风电场风机变桨系统故障研究

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1、风电场风机变桨系统故障研究　　摘要:风机变桨控制系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分，对机组安全、稳定、高效地运行有着十分重要的作用。本文就风电场风机变桨系统故障进行分析，希望能为同仁提供帮助。关键词:风电场;风机;变桨系统;故障;台风中图分类号：P458.1+24文献标识码：A文章编号：1风机变桨系统风机变桨控制系统是一种风力发电机桨叶调节装置，借助控制技术和动力系统，通过改变安装在大型风力发电机轮毂上叶片的桨距角大小，改变叶片的气动特性，使桨叶和整机的受力状况大为改善，并使风机达到最大的风能利用率。变桨系统在不同的风况下控制功率与转速的平衡，当风较大时，使桨叶迎角减小，控制吸

2、收的风能，同时减少风力对风电机组的冲击;风小时，使桨叶迎角增大保证获取最大的风能。在并网过程中，变桨控制还可实现快速无冲击并网。同时在风机发生故障或风速等超出风机正常运行范围的情况下使桨叶到达安全位置，以保证风机的安全。风力发电机组桨叶的桨距调节通过电动或液压推动进行，目前一般1.5MW及以上机型采用电动变桨系统。1.1液压驱动传动变距5液压驱动传动变距是利用液压缸作为原动机，通过曲柄滑块机构推动桨叶旋转。液压变桨距伺服系统的工作过程为:控制系统根据当前风速、叶片的桨距角调节信号，以一定的算法，发出指令控制液压站驱动液压缸，液压缸带动推动杆、同步盘运动，同步盘通过短转轴、连杆、长转轴

3、推动偏心盘转动，偏心盘带动叶片转动以实现变桨距。1.2电动变桨距系统电动变桨距系统一般包括变桨距伺服电动机，伺服驱动器，独立的控制系统，蓄电池，减速箱，齿盘，传感器等部分。其中传感器部分包括桨叶角度位置传感器和2个限位开关。电动变桨距系统布局图。风机主轴上安装着轮毂，在轮毂圆周均匀分布着3个变桨轴承，轴承内侧有齿轮，桨叶根部安装在轴承内，桨叶在轴承内旋转就改变了桨距角。在桨叶根部安装有变桨距驱动电动机，3个变桨装置独立，但它们的桨距角变化是按规律同步的。电动变桨距控制系统采用蓄电池作为冗余电源保护，机组在正常运行条件下采用风机系统提供的外部交流电源供电。当电网故障或系统电源断电时，系

4、统将自动切换到后备蓄电池供电模式，直接由蓄电池提供动力和控制电流，保证风机能及时安全地收桨。3套蓄电池和轴控制盒以及伺服电机和减速机安置于轮毂内，每支桨叶1套，整个系统的通讯总线和电缆通过滑环与机舱的主控制器连接。52某风电场风机变桨系统的常见故障及分析某风电场位于海岸线地带，东临台湾海峡，目前共有3种类型的风机，一期为GAMESA公司的G52－850双馈风机，采用液压变桨系统;二期为SUZLON公司的S64－1250双速风机，采用交流电机变频电动变桨系统;三期为湘电风能公司的Z72－2000直驱风机，采用直流电机电动变桨系统。根据相关数据统计，风机变桨系统常见故障有:1)变频器(或

5、变桨驱动器)故障:包括变频器通讯中断(端子松动，接线接触不良)、变频器内IGBT损坏、控制板件损坏、变频器动力回路接线绝缘破坏导致的损坏、导线插头虚焊等。2)备用电源系统蓄电池:蓄电池的故障是变桨系统故障率最高的，特别是风机运行2年后，部分蓄电池老化，导致的故障率特别多。3)变桨电机:变桨电机损坏部分是本身质量如线圈断线、直流电机碳刷磨损等，但更多的原因是由于变频器损坏、蓄电池电压低、限位开关不到位或不返回、编码器故障等故障导致的电机过载损坏。4)角度编码器:大部分的故障均为螺丝松动、数据线接触不良。5)变桨限位开关:5目前苏司兰风机限位开关接线回路松动、导线折断故障较多，而湘电风机

6、限位开关不返回、安装位置不精准的故障较多。此类故障也极易造成后续故障如变桨电机损坏、变频器(变桨驱动器)等的损坏。3风机变桨系统故障在台风时造成风场重大事故东南沿海，夏秋季常受台风影响。台风时的极端风速、异常湍流和突变风向是风电机组在台风中遭受破坏的主要原因。如果台风时变桨系统故障导致风机部分叶片无法收回，将导致叶片的迎风面积增大，3支叶片角度不同造成叶片很大的气动不平衡，加上台风期间的极端风速、异常湍流和突变风向，叶片在狂风吹拂下产生剧烈扭谐振，变桨机构极易损坏。此时，风机轻则叶片断裂，重则变桨机构全部损坏，叶片位置失去控制导致风轮带着机械刹车旋转甚至失控飞车、风机倒塔。4防止风机

7、变桨系统故障造成台风时风场重大事故风机变桨系统的可靠性是保证和提高风机抗台能力的核心，因此需要在设计、安装和生产运行中保证变桨系统可靠性。1)设计上要加大叶片的变桨电机制动力矩，提高变桨机构的强度等级，使其裕度更大，保证台风期间叶片在极端风速、异常湍流和突变风向的长期作用下，不会出现叶片被吹动、变桨机构损坏的现象。2)5安装上要保证变桨系统的电气连接部分及机械连接部分的紧固，连接线的绝缘和绑扎良好;选用优质的变桨限位开关，并在安装调试时精确调整限位开关的位