍然報故障，編碼器本體可能損壞，更換即可。由于偏航計數(shù)器的凸輪結(jié)構(gòu)脆弱，在旋轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)破損，因此對凸輪也進行檢查。

2、槳葉91°限位觸發(fā)故障

槳葉一91°限位開關觸發(fā)

槳葉二91°限位開關觸發(fā)

槳葉二91°限位開關觸發(fā)

故障原因：葉片限位開關設定觸發(fā)角度為91°，當觸發(fā)的角度與葉片設定值有偏差主控系統(tǒng)將會報此故障（如圖3-3）。

工具準備：活動扳手、小一字、12件套 。

處理方法：

1、檢查槳葉內(nèi)有無異物觸碰限位開關；

2、檢查葉片角度實際位置。限位開關長時間運行后會松動，導致凸齒與限位開關相撞時的角度偏大，此時需要兩人進入輪轂，一人進入葉片進行機械調(diào)整，一人在中控器上微調(diào)葉片角度，觀察到達限位的角度，然后參考這個角度將限位開關位置重新調(diào)整到剛好能觸發(fā)時，在中控器上將角度調(diào)回91°。限位開關是由螺栓擰緊固定在輪轂上（右圖所示），調(diào)整時可用活動扳手或叉形扳手。

參考文獻

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[4]紀志帥，勞德洪.風電場運維與風力發(fā)電機維護及保養(yǎng)[M].機械工業(yè)出版社，2016.

（作者單位：江蘇師范大學）