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        液壓變槳類風(fēng)機(jī)變槳液壓故障分析

        2021-03-07 16:47:25王天川王智明
        科技研究·理論版 2021年16期

        王天川 王智明

        摘要:風(fēng)機(jī)的液壓故障將是困擾風(fēng)電企業(yè)的痛點(diǎn),如何使風(fēng)電機(jī)組液壓類高效健康運(yùn)行問(wèn)題,成為一個(gè)刻不容緩解決的難題,本文著重對(duì)液壓變槳類風(fēng)機(jī)液壓故障進(jìn)行分析和研究,使風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)人員可以安全快速處理故障,保障了風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性。

        關(guān)鍵詞:液壓變槳;比例閥;發(fā)電量

        前言:自新能源風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在國(guó)內(nèi)快速發(fā)展以來(lái),已有整整十余年的時(shí)間。回顧這十余年液壓變槳型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓典型故障情況,不僅增強(qiáng)了工程技術(shù)人員在實(shí)際故障處理過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)積累,也提高了工程技術(shù)人員的技術(shù)水平,加強(qiáng)了工程技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)。

        正文:一、事件背景

        伴隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展,一系列待解決的難題逐漸顯現(xiàn),液壓類故障雖不頻報(bào),但是一旦發(fā)生,將嚴(yán)重影響到風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)效果,且維修技術(shù)復(fù)雜,這使得運(yùn)維人員意識(shí)到風(fēng)機(jī)的液壓故障將是困擾風(fēng)電企業(yè)的痛點(diǎn),如何使風(fēng)電機(jī)組液壓類高效健康運(yùn)行問(wèn)題,成為一個(gè)刻不容緩解決的難題。

        通過(guò)對(duì)風(fēng)電機(jī)組液壓變槳故障開(kāi)展具有針對(duì)性的故障判斷方法研究,使其能夠快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)中變槳液壓管路和變槳缸或者變槳閥塊等執(zhí)行元件存在的故障隱患,并及時(shí)制定維護(hù)方案,減少因液壓系統(tǒng)故障所造成的的機(jī)組停機(jī)電量損失,保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行并提升風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益,進(jìn)而提高風(fēng)電行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

        二、實(shí)際沖突

        由于V風(fēng)機(jī)故障停機(jī),由于當(dāng)時(shí)風(fēng)速約為10m/s,設(shè)備實(shí)際出力約為2000KW.h左右,損失電量較大,面臨的問(wèn)題有:

        1、在保證安全的前提下,如何盡快確認(rèn)故障點(diǎn)?

        2、在冬季搶發(fā)電保發(fā)電的情況下,如何做到度電必爭(zhēng),持續(xù)為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值?

        三、事件場(chǎng)景

        場(chǎng)景一(原理及邏輯分析)

        液壓變槳基本原理:液壓變槳系統(tǒng)采用液壓缸作為動(dòng)力元件,通過(guò)一套曲柄滑動(dòng)結(jié)構(gòu)同步驅(qū)動(dòng)三個(gè)槳葉變槳。變槳控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前風(fēng)速計(jì)算出槳葉的槳距角調(diào)節(jié)信號(hào),液壓系統(tǒng)根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)液壓缸,液壓缸帶動(dòng)推動(dòng)桿、同步盤運(yùn)動(dòng),同步盤通過(guò)短轉(zhuǎn)軸、連桿、長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸推動(dòng)偏心盤轉(zhuǎn)動(dòng),偏心盤帶動(dòng)槳葉進(jìn)行變槳距。

        液壓變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的槳葉通過(guò)機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)與液壓缸相連接,槳距角同液壓缸位移成正比。當(dāng)槳距角減小時(shí),液壓缸活塞桿向右移動(dòng),有桿腔進(jìn)油;當(dāng)槳距角增大時(shí),活塞桿向左移動(dòng),無(wú)桿腔進(jìn)油。液壓系統(tǒng)的槳距控制是通過(guò)電液比例閥控制的,電液比例閥的控制電壓與液壓缸的位移變化量成正比,利用油缸設(shè)置的位移傳感器,利用PID調(diào)節(jié)進(jìn)行液壓缸位置閉環(huán)控制。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障斷電緊急關(guān)機(jī)時(shí),立即斷槳開(kāi)電源,液壓泵緊急關(guān)閉,由蓄能器提供油壓使槳葉順槳。

        V風(fēng)機(jī)液壓變槳基本情況介紹:變槳系統(tǒng)將葉片調(diào)節(jié)至風(fēng)機(jī)控制器軟件內(nèi)實(shí)施的控制策略確定的目標(biāo)位置。當(dāng)風(fēng)機(jī)控制器或保護(hù)系統(tǒng)請(qǐng)求時(shí),變槳系統(tǒng)還通過(guò)將葉片變槳至 90°用作主制動(dòng)器系統(tǒng)。

        V液壓變槳控制邏輯介紹:

        液壓變槳閥塊通過(guò)控制流向變槳缸腔A與腔B的油流量,從而控制葉片的變槳角度與變槳速度。它直接控制葉片的變槳角度與變槳速度。從機(jī)艙內(nèi)的液壓泵供油至變槳閥塊。

        液壓泵1P01、1P02打壓-1V05、1V06單向閥-濾芯-滑環(huán)-變槳主閥塊壓力從滑環(huán)至變槳閥塊-120.1單向閥-105三位四通電磁換向閥-150閥-變槳缸活塞運(yùn)動(dòng)至開(kāi)槳位置。

        場(chǎng)景二(按圖索驥,實(shí)地故障排查)

        (一)電氣故障排除:

        檢查120-02-Q1模塊正常、檢查端子排及插頭接線120-02-Q1-X2 4、5、 615-06-05-K3 2、7、 120-02-Q1-X1 A、B、 630-50-X25 7、27、 630-50-X21 1、2、630-50-X11 1、未松動(dòng)未虛接未有明顯異常、測(cè)量05-120-F1開(kāi)關(guān)上下接口電源未發(fā)現(xiàn)異常。

        在分析上述問(wèn)題后,排除電氣故障,判斷該故障為液壓故障。

        (二)液壓故障邏輯判斷:

        主閥體控制變槳開(kāi)合(在液壓系統(tǒng)控制開(kāi)槳經(jīng)105電磁閥右閥體-150閥-液壓缸控制開(kāi)槳)105三位四通電磁閥(電液比例閥)未正常動(dòng)作才導(dǎo)致的無(wú)法變槳,控制液壓變槳開(kāi)槳葉及收槳主要控制元件為105比例閥及150閥。

        液壓故障排查:

        因150閥無(wú)法從外觀及機(jī)械部分檢查,嘗試更換后,槳葉仍無(wú)法開(kāi)槳收槳;根據(jù)邏輯判斷進(jìn)一步對(duì)105電液比例閥進(jìn)行檢查,手動(dòng)變槳仍無(wú)動(dòng)作,因電氣問(wèn)題已進(jìn)行排除,對(duì)105比例閥進(jìn)行拆除檢查密封圈未有破損及老化現(xiàn)象,嘗試更換105比例閥,再次進(jìn)行變槳操作,槳葉正常開(kāi)槳收槳,啟機(jī)測(cè)試,復(fù)位后恢復(fù)運(yùn)行部分進(jìn)行查看,首選更換150閥塊,更換完成后設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

        四、結(jié)果

        本次該風(fēng)機(jī)故障涉及電氣和液壓部分,此故障具有典型性,經(jīng)驗(yàn)可復(fù)制用于雙饋或直驅(qū)機(jī)組液壓變槳風(fēng)機(jī),在排除電氣故障后大概率可判斷為液壓故障,熟悉液壓變槳基本控制原理及邏輯后更加有助于故障排除,在排查過(guò)程中逐個(gè)排除可能性留下確定性,在處理液壓故障時(shí)需對(duì)照?qǐng)D紙找準(zhǔn)具體閥塊,反復(fù)確認(rèn)故障邏輯和現(xiàn)象,在實(shí)踐逐漸探索,最后形成快速解決問(wèn)題的最優(yōu)方法。

        五、思考方向

        在平時(shí)的檢修維護(hù)過(guò)程中如何避免類似故障再次發(fā)生?

        在液壓變槳類風(fēng)機(jī)中,如何安全快速處理變槳液壓故障?

        六、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

        (一)理念層面:預(yù)防故障提前發(fā)生,秉承“事先評(píng)估,防患于未然”的理念。在風(fēng)機(jī)平時(shí)的運(yùn)行中,定期維護(hù)時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行模擬測(cè)試,進(jìn)行預(yù)防性維護(hù),對(duì)可能易于發(fā)生故障的部件進(jìn)行詳細(xì)檢查,也可以做技術(shù)改造,避免大風(fēng)天氣出現(xiàn)機(jī)組停機(jī),導(dǎo)致較大經(jīng)濟(jì)損失。

        (二)方法層面:

        (1)了解液壓變槳型風(fēng)機(jī)變槳原理;

        (2)熟悉“吃透”液壓變槳圖紙;

        (3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及故障數(shù)據(jù)按照排除步驟進(jìn)行逐項(xiàng)排除檢查;

        (4)除了制定定期檢修計(jì)劃外,還應(yīng)積極參與到風(fēng)機(jī)設(shè)備全周期維護(hù)中,對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全面的掌握和評(píng)估。

        (5)運(yùn)維檢修工作重點(diǎn):

        1、風(fēng)機(jī)備件要提前準(zhǔn)備充足,有針對(duì)性的對(duì)重要部件做好投入計(jì)劃,防止因部件不足,導(dǎo)致停機(jī)待換時(shí)間長(zhǎng),損失電量多。

        2、組立專業(yè)的故障處理小組,經(jīng)常和設(shè)備廠家溝通交流,學(xué)習(xí)可行經(jīng)驗(yàn),“師夷長(zhǎng)技以解故障”,探索故障初期規(guī)律及處理最優(yōu)方法,為風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

        參考文獻(xiàn):

        [1]竇真蘭、程孟增、蔡旭、凌志斌。大型風(fēng)機(jī)變槳距控制系統(tǒng)的研究[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2010。

        [2]方立華。張東.基于振動(dòng)特征的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障診斷研究 [D].東北電力大學(xué),碩士(專業(yè):電氣工程),2018。

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