魏碩岐,李 云

(1.東北電力大學,吉林 吉林 132012;2.吉林名門電力實業(yè)集團公司,長春 130033)

近幾年,大唐洮南風電場及吉林省內(nèi)其他風電場的同類型 G58-850型風機連續(xù)發(fā)生多起風機變槳系統(tǒng)故障。由于多方面原因,以往風機變槳系統(tǒng)故障需要委托設備制造廠家進行處理,風機停運時間較長,費用也較高。針對這一情況,通過對 G58-850型風機變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理深入分析研究,找出造成G58-850風機變槳系統(tǒng)故障頻發(fā)的根本原因,結(jié)合現(xiàn)場實際情況制定出詳細的自行修復方案,并對故障設備檢修整體過程進行優(yōu)化。

1 G58-850風機變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

1.1 變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

G58-850型風力發(fā)電機組為雙饋型液壓變槳機型,液壓變槳系統(tǒng)主要組成部分有油箱、油缸、液壓動力泵、變槳蓄能器、液壓油管路、旋轉(zhuǎn)接頭、變槳推力桿、變槳軸承、三角法蘭及其他配件等。其中,變槳推力桿是動力傳動的中間環(huán)節(jié),通過空心主軸與輪轂中的變槳機構(gòu)相連接,在空心主軸內(nèi)設有空心套筒,在空心套筒內(nèi)安裝有兩組特氟龍滑塊對變槳推力桿起到支撐和減震作用[1]。

1.2 變槳系統(tǒng)工作原理

G58-850型風力發(fā)電機液壓變槳系統(tǒng)的工作原理為液壓蓄能機械傳動 3個葉片同時實現(xiàn)機械變槳。主要過程是電動液壓泵提供工作動力,液壓油作為能力傳動介質(zhì),將能量存儲在蓄能器中,當風機控制系統(tǒng)發(fā)出變槳指令時,蓄能器釋放能量推動變槳油缸活塞運動,帶動變槳推力桿拖動 3個葉片變槳機構(gòu)運動改變?nèi)~片槳距角完成變槳。

2 G58-850型風機變槳系統(tǒng)故障情況

2.1 變槳系統(tǒng)故障現(xiàn)場檢查

近年來發(fā)生的幾起 G58-850型變槳系統(tǒng)故障故障現(xiàn)象極為相似,均為遠程控制系統(tǒng)計算機發(fā)出800報文(變槳矩工作錯誤)故障停機。現(xiàn)場檢查測試變槳系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)比例閥工作異常,拆解檢查發(fā)現(xiàn)比例閥堵塞。堵塞物為變槳油缸特氟龍滑塊碎片,初步斷定為風機變槳油缸損壞。進一步檢查發(fā)現(xiàn)變槳軸承內(nèi)部與變槳星聯(lián)接機構(gòu)相連法蘭盤的螺栓部分剪斷,變槳軸承、變槳油缸、及主軸內(nèi)套筒法蘭、變槳推力桿等部件損壞 (見圖1)。

2.2 全部風機隱患排查情況

針對風機變槳系統(tǒng)故障頻發(fā)情況,對風電場風機進行了逐臺檢查,通過排查發(fā)現(xiàn) 7臺風機變槳系統(tǒng)存在設備隱患,具體排查情況見表1。

3 故障原因分析

綜合故障設備的解體檢查和隱患排查情況進行分析研究,最終判定導致液壓變槳系統(tǒng)故障原因為故障風機的運行時間均在 5年以上,主軸空心套筒內(nèi)對變槳推力桿起支撐和減振作用的特氟龍滑塊由于磨損嚴重,造成間隙超差 (標準間隙不大于0.50 mm)。由于特氟龍滑塊間隙超差,其對變槳推力桿的支撐與減振作用減弱,使得變槳推力桿振動加劇并超標,造成特氟龍滑塊磨損超差進一步加大。當振動幅度達到一定程度時主軸空心套筒內(nèi)法蘭損壞,變槳推力桿無中間支撐運行,強烈振動傳遞到變槳油缸和變槳軸承等部位,最終由于振動嚴重超標導致變槳系統(tǒng)部件損壞。主軸空心套筒內(nèi)的特氟龍滑塊磨損嚴重間隙超差,與其材質(zhì)、安裝工藝、設備調(diào)試及設備運行等情況有關。

圖1 變槳系統(tǒng)部件損壞情況

4 變槳系統(tǒng)故障修復

經(jīng)過技術研究與論證,最終確定自行加工所需要的風機主軸內(nèi)空心套筒和專用工具,利用夏季枯風季節(jié)自行對 7臺風機變槳系統(tǒng)缺陷進行處理,及時消除設備隱患。風機停運后,將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至“Y”位置,導向桿位于右側(cè),鎖定輪轂雙側(cè)葉輪鎖,將槳距設置在 90°,使機艙于風向成 90°,鎖定高速軸剎車盤T型鎖。在風速不大于7 m/s時按以下方案及工藝流程進行作業(yè)。

a.將液壓站“A203儲能壓力傳感器”接線WS285和“偏航剎車壓力傳感器”接線WS177A對調(diào),并測試液壓站工作正常。進入“變槳距和制動器”菜單,將槳距角設置在 85°,通過按觸摸屏微量調(diào)節(jié)槳距角,用 36桿式棘輪套筒將 M24螺栓式 90葉根鎖擰進卡槽內(nèi)(帶螺紋處不能縮進卡槽,以免葉片轉(zhuǎn)動損壞螺紋,至使葉根鎖退不出來)。進入輪轂的人員應同控制觸摸屏的人員直接通信,輪轂內(nèi)的操作人員隨時向控制觸摸屏的操作人員發(fā)出指令,控制觸摸屏的操作人員應向輪轂內(nèi)的人員請求確認,確認后方可執(zhí)行。其他人員應遠離緊急按鈕。

表1 風機變槳系統(tǒng)隱患排查情況統(tǒng)計表

b.拆掉軸承蓋6個 M6螺釘,松開超級螺母內(nèi)的螺栓,退出超級螺母和墊片,拆掉變槳軸承上的 8個M12螺栓,從變槳桿上退出變槳軸承,并拆掉三角法蘭和空心軸的連接法蘭盤。

c.將槳距角變到 0°位置,迅速泄掉液壓站壓力并按下急停按鈕。此時應有2名人員進入輪轂內(nèi)工作(未泄掉液壓站壓力,不得進入輪轂工作,輪轂內(nèi)應有足夠照明)。

d.拆掉導向桿蓋上的 4個 M12螺栓,將導向桿從三角法蘭滑塊抽出,將空心軸從三角法蘭內(nèi)退出,此時三角法蘭和空心軸會下沉,輪轂內(nèi)人員應做好防止碰傷的安全措施。拆掉上部2個葉片的擋板螺栓,將擋板拿出輪轂外,拆掉軸支撐 8個 M12螺栓,將其從空心軸上退出。松開導向桿側(cè)三角法蘭與葉片拉桿連接處 M36自鎖螺母,三角法蘭側(cè)自鎖螺母拆掉,葉片側(cè)自鎖螺母松開1/2。把三角法蘭側(cè)連桿萬向軸從螺桿中頂出。用1根2米長的繩索穿進三角法蘭上方90°鎖孔內(nèi)系好,外面固定在輪轂環(huán)形支架處,松開三角法蘭與上部葉片拉桿連接處M36自鎖螺母,三角法蘭側(cè)自鎖螺母拆掉,葉片側(cè)自鎖螺母松開1/2。把三角法蘭側(cè)連桿萬向軸從螺桿中頂出。緩慢放開繩子,將三角法蘭放倒。將空心軸從缸套中抽出,將缸套法蘭8個M8的螺栓卸下來,將缸套從主軸內(nèi)抽出。

e.清洗空心軸、變槳軸承、軸支撐、三角法蘭等部件,檢查有無劃痕、銹蝕、磨損,如有問題應更換新部件。

f.回裝順序與拆解順序相反,注意各螺栓的力矩,安裝前空心軸、軸支撐、變槳軸承、導向桿等處應涂抹 SKF潤滑油脂,全部安裝完畢后應測量空心軸與軸支撐間隙、導向桿與滑塊間隙是否合格。

g.更換工作結(jié)束后,拆除安全及技術措施,然后啟動液壓站,進行風機變漿測試,測試通過后啟動風機,投入運行。

5 結(jié)束語

隨著大規(guī)模風電開發(fā)并網(wǎng),早期建設的風電場經(jīng)營壓力也將日益加大,采用新技術、新手段、新方法、新工藝降低運行成本,已成為風電企業(yè)擴大利潤空間以及促進發(fā)展的有力支撐。隨著風力發(fā)電機組達到一定運行年限,其設備及部件發(fā)生疲勞損壞是必然的,及時發(fā)現(xiàn)和設法消除由此所造成的設備隱患,是保證設備安全可靠運行的唯一有效途徑。

[1]姚興佳,宋 俊.風力發(fā)電機組原理與應用 (第 2版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.