王志陽

（福建省福能新能源有限責(zé)任公司，福建莆田 351100）

XE82-2000風(fēng)機(jī)變槳驅(qū)動(dòng)故障與排除

王志陽

（福建省福能新能源有限責(zé)任公司，福建莆田 351100）

分析風(fēng)電場湘電XE82-2000風(fēng)機(jī)的多發(fā)性變槳驅(qū)動(dòng)故障，即驅(qū)動(dòng)過溫問題，提出降低故障發(fā)生率的方法，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。

XE82-2000 風(fēng)機(jī)；變槳；驅(qū)動(dòng)；過溫

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.15

0 概述

漳州某風(fēng)電場共有44臺(tái)風(fēng)機(jī)，裝機(jī)容量88 MW，所用機(jī)型均為湘電風(fēng)能。其中I期24臺(tái)采用XE82-2000，II期20臺(tái)采用XE93-2000。XE82-2000變槳驅(qū)動(dòng)采用的是ABB DCS800，風(fēng)機(jī)變頻器采用的是ABB ACS800-87LC；XE93-2000變槳驅(qū)動(dòng)采用的是艾默生MP75A4R，風(fēng)機(jī)變頻器采用的是陽光WG 2000KFP-V312。XE82和XE93均是一種3葉片、直驅(qū)型、可變速、可變槳控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。機(jī)組采用電力變頻器將交流電整流成直流電，再將直流電逆變成與電網(wǎng)頻率一致的交流電并入電網(wǎng)。風(fēng)機(jī)通過調(diào)整葉片的角度在低風(fēng)速時(shí)捕捉最大風(fēng)能，在風(fēng)速太高時(shí)去掉超出額定功率部分的風(fēng)能。每個(gè)葉片都是通過一套由直流伺服電機(jī)組成的電氣執(zhí)行系統(tǒng)來控制的，變槳驅(qū)動(dòng)的作用是根據(jù)主控PLC給的指令來控制直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使槳葉達(dá)到預(yù)定的位置。

1 故障現(xiàn)象

隆教一期24臺(tái)風(fēng)機(jī)變槳驅(qū)動(dòng)采用的是ABB DCS800，內(nèi)部裝有2個(gè)散熱風(fēng)扇對(duì)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部（主要是直流模塊）進(jìn)行散熱，如果散熱風(fēng)扇因某種原因未運(yùn)行時(shí)，將導(dǎo)致變槳驅(qū)動(dòng)過溫，尤其是在大風(fēng)天氣，槳葉頻繁變槳，變槳驅(qū)動(dòng)直流模塊產(chǎn)生大量熱量不能及時(shí)排出，使驅(qū)動(dòng)內(nèi)部熱量聚集，溫度迅速升高至過溫造成停機(jī)，在風(fēng)速過高的情況下，因人員無法登機(jī)處理，可能造成風(fēng)機(jī)停機(jī)幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)，不僅會(huì)造成風(fēng)電場的發(fā)電量損失，還影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

2016年8月至今，有據(jù)可查的一期變槳驅(qū)動(dòng)故障中，有70%～80%是由于驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇未運(yùn)行引起的（如 1#，7#，9#，17#，20#，24#等）。這幾臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生變槳驅(qū)動(dòng)故障停機(jī)時(shí)，經(jīng)過登機(jī)查看變槳驅(qū)動(dòng)液晶顯示板的故障代碼都是“504”即“變槳驅(qū)動(dòng)過溫”，檢測變槳驅(qū)動(dòng)實(shí)際溫度確實(shí)過高，檢查散熱風(fēng)扇有的在運(yùn)行，有的未運(yùn)行，但是常常在排查中又突然運(yùn)行起來。復(fù)位和排除變槳驅(qū)動(dòng)故障后，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，有的風(fēng)機(jī)幾天后再次報(bào)警此故障發(fā)生，有的當(dāng)天就報(bào)。

2 故障分析

檢查變槳驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇的控制回路，散熱風(fēng)扇無外部溫控開關(guān)控制、不受變槳驅(qū)動(dòng)控制，220 V電源不經(jīng)過任何中間設(shè)備直接接到散熱風(fēng)扇電源端子，即變槳驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇的啟停未受外部控制。拆解散熱風(fēng)扇后，發(fā)現(xiàn)電機(jī)繞組內(nèi)設(shè)置了熱保護(hù)器（UP62-120C）,當(dāng)散熱風(fēng)扇內(nèi)部短路、軸承卡澀、堵轉(zhuǎn)、長時(shí)間運(yùn)行或葉片被異物卡住時(shí)，則導(dǎo)致散熱風(fēng)扇電機(jī)內(nèi)部溫度升高。在溫度超過熱保護(hù)閥值時(shí)，熱保護(hù)器動(dòng)作切斷電源回路，散熱風(fēng)扇停止運(yùn)行。待散熱風(fēng)扇電機(jī)內(nèi)部溫度降到閥值以下時(shí)，電源回路再次接通，散熱風(fēng)扇繼續(xù)運(yùn)行。

這種熱保護(hù)器事實(shí)上更增加了故障率和故障的排查難度，因?yàn)楣收虾螅?jīng)常是待維修人員登上風(fēng)機(jī)時(shí)，散熱風(fēng)扇內(nèi)部溫度已經(jīng)降到閥值以下，散熱風(fēng)扇已恢復(fù)運(yùn)行。再者，變槳驅(qū)動(dòng)工作時(shí)內(nèi)部溫度已經(jīng)很高，散熱風(fēng)扇本身就處在高溫環(huán)境中，熱保護(hù)是否有必要、閥值是否合理等，都值得商榷。檢查處理的幾臺(tái)變槳驅(qū)動(dòng)過溫的散熱風(fēng)扇，并未發(fā)現(xiàn)卡澀、異響、堵轉(zhuǎn)等引起風(fēng)扇電機(jī)內(nèi)部過溫的異?，F(xiàn)象。因此，熱保護(hù)器在這種工作環(huán)境并不具有長期穩(wěn)定的可靠性（圖1）。

3 解決措施和建議

風(fēng)機(jī)塔基控制柜、機(jī)艙控制柜、輪轂控制柜等都用到散熱風(fēng)扇（三者一致，不帶內(nèi)置熱保護(hù)器），為此，對(duì)比輪轂控制柜門的散熱風(fēng)扇和變槳驅(qū)動(dòng)的散熱風(fēng)扇參數(shù)，見表1。

表1 輪轂控制柜門與變槳驅(qū)動(dòng)的散熱風(fēng)扇參數(shù)對(duì)比

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，電氣參數(shù)及尺寸基本一致，可以考慮將變槳驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇換成控制柜門風(fēng)扇，這樣做有3點(diǎn)好處。

（1）方便故障排除，如若風(fēng)扇故障則可以很直觀的判斷出來。

（2）避免因散熱風(fēng)扇熱保護(hù)器的誤動(dòng)作引起變槳驅(qū)動(dòng)故障而造成停機(jī)，減少發(fā)電量的損失。

（3）統(tǒng)一了備件型號(hào)，方便后期管理。

4 結(jié)論

變槳驅(qū)動(dòng)是風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)中的核心設(shè)備，一旦發(fā)生故障，風(fēng)機(jī)就不能正常變槳，同時(shí)緊急變槳系統(tǒng)介入使槳葉收到限位位置，因此頻繁的變槳驅(qū)動(dòng)故障，對(duì)緊急變槳后備電源的使用壽命也會(huì)產(chǎn)生影響。變槳驅(qū)動(dòng)故障的類型有很多種，“驅(qū)動(dòng)過溫”是在現(xiàn)場比較常見及多發(fā)的一種故障。通過對(duì)該故障進(jìn)行深入分析，找到發(fā)生原因，采取有效的防范措施，不僅對(duì)其他類型的變槳驅(qū)動(dòng)故障排除有所幫助，對(duì)風(fēng)機(jī)的故障的處理也有參考意義。

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〔編輯 王永洲〕