塔瑪沙·塔布斯別克

摘要：隨著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的風(fēng)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電，風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性對風(fēng)電企業(yè)的重要性越來越備受關(guān)注。此畢業(yè)設(shè)計(jì)通過總結(jié)河北尚義王悅梁風(fēng)電場明陽MY2.0MW風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障處理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，闡述了明陽2.0MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的構(gòu)成、作用、和變槳角度差異產(chǎn)生的故障，并針對這些故障提出相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；變槳系統(tǒng)；構(gòu)成；作用；故障處理；

隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，變槳控制技術(shù)即能提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，又能保證高的風(fēng)能利用系數(shù)和不斷優(yōu)化的輸出功率曲線。然而變槳控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中也出現(xiàn)了諸多問題。河北尚義王悅梁風(fēng)電場常年風(fēng)頻變化較快、夏季高溫及冬季嚴(yán)寒、所使用的明陽MY2.0MW型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)變槳系統(tǒng)一系列故障，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)大規(guī)模的停機(jī)，直接影響了風(fēng)電場的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益，解決此類問題迫在眉睫。

一、變槳系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)

變槳系統(tǒng)的所有的部件都裝配在輪轂中（如圖2-1）風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)所有部件都隨輪轂以一定的速度旋轉(zhuǎn)。

變槳系統(tǒng)是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片調(diào)節(jié)裝置。通過調(diào)節(jié)槳葉的節(jié)距角使葉片受風(fēng)角度發(fā)生變化來迎合風(fēng)速變化，從而在低風(fēng)速能夠充分利用風(fēng)能具有較好的氣動(dòng)輸出性能。在高風(fēng)速時(shí)又通過改變槳距角來降低葉片的氣動(dòng)性，使葉片輸出功率降低達(dá)到調(diào)速限功的目的。

（一）變槳系統(tǒng)的工作原理

變槳系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速大小自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整葉片與風(fēng)向的夾角，使葉片攻角在一定范圍內(nèi)變化（正常運(yùn)行0°～90°）實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪對風(fēng)力發(fā)電機(jī)有一個(gè)恒定轉(zhuǎn)速；使葉片攻角在一定范圍內(nèi)變化；在機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，先使葉片順槳，以保證安全可靠停機(jī)。

（二）變槳系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1、變槳系統(tǒng)的組成

變槳系統(tǒng)由1個(gè)中控箱，3個(gè)軸箱組成。軸箱連接一臺(tái)電機(jī)，每個(gè)槳葉匹配兩個(gè)限位開關(guān)和可選編碼器（如表2-1）。

2、變槳系統(tǒng)各部件連接圖

變槳系統(tǒng)各部件通過電纜連接，每個(gè)軸箱與中控箱通過連接線纜和連接器連接。軸箱與電機(jī)、編碼器、限位開關(guān)連接。電機(jī)和編碼器分別通過線纜和連接器與軸箱進(jìn)行連接。

（1）變槳電機(jī)：變槳系統(tǒng)包括三個(gè)三相交流異步電機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)機(jī)受軸箱PMC（額定電壓為560V DC的變流器）控制轉(zhuǎn)動(dòng)。

備用電池：在供電故障或緊急順槳的情況下，電池可提供電控制每個(gè)葉片旋轉(zhuǎn)到順槳位置。

（2）機(jī)械限位開關(guān)：分為91度限位開關(guān)和95度限位開關(guān)。

（3）冗余編碼器：將檢測得到的位置或速度信號(hào)傳入，如果與旋變的信號(hào)相差過大，就會(huì)報(bào)警。

（4）中控箱：葉片角度的控制和與滑環(huán)之間控制信號(hào)的傳輸。

（5）軸控箱：每個(gè)葉片配有一個(gè)軸控箱，箱變的變流器控制變槳電機(jī)的速度和方向。

二、MY2.0MW風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障分析與處理方法

（一）變槳系統(tǒng)故障分析

主要目的：最直接的目的就是解決故障，恢復(fù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。更重要的是杜絕同類故障再次發(fā)生，提出改進(jìn)或優(yōu)化建議。

機(jī)組故障的處理過程：故障信息的獲取、故障信息的篩選、分析可能故障點(diǎn)、確認(rèn)真正故障點(diǎn)、問題解決與機(jī)組恢復(fù)運(yùn)行及故障處理報(bào)告與記錄；

故障信息獲取的途徑：機(jī)組故障信息、輔助信息與其它信息。機(jī)組故障信息途徑取從人機(jī)界面的子界面查看各部件顯示的運(yùn)行狀態(tài)以及現(xiàn)場登機(jī)檢查各部件真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)；

輔助信息：包括機(jī)組配置、運(yùn)行階段、自然環(huán)境以及供電環(huán)境。機(jī)組配置如塔高、葉片長度、各部件類型廠家等。運(yùn)行階段包括吊裝、調(diào)試及運(yùn)維三大階段。自然環(huán)境是指風(fēng)機(jī)所處的是低溫、高溫、高原或超1類等自然環(huán)境。供電環(huán)境一般采用外部電源臨時(shí)供電、農(nóng)網(wǎng)、限電等；

其他信息：此故障是否首次出現(xiàn)，有無類似現(xiàn)象、個(gè)性問題還是共性問題。之前是否有人來處理，處理的過程及現(xiàn)象，機(jī)組是否存在帶故障運(yùn)行與其它異常信息。

（二）變槳系統(tǒng)故障處理方法

1、變槳角度故障

槳葉1變槳角度有差異

槳葉2變槳角度有差異

槳葉3變槳角度有差異

故障原因：由變槳電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)編碼器（A編碼器）收集槳葉角度與角度計(jì)數(shù)器（B編碼器）收集的槳葉角度作對比，兩者相差過大將會(huì)觸發(fā)故障。

工具準(zhǔn)備：萬用表、小一字螺絲刀、38件套

處理方法：

1、度計(jì)數(shù)器（B編碼器）是機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)，與葉片的變槳齒輪嚙合，精度不高且會(huì)不斷磨損，在有大晃動(dòng)時(shí)有可能產(chǎn)生較大偏差，因此先復(fù)位，排除故障的偶然因素；

2、當(dāng)主控頁面反復(fù)報(bào)此故障，進(jìn)入輪轂檢查A、B編碼器，首先檢查編碼器接線與插頭是否松動(dòng)，若插頭松動(dòng)，擰緊后可以手動(dòng)變槳觀察編碼器數(shù)值的變化是否一致，若有數(shù)值不變或無規(guī)律變化，檢查連接線是否有斷線的情況。編碼器連接線機(jī)械強(qiáng)度相對低，在輪轂旋轉(zhuǎn)時(shí)，有可能與插針分離，或者線芯在半斷半合的狀態(tài)，這時(shí)雖然可復(fù)位，但轉(zhuǎn)速一高，松動(dòng)達(dá)到一定程度信號(hào)就無法傳遞，因此可用手搖動(dòng)連接線和插頭，若發(fā)現(xiàn)在晃動(dòng)過程中顯示器數(shù)值在跳變，可拔下插頭用萬用表測通斷，有不通的和時(shí)通時(shí)斷的，要進(jìn)行處理，可重做插針或接線，如不能處理可更換連接線。排除這兩點(diǎn)仍然報(bào)故障，編碼器本體可能損壞，更換即可。由于偏航計(jì)數(shù)器的凸輪結(jié)構(gòu)脆弱，在旋轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)破損，因此對凸輪也進(jìn)行檢查。

2、槳葉91°限位觸發(fā)故障

槳葉一91°限位開關(guān)觸發(fā)

槳葉二91°限位開關(guān)觸發(fā)

槳葉二91°限位開關(guān)觸發(fā)

故障原因：葉片限位開關(guān)設(shè)定觸發(fā)角度為91°，當(dāng)觸發(fā)的角度與葉片設(shè)定值有偏差主控系統(tǒng)將會(huì)報(bào)此故障（如圖3-3）。

工具準(zhǔn)備：活動(dòng)扳手、小一字、12件套 。

處理方法：

1、檢查槳葉內(nèi)有無異物觸碰限位開關(guān)；

2、檢查葉片角度實(shí)際位置。限位開關(guān)長時(shí)間運(yùn)行后會(huì)松動(dòng)，導(dǎo)致凸齒與限位開關(guān)相撞時(shí)的角度偏大，此時(shí)需要兩人進(jìn)入輪轂，一人進(jìn)入葉片進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，一人在中控器上微調(diào)葉片角度，觀察到達(dá)限位的角度，然后參考這個(gè)角度將限位開關(guān)位置重新調(diào)整到剛好能觸發(fā)時(shí)，在中控器上將角度調(diào)回91°。限位開關(guān)是由螺栓擰緊固定在輪轂上（右圖所示），調(diào)整時(shí)可用活動(dòng)扳手或叉形扳手。

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（作者單位：江蘇師范大學(xué)）