周國(guó)旭

（中國(guó)三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司山東分公司，山東 濟(jì)南 250000）

當(dāng)前，環(huán)境污染嚴(yán)重，社會(huì)能源緊缺，為了解決這一問(wèn)題，我國(guó)大力推廣清潔能源，開(kāi)發(fā)風(fēng)力發(fā)電等綠色無(wú)污染的能源生產(chǎn)形式。為了確保風(fēng)電設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)的檢修工作至關(guān)重要，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電氣與控制系統(tǒng)故障呈現(xiàn)多樣化特征，檢修工作難度較大，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，提出對(duì)癥檢修策略，能夠有效提升檢修工作水平，有效降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)，確保系統(tǒng)安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)快速檢修的總體框架分析

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，電氣與控制系統(tǒng)相當(dāng)是大腦和中樞神經(jīng)，能夠感知、監(jiān)測(cè)并控制系統(tǒng)中的設(shè)備，確保系統(tǒng)運(yùn)行正常。電氣與控制系統(tǒng)由PLC通訊模塊、安全鏈模塊、模擬輸入AI模塊、數(shù)字輸入DI/輸出DO模塊等具有通信功能的模塊組成，可實(shí)時(shí)傳達(dá)PLC主機(jī)的指令，傳遞設(shè)備信息，確保電氣設(shè)備按照預(yù)設(shè)程序穩(wěn)定運(yùn)行。平安鏈回路是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，是確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，平安鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)節(jié)點(diǎn)串聯(lián)而成的，如果其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，故障信息會(huì)即刻傳輸至控制系統(tǒng)，檢修人員獲取故障信息后，會(huì)立即趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障維修。在故障維修過(guò)程中，一般情況下會(huì)出現(xiàn)5～10個(gè)故障，檢修人員必須全面了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，專業(yè)素質(zhì)過(guò)關(guān)，工作經(jīng)驗(yàn)豐富，才能夠迅速判斷出系統(tǒng)故障，對(duì)癥檢修，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠盡快恢復(fù)運(yùn)行。

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的進(jìn)步，優(yōu)化其電氣與控制系統(tǒng)中的平安規(guī)劃，能夠有效降低系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)，如果系統(tǒng)發(fā)生故障，也能夠第一時(shí)間定位故障位置，展開(kāi)檢修，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電氣與控制系統(tǒng)，具備電氣負(fù)載連接、風(fēng)輪限速、溫度參數(shù)控制、電功率范圍控制等功能，融合應(yīng)用主動(dòng)控制與被動(dòng)控制的方式，對(duì)管制機(jī)組展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)處于合理范圍內(nèi)。當(dāng)前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)采取的是無(wú)效-維護(hù)原則，也就是說(shuō)，當(dāng)管制措施無(wú)效，或者系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生故障，比如出現(xiàn)系統(tǒng)超速、電機(jī)過(guò)載、電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)大等情況，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的安全維護(hù)裝置將采取合理措施恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行。

正常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)包括正常運(yùn)行、暫停、關(guān)停、火速關(guān)停，其級(jí)別逐步降低。在正常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組如果需要提升操作層級(jí)，應(yīng)該遵循逐級(jí)提升的原則，這樣能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出各個(gè)層級(jí)中有無(wú)故障，如果出現(xiàn)問(wèn)題，火速關(guān)停，展開(kāi)檢修，確保機(jī)組的安全運(yùn)行，降級(jí)時(shí)無(wú)明確限制，可越級(jí)降低。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)快速檢修的具體步驟分析

2.1 PLC檢查

PLC是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)的控制中心，所以，在檢修工作中，首先應(yīng)該檢查PLC是否正常運(yùn)行，通過(guò)操作界面檢查PLC運(yùn)行形態(tài)，檢查PLC軟件版本有無(wú)紕漏，檢查是否出現(xiàn)宕機(jī)的情況，檢查外部PLC形態(tài)是否正常，觸摸PLC外殼，檢查是否出現(xiàn)工作過(guò)熱現(xiàn)象，如有問(wèn)題及時(shí)解決。

2.2 通訊檢查

如果經(jīng)檢查，PLC處于正常運(yùn)行狀態(tài)，下一步需進(jìn)行通訊檢查，檢查控制系統(tǒng)通訊功能是否異常，如果的確出現(xiàn)問(wèn)題，那么風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的所有設(shè)備狀態(tài)均無(wú)法檢測(cè)到，例如無(wú)法檢驗(yàn)到安全鏈信號(hào)。在通訊檢查中，首先應(yīng)該檢查通訊模塊電源供電板塊是否正常運(yùn)行，檢查其接頭、接線是否正常，檢查通訊波特率是否處于正常范圍，檢查通信地址是否正確，檢查通訊光纖信號(hào)強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，檢查其接線是否正確。

2.3 安全鏈檢查

通訊檢查后，若一切正常，即可進(jìn)行安全鏈檢查。按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制邏輯，若安全鏈回路處于非閉合狀態(tài)，機(jī)組大部分設(shè)備都無(wú)法工作。在安全鏈回路檢查中，首先檢查安全鏈模塊是否正常運(yùn)行，再檢查安全鏈軟件是否正常工作，如果安全鏈模塊已產(chǎn)生損耗，那么即使其余軟件正常運(yùn)作，也無(wú)濟(jì)于事，必須重新更換安全鏈模塊，再進(jìn)行剩余的檢驗(yàn)，如果安全鏈軟件發(fā)生故障，應(yīng)該重新下載或灌裝安全鏈程序。

在排除安全量硬件、軟件故障后，基于電路圖紙接線原理，仔細(xì)檢查回路各安全節(jié)點(diǎn)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如有異常，分析原因，有可能是安全鏈信號(hào)傳輸進(jìn)程中發(fā)生故障或干擾，并未發(fā)生危險(xiǎn)事故；也有可能是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到觸發(fā)安全報(bào)警的條件。

2.4 各分系統(tǒng)設(shè)備檢查

當(dāng)全部的安全鏈回路閉合，處于正常形態(tài)時(shí)，主設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行，即可展開(kāi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組各個(gè)分系統(tǒng)（包括液壓系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等）的檢查，逐一排除故障。檢修人員要以電路圖所指示的回路，逐步展開(kāi)檢查，檢查的主要對(duì)象包括控制回路和動(dòng)力回路。

控制回路擁有測(cè)量、控制、反饋三種功能，具體檢查內(nèi)容如下。

（1）測(cè)量功能回路。系統(tǒng)能夠?qū)囟?、位置、轉(zhuǎn)速、壓力、風(fēng)速、風(fēng)向、加速度、電壓、電流等多種類型傳感器的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為特定范圍的電壓信號(hào)，便于PLC卡件測(cè)定、判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，傳感器的電壓比較低，但也并非絕對(duì)，某些電壓互感器的電壓值為230V，有觸電的風(fēng)險(xiǎn)，在這些傳感器中，有些是電壓信號(hào)，有些則是電流信號(hào)，會(huì)被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，檢修人員在檢查時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)檢查電流傳感器回路中的分壓電阻是否正常，如果需要更換傳感器，應(yīng)該確保分壓電阻的正確安裝。

（2）控制功能回路?？刂乒δ苁峭ㄟ^(guò)PLC卡件發(fā)出24V控制信號(hào)，以弱電控制接觸器的吸合和斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電源的接通和斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備自動(dòng)啟停的目標(biāo)，常見(jiàn)的接觸器故障類型有觸頭黏連、電磁線圈失效等，這些故障會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備無(wú)法有效控制，或者說(shuō)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)超過(guò)正常范圍，被測(cè)量信號(hào)檢測(cè)出，才會(huì)報(bào)出故障。

（3）反饋功能回路。反饋功能回路中，通過(guò)一些帶有輔助觸點(diǎn)、漏電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)功能的接觸器、開(kāi)關(guān)，來(lái)檢測(cè)、監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，檢查是否出現(xiàn)漏電、過(guò)流等故障，反饋信號(hào)可與PLC數(shù)字輸入的DI卡件形成回路，以常開(kāi)、常閉邏輯判斷被監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在DI模塊中，采取相應(yīng)的0V和24V直流電壓，而非380V動(dòng)力電壓，如果空開(kāi)跳開(kāi)，相連的輔助開(kāi)關(guān)隨之跳開(kāi)，PLC的DI模塊隨之，PLC捕捉到這些信息，會(huì)立即發(fā)出故障報(bào)告。

動(dòng)力回路包含三相回路、單相回路兩種類型，在對(duì)接觸器、接線端子展開(kāi)檢修時(shí)，應(yīng)該提前斷電，秉承安全檢查原則，檢查電源是否安全，通電之前，檢查電氣設(shè)備相間、對(duì)地絕緣情況，以防通電后發(fā)生短路，導(dǎo)致設(shè)備損壞。在電機(jī)維修中，應(yīng)該檢查相序是否正確，以防電機(jī)反轉(zhuǎn)。在進(jìn)行電氣設(shè)備故障檢修的過(guò)程中，首先應(yīng)該明確故障類型，查找到對(duì)應(yīng)的電氣回路，仔細(xì)觀察該回路中有無(wú)發(fā)生過(guò)熱、跳閘、接線松脫、燒毀等明顯故障，判斷電氣回路是否出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象、電氣元件的機(jī)械零件失效等情況，確定故障后，及時(shí)更換故障零部件，若無(wú)明顯故障，應(yīng)該從控制界面上，查看是否存在異常的反饋信號(hào)或車輛信號(hào)，檢查相對(duì)應(yīng)的電氣設(shè)備是否正常工作，如果還是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再依次檢查控制回路、控制元件、動(dòng)力回路和電氣設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著風(fēng)力發(fā)電模式的逐步推廣，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷進(jìn)步，相關(guān)的故障診斷技術(shù)也在不斷更新，以機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，隨著相關(guān)檢修工作的進(jìn)展，檢修人員積累了一定經(jīng)驗(yàn)，更加準(zhǔn)確地把握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，以及各個(gè)部分容易發(fā)生的故障，明確了各類故障的具體表現(xiàn)、發(fā)生原因，提出了對(duì)癥檢修策略。這意味著，一旦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)發(fā)生故障，檢修人員能夠迅速制定并實(shí)施有效的應(yīng)對(duì)措施，防止安全事故的發(fā)生，迅速找出故障點(diǎn)，進(jìn)行維修，讓系統(tǒng)能夠盡快地恢復(fù)運(yùn)行，確保風(fēng)力發(fā)電過(guò)程的安全性與穩(wěn)定性，推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。