风力发电机变桨系统的故障分析与处理

风力发电机变桨系统的故障分析与处理

摘要：随着我国科学技术的不断发展，对能源的需求越来越高，风力发电作为新能源之一，具有发电量大的环境污染小等特点被广泛使用，但是风力发电机组变桨系统故障一直是风力发电的难点之一，本文通过研究风力发电机组变桨系统故障分析，希望能推动我国新能源不断发展。

关键词：风力发电机；变桨系统；故障分析与处理

引言

风力发电机变桨系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分之一，风力发动机变桨系统对风力发电站整体安全稳定的运营有着非常重要的作用，当外部环境发生变化时，风力发电机变桨系统可以通过传感器给出的数据改变桨叶位、电源等控制系统，保证风力发电机，每一片叶片都能达到最佳的一个状态，使其最大化地利用风力，保证风力发电机组输出的发电功率十分稳定。

一、风电机组变桨系统的作用

风电机组变桨系统在整个风电机组当中负责实时调整叶片转动的角度，确保风电机组的主轴转速稳定。风电机组变桨系统能够非常精确地将风电机的转速在不同的风速下稳定为一个稳定的转速，确保供电的稳定。当风电机组变桨系统发生故障的时候，会有整机采集各个系统的故障信息及结合机组的实际情况，判断风电机组变桨系统故障的等级，根据之前确定好的预案，选择最优的办法处置故障。如果故障较严重，就需要执行安全链断开保护。此时，风电机组将会利用后备电源，为风电机变桨系统供电，快速地将桨叶转到最安全的位置，保证风电机组不会受到严重的损害。如果风电机组变桨系统遇到主电网瞬间失压或者给风电机组供电的电压跌落到一定范围内，风电机组变桨系统将会通过快速运转最大程

度上，减少由于风转交互作用引起风电机组整机的振动，将由于电压对整体风电机组的影响减少到最小程度。

二、风力发电机变桨系统常见的故障分析与处理

1.变桨角度的差异

在风电机组运行的过程中，如果三个叶片的变桨角度有差异，就容易对风电机组的稳定运行产生巨大影响。风力发电机变桨系统会根据两个叶片角度之间的传感器得到的叶片角度作为参考，如果两者的数据相差太大，就会上报变桨角度错误。

由于检测变桨角度的编码器是机械涡轮结构，这种结构的导致检测的精度不高，并且会随着风电机组的运行不断的磨损，在长时间运行之后，这种机械凸轮结构在风速较大的情况下，会产生较大误差。如果风机变桨，系统报错变桨角度时，应当首先排除偶然故障的情况，再运行一段时间后，如果风力发电机变桨系统依然报故障，应当停机检查，首先应当检查检测器的插头与接线。如果供电系统或传输系统出现问题，那么只要检查线路是否有断线情况即可[1]。

2.叶片没有到达限位开关动作设定值

大部分的叶片设定在91度的时候，触发限位开关，如果风电机组在运行的过程中没有触发，就意味着是叶片没有达到91度角度或者存在误差，此时风力发电机变桨系统中就会报此故障。

如果在风电机系统中报此故障时，应当派遣工作人员立即检查叶片的位置，采用专业的工具测量叶片的角度，如果是限位开关长时间运行之后出现检测部件松动的情况下，就需要有一名工作人员进入叶片调试。

3.变桨电机温度过高

如果风力发电机变桨系统报故障为变桨电机温度过高，最常见的原因就是变桨电机温度高或是变桨电机电流超过最大值，这种情况主要是由于变桨电机温度

过高或者是变桨电机的线圈发热造成的。这时候就要格外注意电机的内部是否出现短路现象或者外载负荷是否过大，或是通过专业设备检查过流是否异常。

在变桨电机温度过高时，应当首先检查是否是变桨电机的外部原因，例如变桨齿轮箱卡死、有异物等情况，如果变桨电机外部一切正常，就需要检查是否是因为变桨电机的电气回路出现故障导致温度高。最常见的电气故障是电气刹车没有被打开。电气刹车没有被打开的原因是由于电气刹车的回路断线或者是接触器出现卡涩等情况。若是变桨电机的电气电路也正常，就需要检查电机内部是否出现绝缘老化，或者电机内部被破坏等原因[2]。

4.变桨控制通讯出现故障

变桨控制通讯出现故障的主要原因是轮毂控制器和主控器之间的通讯出现中断。若是轮毂没有发生故障，就需要仔细检查信号线是否出现故障。大多数的信号线故障都是由于信号线从主机到滑轮，从滑轮进入轮毂这一路线中，出现了干扰断线、插头损坏等情况。若是出现滑轮接触不良、通讯模板损坏等问题也会造成信号线故障。

当变桨控制通讯出现故障时，可以用万能表测量中控器的电压，若是中控器进线端电压为230v左右，而出线端的电压是24v左右，那么就说明中控器没有出现故障。工作人员需要继续检查通讯线路是否出现回路故障。可以使用万能表一点一点的确定故障位置。如果出现断路情况，就要立即启用备用线，此时就可以解决故障。若是故障依然无法排除，就需要继续检查滑环，大部分滑环出现故障，都是由于齿轮箱漏油，造成滑环内进油。如果滑环和插针之间形成了油膜，就会在一定程度上导致变桨通讯信号时有时无。此时，将滑轮清洗过后故障即可消除[3]。

5 .变桨失效

变桨失效的原因是由于机箱控制柜的控制器无法根据规定转速调整桨叶的位置。由于桨叶位置不能被及时调整，风轮无法按照规定值转动。非常容易造成超速误报，继而发生停机，造成重大经济损失。

机箱柜控制器的信号，如果不能及时传达给变桨控制器，主要是由于信号故障造成的。主要检查信号线、滑轮信号、端子线路是否发生故障，用万能表等专业设备检查电压。如果这些地方有电压，那么继续检查下一段线路，通过分段的检查，可以逐步逐层的排除故障。

三、结束语

风机变桨控制系统是风力发电机组的重要组成部分，能够在最大程度上确保风力发电机组稳定的输出电力，本文通过研究风力发电机组变桨系统容易出现的故障，探讨这些故障常用的解决办法，希望能够推进我国新能源的发展。

参考文献

[1] 陈茜, 李录平, 刘瑞,等. 大功率风电机组变桨系统故障诊断方法与技术研究进展[J]. 电站系统工程, 2020, v.36;No.193(01):5-11.

[2] 高峰, 邓星星, 刘强,等. 大型风电机组电动变桨系统变桨角度故障诊断[J]. 太阳能学报, 2020, v.41(05):104-112.

[3] 许炳华. 关于风力发电机变桨系统轮毂漏油技改的研究[J]. 能源与环境, 2019, 000(003):90-91.