摘要：文章主要對(duì)1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障中經(jīng)常出現(xiàn)的液壓系統(tǒng)故障的原因進(jìn)行了闡述，通過對(duì)偏航系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因加以分析，提出了相應(yīng)的解決措施，為以后更準(zhǔn)確地分析、診斷、處理風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障問題提供解析參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；偏航系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；故障分析；故障處理 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM315 文章編號(hào)：1009-2374（2015）21-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.043

流動(dòng)的空氣形成了風(fēng)，風(fēng)是由風(fēng)向和風(fēng)速確定的。風(fēng)作為自然界的產(chǎn)物，具有不確定性、間歇性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，風(fēng)向總是在不斷的改變。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)的主要作用就是要完成風(fēng)機(jī)葉輪始終正對(duì)風(fēng)向的功能，充分利用風(fēng)能，提高發(fā)電效率。因此，偏航系統(tǒng)是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行有著十分重要的作用。仙人洞風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)共安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組33臺(tái)，單機(jī)容量1.5MW，總裝機(jī)容量為49.5MW；電場(chǎng)風(fēng)機(jī)投運(yùn)一年多來，出現(xiàn)多臺(tái)風(fēng)機(jī)頻發(fā)偏航液壓系統(tǒng)故障造成風(fēng)機(jī)停機(jī)事件，在造成電量損失的同時(shí)也給電場(chǎng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來不利影響。

1 偏航系統(tǒng)的構(gòu)成及原理

金風(fēng)1.5MW機(jī)組偏航系統(tǒng)主要由3個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的帶外齒圈的四點(diǎn)接觸球軸承、偏航保護(hù)裝置以及一套偏航剎車機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)風(fēng)機(jī)需要偏航時(shí)，在機(jī)艙外后部的兩個(gè)互相獨(dú)立的傳感器—風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)檢測(cè)到風(fēng)速和風(fēng)向的變化，PLC根據(jù)風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算風(fēng)機(jī)與風(fēng)向的偏差，然后啟動(dòng)偏航電機(jī)，偏航系統(tǒng)工作，使風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)。對(duì)風(fēng)后，偏航剎車制動(dòng)，使風(fēng)機(jī)處于對(duì)風(fēng)位置。

2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)是為偏航剎車機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力源，由液壓站和液壓油路組成。仙人洞風(fēng)電場(chǎng)1.5MW風(fēng)機(jī)中使用的是哈威的液壓系統(tǒng)。液壓泵電機(jī)額定功率為0.25kW，額定轉(zhuǎn)速為1320轉(zhuǎn)/分，三相交流690V/50Hz供電，控制電壓24VDC，工作壓力150～160bar；偏航余壓20～30bar。

液壓系統(tǒng)偏航控制回路主要通過提供和釋放工作壓力控制偏航制動(dòng)器的制動(dòng)和釋放。偏航制動(dòng)器是活塞式，作用在塔頂?shù)膭x車盤上，在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行及機(jī)組停機(jī)時(shí)，制動(dòng)器處在最大壓力下，阻止機(jī)艙的轉(zhuǎn)動(dòng)；在機(jī)組偏航對(duì)風(fēng)、偏航側(cè)風(fēng)時(shí)，液壓系統(tǒng)將偏航制動(dòng)器壓力釋放，但同時(shí)保證偏航制動(dòng)器內(nèi)留有較小的制動(dòng)壓力存在，使偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在較小阻力下工作，保證機(jī)組偏航時(shí)整機(jī)平穩(wěn)無沖擊，此部分功能通過系統(tǒng)偏航控制回路中換向閥及溢流閥的工作來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)需要解纜時(shí)，液壓系統(tǒng)將偏航制動(dòng)器壓力完全卸掉，以防止在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)偏航制動(dòng)器摩擦片不必要的磨損，此部分功能通過系統(tǒng)偏航控制回路中換向閥的工作來實(shí)現(xiàn)。如下圖1液壓系統(tǒng)圖。

壓力繼電器用來監(jiān)測(cè)液壓站系統(tǒng)壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低到設(shè)定值150bar時(shí)，壓力繼電器發(fā)訊給控制器，控制器發(fā)出指令液壓泵開始工作建壓，直到系統(tǒng)的壓力達(dá)到系統(tǒng)最高壓力設(shè)定值160bar時(shí)，壓力繼電器發(fā)訊給控制器發(fā)出指令，液壓泵停止工作。壓力繼電器輸出的為開關(guān)信號(hào)。最高壓力設(shè)定值可通過旋動(dòng)頭部螺栓調(diào)整，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)壓力設(shè)定值增大，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)壓力設(shè)定值減小。

3 故障分析及處理

故障名稱：

error_hydraulic_working_time：建壓超時(shí)故障

error_hydraulic_motor_feedback：液壓站電機(jī)反饋丟失故障

error_hydraulic_oil_level：液壓液位低故障

壓力繼電器-105S4是一個(gè)帶有滯后特性的壓力繼電器。壓力繼電器的線接在常閉觸點(diǎn)上，空氣開關(guān)-105Q2始終閉合（除非人為打開或過負(fù)載跳開）。當(dāng)風(fēng)機(jī)的壓力系統(tǒng)無任何故障時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于140bar時(shí)，壓力繼電器-105S4的觸點(diǎn)閉合，模塊-119DI9的8號(hào)插線端子由0V變成24V，即輸入信號(hào)hydraulic activte pump由低電平變成高電平，模塊-120DO1的4號(hào)插線端子的hydraulic yaw system enable信號(hào)為高電平信號(hào)，輸出直流24V，繼電器-106K4的線圈得電觸點(diǎn)吸合，

-106K3線圈得電觸點(diǎn)吸合，液壓泵工作建壓。

當(dāng)壓力超過160bar時(shí)壓力繼電器-105S4常閉觸點(diǎn)斷開，輸入信號(hào)hydraulic activte pump由高電平變成低電平，模塊-120DO1的4號(hào)插線端子的hydraulic yaw system enable信號(hào)變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)，輸出直流0V，繼電器-106K4的線圈失電觸點(diǎn)斷開，液壓泵停止工作。

（1）風(fēng)機(jī)液壓系統(tǒng)建壓時(shí)間不超過90秒為宜，當(dāng)建壓時(shí)間超過2分鐘壓力繼電器檢測(cè)壓力還沒有達(dá)到160bar時(shí)，風(fēng)機(jī)報(bào)error_hydraulic_working_time故障，即建壓超時(shí)故障?？梢詤⒄?qǐng)D2檢查線路及-119DI9、-120DO1相關(guān)模塊是否有問題，若沒有問題，則需要參照液壓系統(tǒng)圖紙檢查總供油電磁閥、偏航電磁閥工作是否正常，檢查液壓管路是否有泄漏現(xiàn)象。

（2）當(dāng)壓力低于140bar時(shí)壓力繼電器的觸點(diǎn)閉合，模塊-119DI9D的8號(hào)插線端子由0V變成24V，當(dāng)模塊-119DI5的5號(hào)插線端子沒有從0V變成24V超過4秒，風(fēng)機(jī)報(bào)error_hydraulic_motor_feedback故障，即液壓站電機(jī)反饋丟失故障?？梢詤⒄?qǐng)D2檢查壓力繼電器線路及-119DI9D、-119DI5相關(guān)模塊是否有問題。

特別要注意壓力繼電器因自身銅質(zhì)動(dòng)觸頭彈性較差等質(zhì)量問題，壓力繼電器在使用一段時(shí)間后，因動(dòng)、靜觸頭之間產(chǎn)生間隙慢慢增大，最終導(dǎo)致動(dòng)、靜觸頭接觸不良形成風(fēng)機(jī)液壓站電機(jī)反饋丟失故障，造成風(fēng)機(jī)停運(yùn)事件，也是本風(fēng)電場(chǎng)液壓系統(tǒng)故障頻發(fā)的主要原因。

當(dāng)某臺(tái)風(fēng)機(jī)頻發(fā)出現(xiàn)液壓站電機(jī)反饋丟失故障后，一是要更換壓力繼電器，避免頻發(fā)停機(jī)事件給電場(chǎng)帶來的不穩(wěn)定、不安全運(yùn)行；其次是要徹底解決壓力繼電器因自身銅質(zhì)動(dòng)觸頭彈性較差質(zhì)量問題，建議壓力繼電器生產(chǎn)廠家改善動(dòng)靜觸頭的生產(chǎn)制造工藝提高品質(zhì)或更換有互換性的、質(zhì)量較好、可靠的壓力繼電器。

（3）當(dāng)液壓站的油箱內(nèi)貯滿油時(shí)，液位繼電器的線接在常閉觸點(diǎn)上，油箱中沒有油時(shí)液位繼電器的線接在常開觸點(diǎn)上（圖2中顯示的是沒油時(shí)的狀態(tài)）。當(dāng)模塊-119DI7的5號(hào)插線端子上的電壓由24V變成0V超過6秒時(shí)，風(fēng)機(jī)報(bào)error_hydraulic_oil_level故障，即液壓液位低故障。可以首先檢查液壓站的液位是否真的低到報(bào)警的程度，液壓管路有沒有滲漏油現(xiàn)象；若沒有，那么可以參照?qǐng)D2檢查液位繼電器線路及-119DI7相關(guān)模塊是否有問題。

4 結(jié)語

從上述來看，風(fēng)機(jī)液壓系統(tǒng)故障有三種情況：建壓超時(shí)故障、液壓站電機(jī)反饋丟失故障、液壓液位低故障，但每個(gè)故障出現(xiàn)的因數(shù)也相對(duì)較多，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維人員只有平時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行深入地研究和學(xué)習(xí)總結(jié)，對(duì)各類風(fēng)機(jī)的多發(fā)性、重復(fù)性故障進(jìn)行深入細(xì)致研究分析，熟悉和了解設(shè)備，根據(jù)故障名稱及現(xiàn)象，通過全面的分析，才能準(zhǔn)確及時(shí)地處理故障，加之日常對(duì)設(shè)備的檢查維護(hù)工作，并力求對(duì)其做出有效預(yù)防，就能避免此類因輔助系統(tǒng)出現(xiàn)故障而影響到風(fēng)機(jī)停運(yùn)的事件，為風(fēng)電場(chǎng)減少損失，提高安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚興佳.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝圖集[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2] 新疆金風(fēng)科技股份有限公司.金風(fēng)1.5風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)[R].2008.

作者簡(jiǎn)介：白中狀（1980-），男（哈尼族），云南雙柏人，云南滇能楚雄水電開發(fā)有限公司助理工程師，研究方向：風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維技術(shù)及管理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）