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风电机组变桨系统故障分析处理及应用

来源:《内蒙古石油化工》

作者:王有荣,王霄宏,王 媛,王宝清

关键词:风电机组;变桨系统;故障;分析;电力复合脂 ; 导电膏;接头发热;防腐蚀;防发热;降电阻;抗氧化;20年免维护

变桨控制系统是变速恒频风力发电机组的重要组成部分,变桨控制系统故障频繁,本文通过对变桨控制系统所发生的典型故障进行分析,探索变桨控制系统故障的处理方法,实现风电机组的安全稳定可靠运行。

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变桨系统的运行分析

1.1变桨系统的简要介绍

变桨系统由变桨轴承、变桨驱动(变桨电机、变桨减速箱)、变桨控制柜、电池柜组成。

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1.2变桨系统的主要功能

首先是当风速超过额定风速时,通过控制叶片角度来控制风机的转速和功率;其次是当风速低于额定风速时,通过调整叶片角度从风中吸收更多的风能;第三是当安全链被打开时,叶片可作为空气动力制动装置使机组安全停机。

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变桨系统故障分析处理及应用

2.1变桨轴承故障分析及处理

变桨轴承是变桨驱动系统带动叶片转动和支撑叶片的主要装置,变桨轴承采用双排深沟球轴承,因风力发电机组长时间工作,灰尘、油脂等造成轴承污染,定期维护工作不到位导致轴承缺少润滑脂等容易造成轴承的摩擦与卡涩,长时间运行能够导致轴承的损坏。出现变桨轴承故障,应及时对轴承表面和密封性进行检查,看是否有噪音、点蚀、断齿、腐蚀等现象,发现问题及时进行修补或更换新的变桨轴承。为避免故障的发生应经常进行巡视检查,定期进行维护保养,加注润滑油脂。

2.2变桨减速机(齿轮箱)故障分析判断

变桨减速机(齿轮箱)是变桨电机带动变桨小齿轮转动的减速装置,通过小齿轮带动变桨轴承转动进行变桨,如出现风电机组变桨驱动故障,有可能是齿轮箱油位低、渗漏油、平行齿轮磨损严重等故障。在巡检和维护时要检查齿轮箱的油位是否正常、油色有无浑浊、是否有渗漏现象,并要进行手动变桨看是否有振动或噪音,有无卡涩现象。

2.3变桨电机系统故障分析处理

变桨电机系统是变桨驱动的关键部件,变桨电机的后端带有冷却风扇和转速传感器,变桨电机内还安装有刹车。变桨电机主要会出现绕组短路、电机发热、刹车抱死、振动和噪音等故障,造成故障的原因主要有绝缘电阻低、轴承卡涩、转子笼条断裂或开焊、刹车时间长或发热、冷却风扇损坏、接线松动等。对风电机组的巡视检查和定期维护要测量绝缘电阻,及时加注润滑脂,并对接线进行紧固。

变桨电机冷却风扇是自冷风扇,在电机运行时带动风扇进行冷却,如有油污或杂物卡涩现象会出现电机过热或烧毁,在进行巡检和维护时要启动变桨电机进行检查,如有故障及时进行修复或更换。

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2.4变桨控制柜故障分析处理

变桨控制柜是风电机组变桨控制的核心,变桨控制柜常见有变桨变频器故障、温控器、供电变压器、PLC、接触器等电器元件故障。变桨变频器和PLC故障排除主要依据故障监测软件,其他电气元件故障主要依据测量仪器仪表,在检查的过程中要注意短路和触电。

2.5变桨蓄电池及充电装置故障分析处理

变桨蓄电池是在风电机组断电的情况下进行叶片顺桨驱动的直流供电电源,是在风电机组突然断电的情况下使风机安全稳定刹车的保障,在巡检和维护时要检查蓄电池是否有渗漏,测试电池电压是否正常。

2.6变桨限位开关故障分析判断

变桨限位开关是对叶片旋转位置进行限制、防止叶片过零位的装置,限位开关的常见故障有接线松动、开关动作不灵敏等,在进行巡检和维护时要检查限位开关的接线是否松动,进行手动刹车测试和安全链启动紧急刹车测试,发现元件损坏应及时处理。

2.7滑环转换器故障分析处理

滑环转换器常见故障主要是节点长时间运转会出现脱轨造成短路,滑环转换器内还装有温度传感器和加热器,传感器和加热器出现故障也会造成风电机组停机,为保证低电阻、润滑性、小磨损和碎屑扩散必须定期加注润滑剂,在维护时对污物进行清理,并紧固接线。在风电场监控系统报警发下列故障号:应按如下方法进行分析处理:

①滑环的滑道受到灰尘污染,用清洗剂清洗滑环滑道,待干后,在滑环滑道上仔细涂上导电膏;② 排除滑环内的浪涌保护问题;③变浆的限位开关问题,检查其内部线是否松动或弹簧不能正常归位,紧线或更换行程开关;④检查行程开关的内部接线是否断裂,接触不良,需更换处理;⑤检查变浆控制柜间的线是否内部断裂,接触不良,需换线解决;⑥检查主PLC的18线、浪涌保护-F238.4的1和3号端子的线接触是否良好;⑦上述判断均正常后,应需更换滑环。

故障号:531(SS-11:Hub drives)。①检查主PLC的20线、浪涌保护-F238.2的2和4号端子的线接触是否良好;②滑环的滑道受到灰尘污染,用清洗剂清洗滑环滑道,待干后,在滑环滑道上仔细涂上导电膏;③将11号线短接,排除滑环内的浪涌保护问题;④检查变浆控制柜间的线是否内部断裂,接触不良,需换线解决。故障号:547(* SS-3:All three blades error*)。①检查主 PLC的23线、浪涌保护-F238.8的2和4号端子的线接触是否良好 ②滑环的滑道受到灰尘污染,用清洗剂清洗滑环滑道,待干后,在滑环滑道上仔细涂上导电膏;③滑环内的浪涌保护问题,将16号线短接;④检查变浆控制柜间的连接线是否内部断裂,还是接触不良。

故障号:543(* Communication pitch1 *);544(* Communication pitch2*);545(* Com-munication pitch3*)。①检查滑环的滑道是否受到灰尘污染,用清洗剂清洗滑环滑道,待干后,在滑环滑道上仔细涂上导电膏,故障号是否消失,否则,更换滑环;② 若有故障 号:546 (* SS-2:overspeed rotor for brake*)伴随出现,就检查就申请滑环,准备更换滑环。

4. 结 束 语

综上所述,风电机组变桨控制系统的常见故障主要有机械、电气故障,在变桨系统发生故障时,要从多方面、多角度分析故障原因,排查故障点并隔离故障元器件,根据以上经常出现故障进行分析处理,加强风电场技术人员的培训工作,保证快速排除故障使变桨控制系统正常运行,实现风电机组安全稳定长周期运行。