神華國華能源投資有限公司河北分公司 孫屹岱

淺議如何提高風電機組電氣和控制系統(tǒng)檢修作業(yè)水平

神華國華能源投資有限公司河北分公司 孫屹岱

本文以實際工作為出發(fā)點，針對風電機組的電氣和控制系統(tǒng)的常見故障的特點和檢修工作要點進行分析和總結(jié)，以期提高檢修班組整體的理論和實際水平，通過檢修作業(yè)的系統(tǒng)化和條理化，不斷縮短故障處置時間，達到機組長期穩(wěn)定運行的目的。

風電機組；控制系統(tǒng)；故障；檢修

0 引言

隨著公司投入運行風電機組數(shù)量的不斷增加，檢修工作量也不斷增加，特別是風電機組中電氣和控制系統(tǒng)故障還帶有隱蔽性的特點，給現(xiàn)場檢修工作人員排除故障增加了很大的難度。在實際應用過程中，一般的風電控制與檢測系統(tǒng)在功能上都能夠滿足用戶的使用需求，但是往往由于其可靠性方面存在的不足，造成風電機組的非正常停機，直接影響了公司的發(fā)電量。這就要求從事相關(guān)檢修工作的工作人員應該對此類故障引起高度重視，從根本上考慮解決的方法。

1 控制系統(tǒng)故障排查步驟

控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制單元對風電機組信號的采集及控制，主要的部件包括PLC主機、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、通訊模塊、安全鏈模塊。通訊模塊通過與第三方的各種通訊協(xié)議，實現(xiàn)PLC主機對于各種信號的采集已經(jīng)控制量的輸出，達到最終控制電氣設備的目的。在風電機組運行過程中，安全鏈回路是最重要的安全回路，安全鏈回路由多個節(jié)點串聯(lián)組成，只有每個節(jié)點對應的邏輯變量都為1才能保障安全鏈導通，機組才能夠正常的運行，這些節(jié)點分別對應風機系統(tǒng)的振動、超速、偏航、PLC主機故障等故障信號，其中任何一個節(jié)點對應的故障發(fā)生都會導致節(jié)點斷開，使得安全鏈回路斷路，從而觸發(fā)機組停機指令來對正在運行的風電機組實施緊急停機。現(xiàn)場排查風電機組出現(xiàn)的具體故障是一件系統(tǒng)而復雜的工作，尤其是同時出現(xiàn)多條故障報警信號，更增加了檢修人員現(xiàn)場排除故障的難度，因此，整理一套系統(tǒng)的、有序的故障處置作業(yè)規(guī)范是非常必要的。

1.1 檢查PLC主機

首先通過PLC電源指示燈、操作界面指示來判斷PLC所處的工作狀態(tài)，通過操作界面的顯示檢查PLC軟件版本等顯示，排除死機故障，之后檢查PLC的外部模塊工作狀態(tài)，注意PLC設備的溫度，確定是否出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

1.2 檢查通訊模塊

通訊模塊的檢查要排除通訊單元故障，通訊單元故障會直接導致PLC模塊和安全鏈信號無法正常工作，對于通訊模塊的檢查應該包括測量輸入電壓、檢查通訊模塊中設置的通訊地址、波特率以及選擇的通訊規(guī)約是否正確，排除設置問題；檢查通訊模塊的輸入信號電纜接線是否正確，外部網(wǎng)線以及光纖的信號傳輸狀態(tài)，排除線路故障。

1.3 檢查安全鏈系統(tǒng)

在排除了PLC和通訊模塊的故障之后，應該把檢查工作的重點放在安全鏈回路的檢查上，風電機組的運行必須是在安全鏈回路閉合的狀態(tài)之下，在檢查過程中要首先排除安全鏈模塊損壞故障，在此基礎(chǔ)上對軟件進行檢查，必要時候需要重新下載安全鏈程序。在排除了安全鏈模塊本身故障以外，要首先排除干擾信號的存在，之后對照接線原理圖，逐一排查安全鏈的各個節(jié)點，對造成安全鏈斷路的外部故障信號予以處理，確保各個節(jié)點處于閉合狀態(tài)，確保主設備能夠正常運行。

1.4 檢查各個分系統(tǒng)

風電機組主要包括液壓、潤滑、冷卻、變漿、偏航等分系統(tǒng)，當這些系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要認真對照控制系統(tǒng)圖紙逐一排查，電氣系統(tǒng)的故障主要可以分為動力回路故障和控制回路故障。

其中控制回路的主要功能是實現(xiàn)對信號的測量、反饋和控制，測量功能的實現(xiàn)需要依靠包括風速、風向、加速度、位置、轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等傳感器將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)槭菙?shù)字信號，同時需要電壓互感器和電流互感器將系統(tǒng)的電壓和電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒㏄LC使用的信號，PLC系統(tǒng)通過對上述信號的采集和處理來判斷設備實際工作狀態(tài)并給出控制信號輸出，PLC控制輸出電壓信號為24V直流電壓，并以此控制接觸器的開斷來實現(xiàn)對主電路開關(guān)的合閘和分閘操作，達到控制電氣設備起停的目的。通過對接觸器的檢修，可以將接觸器常見故障歸納為觸點粘連、電磁線圈失效等，這些問題會導致控制信號無法輸出至動力開關(guān)。此外，對于傳感器的檢查還必須測量分壓電阻阻值，現(xiàn)場發(fā)生過多起由于分壓電阻損壞以及不匹配造成的傳感器故障。

反饋功能回路是通過采集斷路器輔助節(jié)點、過流保護、漏電保護信號來監(jiān)測這些開關(guān)工作狀態(tài)的回路，當發(fā)生故障導致開關(guān)動作時，輔助節(jié)點動作給出對應的信號，這些信號通過PLC的DI模塊輸入，其常開常閉邏輯代表了開關(guān)的工作狀態(tài)，當開關(guān)或接觸器動作后，對應的輔助節(jié)點打開，此時這些信號通過PLC將故障預報出來。

動力回路的檢查包括斷路器、電源線以及接線端子，在動力回路的檢查工作中首先要注意需要進行斷電和驗電，檢查回路的對地絕緣和相間絕緣，堅決避免短路故障的發(fā)生。用于驅(qū)動電機的動力線路還應該檢查相序，避免電機出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

2 強化風電機組電氣與控制系統(tǒng)檢修的科學性

2.1 做好培訓工作

在進行檢修人員檢修作業(yè)培訓之前，應該首先認真學習并掌握安全操作規(guī)程、檢修過程以及運行維護規(guī)程，通過對規(guī)程的學習掌握現(xiàn)場設備故障的危害并提高自身的檢修作業(yè)安全意識。之后進行系統(tǒng)的理論學習，使得檢修人員在作業(yè)前能夠系統(tǒng)深入的了解風電機組電氣及控制系統(tǒng)的工作原理，達到理論向?qū)嵺`過渡的目的，在理論的學習過程中要注重電氣圖紙、控制系統(tǒng)圖紙、檢修常用儀器儀表使用方法的學習，為日后實際開展的檢修工作奠定基礎(chǔ)。

2.2 做好實踐指導

初次開展檢修實際工作，應該通過有針對性的設置故障來鍛煉檢修工作人員的實際工作能力，故障點開始不宜設置過多，應以具有較強的代表性為原則，在檢修工作人員實踐階段必須由專人進行監(jiān)督指導，在工作中糾正檢修工作人員在安全作業(yè)和故障處置方面存在的不足，通過不斷的作業(yè)指導，鍛煉檢修隊伍，磨合檢修人員之間配合的熟練度。

2.3 做好總結(jié)工作

在實際工作中要注重經(jīng)驗的積累和總結(jié)，建立專門的檢修工作檔案，將每次發(fā)生的故障和處置方法進行梳理、總結(jié)、分析，研究是否在檢修作業(yè)中有可能提高檢修質(zhì)量的方法，通過不斷的學習才能促進檢修工作的不斷進步，同時，也能夠促進對于所維護風電設備的維修熟練程度。

3 結(jié)束語

提高風電機組電氣和控制系統(tǒng)故障處置能力是一項系統(tǒng)性的工作，只有通過不斷加強理論學習，不斷提高實踐技能，不斷完善故障處置規(guī)范，才能夠從根本上推動檢修作業(yè)人員的故障處置能力，只有故障檢修能力取得了實質(zhì)性的進展，才能夠縮短故障停機時間，最終達到降低設備故障率的目的，為公司的運行帶來更大的經(jīng)濟和安全效益。

[1]張小坡.風電場運維管理[J].電氣時代,2016,09:70-74.

[2]楊明明.大型風電機組故障模式統(tǒng)計分析及故障診斷[D].華北電力大學(北京),2009.

[3]張相考.基于PLC的風電機組控制系統(tǒng)設計[D].沈陽工業(yè)大學,2015.

[4]薛蕾.風電機組控制系統(tǒng)概述[J].機電信息,2012,18:20-21.