風(fēng)電機(jī)組電變槳系統(tǒng)故障診斷問(wèn)題研究

畢志超 陳志崗

摘要：變槳系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組的主要設(shè)備之一，日常運(yùn)行的工況如何直接影響著風(fēng)力發(fā)電的安全和效率。為此，本文圍繞風(fēng)電機(jī)組電變槳系統(tǒng)故障議題進(jìn)行了探討，文章分別從系統(tǒng)機(jī)械故障和電氣故障的診斷與處理進(jìn)行了論述，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;變槳;故障

1引言

風(fēng)力發(fā)電是清潔型可持續(xù)能源，在電力市場(chǎng)改革中的市場(chǎng)占有率越來(lái)越高。近年來(lái)，風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模越來(lái)越大，機(jī)組設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作成為電力企業(yè)關(guān)注和研究的重要問(wèn)題。本文結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，談一下風(fēng)電機(jī)組電變槳系統(tǒng)故障的問(wèn)題，希望給業(yè)內(nèi)人士一些思路。

2電變槳系統(tǒng)機(jī)械故障與處理

葉片故障：葉面是風(fēng)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生脫漆、裂紋或者遭受雷擊等故障。對(duì)上述故障，目前較好的處理辦法是在葉片部件上安裝傳感器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合定期巡檢維護(hù)，將葉片故障扼殺在萌芽狀態(tài)。

輪轂故障：輪轂是風(fēng)電機(jī)組中重要的組件，在軸承、電機(jī)、控制柜、電池箱、潤(rùn)滑泵等構(gòu)件中均有使用。因此輪轂的運(yùn)行機(jī)械性能對(duì)風(fēng)電機(jī)組電變槳系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能有重要影響。容易出現(xiàn)的故障包括葉片和主軸固定部位的螺栓松動(dòng)，或者力矩值太小。針對(duì)上述故障，工作人員可采用定期巡檢的辦法，每隔一個(gè)季度或者半年按照輪轂運(yùn)行的正常標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行檢查，及時(shí)緊固連接部位松動(dòng)的螺栓，避免輪轂引發(fā)安全事故。

軸承故障：軸承是電變槳系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)鏈，其安裝在輪轂上，同時(shí)連接電極、葉片、編碼器、潤(rùn)滑齒等構(gòu)件，主要作用是軸承在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用下控制葉片旋轉(zhuǎn)。在安裝調(diào)試環(huán)節(jié)，軸承需要進(jìn)行力學(xué)性能、化學(xué)成分、熱處理、無(wú)損探傷、啟動(dòng)摩擦力矩、旋轉(zhuǎn)精度等多項(xiàng)檢測(cè)試驗(yàn)，合格后正式投入使用。日常運(yùn)行中，容易出現(xiàn)的故障包括潤(rùn)滑不到位造成的機(jī)械卡澀或部件磨損。為避免出現(xiàn)上述故障，工作人員定期檢查潤(rùn)滑泵的運(yùn)行工況是否正常，檢查潤(rùn)滑油油質(zhì)、潤(rùn)滑油油位、潤(rùn)滑油管線是否有堵塞、管線接口是否有松動(dòng)或泄露的情況，對(duì)泄露部位進(jìn)行封堵，對(duì)堵塞部位進(jìn)行疏通，及時(shí)加注潤(rùn)滑油。

限位撞塊故障：限位撞塊與限位開關(guān)協(xié)同工作，是漿液?jiǎn)?dòng)剎車的重要安全部件。容易出現(xiàn)的故障是前后攢動(dòng)，引起限位角度變化，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停機(jī)故障。原因可能是部件固定螺絲松動(dòng)導(dǎo)致。為此，工作人員定期進(jìn)行檢修，及時(shí)緊固松動(dòng)螺絲，提高限位部件連接可靠性。

3電變槳系統(tǒng)電氣故障與處理

控制柜故障：控制柜主要包括繼電器、控制器、接觸器、溫控開關(guān)、通訊裝置、避雷裝置、加熱裝置、冷卻風(fēng)扇、后備電源等組件。在正常的監(jiān)測(cè)和通訊情況下，控制器能夠通過(guò)分析電源開關(guān)、限位開關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等參數(shù)的狀態(tài)判斷傳感器收集到的信息是否與主要控制系統(tǒng)的設(shè)定信息是否匹配或者是否滿足二者的邏輯關(guān)系。如果控制柜中的某個(gè)組件出現(xiàn)異常，控制器立即啟動(dòng)，使葉片運(yùn)行到安全位置，停止風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。日常運(yùn)行中，控制柜中繼電器故障主要表現(xiàn)為不能正常工作，如觸點(diǎn)失靈。可能的原因是繼電器會(huì)隨著安全鏈的啟閉而啟閉，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，安全鏈會(huì)斷開，因此繼電器也會(huì)斷開，這樣就引發(fā)控制器啟動(dòng)，使葉片運(yùn)行到安全位置停止。如果繼電器觸點(diǎn)失靈，需要聯(lián)系廠家進(jìn)行專業(yè)維修。由于對(duì)繼電器性能要求較高，在更換繼電器時(shí)應(yīng)選擇質(zhì)量過(guò)關(guān)，性能可靠的繼電器品牌，繼電器型號(hào)選擇適應(yīng)范圍較大的?？刂破鞒霈F(xiàn)故障時(shí)，主要表現(xiàn)為內(nèi)部電氣元件損壞失效。對(duì)此，工作人員可定期檢查控制器冷卻風(fēng)扇是否運(yùn)行正常，間接判斷是否控制器自身存在異常。另外對(duì)控制柜內(nèi)定期清潔，避免控制柜內(nèi)雜質(zhì)灰塵影響控制器冷卻風(fēng)扇正常運(yùn)行。通訊裝置出現(xiàn)故障時(shí)，可能的原因是通訊模塊被燒壞、線路接觸不良、線路通道堵塞。對(duì)此，工作人員可逐一檢查通訊模塊是否正常、線路是否存在松動(dòng)接觸不良的情況、通道是否有雜物、機(jī)艙通訊線纜是否連接正常。然后對(duì)異常部位進(jìn)行修復(fù)，如果通訊模塊被燒壞，及時(shí)更換。冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)故障時(shí)，可能的原因是風(fēng)扇中夾雜異物造成風(fēng)扇卡澀、冷卻溫控開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良、控制器的輸出信號(hào)不正常。對(duì)此，工作人員可逐一進(jìn)行排查并及時(shí)恢復(fù)正常。避雷裝置出現(xiàn)故障時(shí)，如避雷端子燒壞。這一故障可能是避雷線纜接地不當(dāng)。工作人員可檢查避雷線纜是否完好無(wú)損，加強(qiáng)線纜的絕緣防護(hù)，在避雷線纜靠近或能夠接觸到滑環(huán)或者螺絲部件的地方進(jìn)行隔離防護(hù)，避免線纜絕緣套被硬質(zhì)部件摩損，以防線路接地。后備電源出現(xiàn)故障的原因可能是臨時(shí)損壞，還可能是使用壽命超過(guò)電源正常壽命。對(duì)此，工作人員應(yīng)定期對(duì)電池電壓進(jìn)行測(cè)量，定期對(duì)充放電情況進(jìn)行檢查，對(duì)損壞的電源及時(shí)進(jìn)行更換。

編碼器故障：主要包括軸承編碼器和電機(jī)編碼器。主要的故障類型包括軸承打滑、小輪機(jī)械損壞、角度跳變。對(duì)此，工作人員應(yīng)做好編碼器的定期校準(zhǔn)、調(diào)試，檢查編碼器軸承、小輪是否有磨損，及時(shí)對(duì)磨損部件進(jìn)行更換。

限位開關(guān)故障：限位開關(guān)包括91°限位開關(guān)和95°限位開關(guān)。其中，前者是電變槳的安全停止位置，后者是冗余電變槳的安全停止位置。如果是正常停止，則91°限位開關(guān)運(yùn)作，如果91°限位開關(guān)失效，則95°限位開關(guān)運(yùn)作，使電變槳停在安全位置。限位開關(guān)故障主要包括線纜接觸不良、小輪碰撞斷裂、控制信號(hào)傳輸中斷。針對(duì)上述故障，工作人員先從機(jī)械部件安裝情況進(jìn)行檢查，然后再進(jìn)行電氣檢查，逐一排查限位開關(guān)小輪運(yùn)行是否靈活，繼電器和限位開關(guān)的接觸情況，并進(jìn)行相應(yīng)處理。

潤(rùn)滑泵故障：故障類型包括潤(rùn)滑泵或潤(rùn)滑管出現(xiàn)泄漏情況、分配裝置發(fā)生堵塞、潤(rùn)滑泵電機(jī)失效。針對(duì)上述故障，工作人員定期檢查潤(rùn)滑泵和潤(rùn)滑管的工況，對(duì)分配裝置的油壓信號(hào)進(jìn)行查看，對(duì)潤(rùn)滑油管路、彎頭等位置進(jìn)行檢查，查看是否出現(xiàn)堵塞或泄漏情況。

4結(jié)語(yǔ)

風(fēng)電機(jī)組電變槳系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作需要從系統(tǒng)和部件的故障原因分析入手，針對(duì)不同的原因，采取相應(yīng)的處理辦法。同時(shí)結(jié)合完善的電廠設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理制度和管理規(guī)程，注重風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行故障的防控，從而使風(fēng)電廠設(shè)備故障率降到最低。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)故障診斷，王威，《探索科學(xué)》，2019（000），002

[2]?? 基于自適應(yīng)觀測(cè)器的風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障診斷，宋昌舉，文傳博，《上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)》，2019（03）

[3]?? 風(fēng)電機(jī)組變工況變槳系統(tǒng)異常狀態(tài)在線識(shí)別，王爽心，郭婷婷，李蒙，《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》，2019（17）