风电机组电变桨系统故障诊断问题研究

毕志超 陈志岗

摘要：变桨系统是风电机组的主要设备之一，日常运行的工况如何直接影响着风力发电的安全和效率。为此，本文围绕风电机组电变桨系统故障议题进行了探讨，文章分别从系统机械故障和电气故障的诊断与处理进行了论述，供相关人士参考。

关键词：风力发电;变桨;故障

1引言

风力发电是清洁型可持续能源，在电力市场改革中的市场占有率越来越高。近年来，风电装机规模越来越大，机组设备运行维护工作成为电力企业关注和研究的重要问题。本文结合自身经验，谈一下风电机组电变桨系统故障的问题，希望给业内人士一些思路。

2电变桨系统机械故障与处理

叶片故障：叶面是风电机组的旋转部件，运行过程中容易产生脱漆、裂纹或者遭受雷击等故障。对上述故障，目前较好的处理办法是在叶片部件上安装传感器，实现实时监测，并结合定期巡检维护，将叶片故障扼杀在萌芽状态。

轮毂故障：轮毂是风电机组中重要的组件，在轴承、电机、控制柜、电池箱、润滑泵等构件中均有使用。因此轮毂的运行机械性能对风电机组电变桨系统的整体运行性能有重要影响。容易出现的故障包括叶片和主轴固定部位的螺栓松动，或者力矩值太小。针对上述故障，工作人员可采用定期巡检的办法，每隔一个季度或者半年按照轮毂运行的正常标准来进行检查，及时紧固连接部位松动的螺栓，避免轮毂引发安全事故。

轴承故障：轴承是电变桨系统的主要驱动链，其安装在轮毂上，同时连接电极、叶片、编码器、润滑齿等构件，主要作用是轴承在电机的驱动作用下控制叶片旋转。在安装调试环节，轴承需要进行力学性能、化学成分、热处理、无损探伤、启动摩擦力矩、旋转精度等多项检测试验，合格后正式投入使用。日常运行中，容易出现的故障包括润滑不到位造成的机械卡涩或部件磨损。为避免出现上述故障，工作人员定期检查润滑泵的运行工况是否正常，检查润滑油油质、润滑油油位、润滑油管线是否有堵塞、管线接口是否有松动或泄露的情况，对泄露部位进行封堵，对堵塞部位进行疏通，及时加注润滑油。

限位撞块故障：限位撞块与限位开关协同工作，是浆液启动刹车的重要安全部件。容易出现的故障是前后攒动，引起限位角度变化，导致风机停机故障。原因可能是部件固定螺丝松动导致。为此，工作人员定期进行检修，及时紧固松动螺丝，提高限位部件连接可靠性。

3电变桨系统电气故障与处理

控制柜故障：控制柜主要包括继电器、控制器、接触器、温控开关、通讯装置、避雷装置、加热装置、冷却风扇、后备电源等组件。在正常的监测和通讯情况下，控制器能够通过分析电源开关、限位开关、发动机温度等参数的状态判断传感器收集到的信息是否与主要控制系统的设定信息是否匹配或者是否满足二者的逻辑关系。如果控制柜中的某个组件出现异常，控制器立即启动，使叶片运行到安全位置，停止风机转动。日常运行中，控制柜中继电器故障主要表现为不能正常工作，如触点失灵。可能的原因是继电器会随着安全链的启闭而启闭，当整个系统出现故障时，安全链会断开，因此继电器也会断开，这样就引发控制器启动，使叶片运行到安全位置停止。如果继电器触点失灵，需要联系厂家进行专业维修。由于对继电器性能要求較高，在更换继电器时应选择质量过关，性能可靠的继电器品牌，继电器型号选择适应范围较大的。控制器出现故障时，主要表现为内部电气元件损坏失效。对此，工作人员可定期检查控制器冷却风扇是否运行正常，间接判断是否控制器自身存在异常。另外对控制柜内定期清洁，避免控制柜内杂质灰尘影响控制器冷却风扇正常运行。通讯装置出现故障时，可能的原因是通讯模块被烧坏、线路接触不良、线路通道堵塞。对此，工作人员可逐一检查通讯模块是否正常、线路是否存在松动接触不良的情况、通道是否有杂物、机舱通讯线缆是否连接正常。然后对异常部位进行修复，如果通讯模块被烧坏，及时更换。冷却风扇出现故障时，可能的原因是风扇中夹杂异物造成风扇卡涩、冷却温控开关触点接触不良、控制器的输出信号不正常。对此，工作人员可逐一进行排查并及时恢复正常。避雷装置出现故障时，如避雷端子烧坏。这一故障可能是避雷线缆接地不当。工作人员可检查避雷线缆是否完好无损，加强线缆的绝缘防护，在避雷线缆靠近或能够接触到滑环或者螺丝部件的地方进行隔离防护，避免线缆绝缘套被硬质部件摩损，以防线路接地。后备电源出现故障的原因可能是临时损坏，还可能是使用寿命超过电源正常寿命。对此，工作人员应定期对电池电压进行测量，定期对充放电情况进行检查，对损坏的电源及时进行更换。

编码器故障：主要包括轴承编码器和电机编码器。主要的故障类型包括轴承打滑、小轮机械损坏、角度跳变。对此，工作人员应做好编码器的定期校准、调试，检查编码器轴承、小轮是否有磨损，及时对磨损部件进行更换。

限位开关故障：限位开关包括91°限位开关和95°限位开关。其中，前者是电变桨的安全停止位置，后者是冗余电变桨的安全停止位置。如果是正常停止，则91°限位开关运作，如果91°限位开关失效，则95°限位开关运作，使电变桨停在安全位置。限位开关故障主要包括线缆接触不良、小轮碰撞断裂、控制信号传输中断。针对上述故障，工作人员先从机械部件安装情况进行检查，然后再进行电气检查，逐一排查限位开关小轮运行是否灵活，继电器和限位开关的接触情况，并进行相应处理。

润滑泵故障：故障类型包括润滑泵或润滑管出现泄漏情况、分配装置发生堵塞、润滑泵电机失效。针对上述故障，工作人员定期检查润滑泵和润滑管的工况，对分配装置的油压信号进行查看，对润滑油管路、弯头等位置进行检查，查看是否出现堵塞或泄漏情况。

4结语

风电机组电变桨系统的运行维护工作需要从系统和部件的故障原因分析入手，针对不同的原因，采取相应的处理办法。同时结合完善的电厂设备运行维护管理制度和管理规程，注重风电设备运行故障的防控，从而使风电厂设备故障率降到最低。

参考文献：

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[3]   风电机组变工况变桨系统异常状态在线识别，王爽心，郭婷婷，李蒙，《中国电机工程学报》，2019（17）