張孝義 杜洪杰 賈越偉 高宇

摘 要：隨著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的風(fēng)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電，風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性對(duì)風(fēng)電企業(yè)的重要性越來(lái)越備受關(guān)注。該文通過(guò)總結(jié)新疆托克遜小草風(fēng)電場(chǎng)明陽(yáng)MY1.5Se風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障處理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，闡述了明陽(yáng)MY1.5Se風(fēng)電機(jī)組變槳通訊產(chǎn)生故障的11個(gè)原因，并針對(duì)這些故障提出相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：變槳通訊 ?滑環(huán) ?故障 ?措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TE359 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（c）-0060-03

隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組功率等級(jí)也逐漸增加，變槳控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且凸顯出很大的優(yōu)越性。目前變槳控制系統(tǒng)主要用于兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組，既能提高風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的可靠性，又能保證高的風(fēng)能利用系數(shù)和不斷優(yōu)化的輸出功率曲線(xiàn)。然而變槳控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中也出現(xiàn)了諸多問(wèn)題。

新疆托克遜小草風(fēng)電場(chǎng)地處超Ι類(lèi)風(fēng)區(qū)，常年風(fēng)頻變化較快、夏季高溫及冬季嚴(yán)寒，所使用的明陽(yáng)MY1.5Se型風(fēng)電機(jī)組采在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)“水土不服”現(xiàn)象，頻繁報(bào)變槳通訊故障，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)可大規(guī)模停機(jī)，直接影響了風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益，解決此類(lèi)問(wèn)題迫在眉睫。

1 變槳系統(tǒng)原理概述

（1）變槳系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)的整個(gè)葉片可以繞葉片中心軸旋轉(zhuǎn)，使葉片攻角在一定范圍（一般0°～90°）內(nèi)變化;以便調(diào)節(jié)輸出功率不超過(guò)設(shè)計(jì)容許值。在機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，需要緊急停機(jī)時(shí)，先使葉片順槳，可以減小機(jī)組結(jié)構(gòu)中的受力，以保證安全可靠停機(jī)。

（2）變槳系統(tǒng)的工作原理：變槳系統(tǒng)主要由PLC、可逆直流調(diào)速裝置、直流電機(jī)、絕對(duì)式位置編碼器等組成，并由蓄電池作為后備電源。PLC組成變槳的控制系統(tǒng)，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和主控制系統(tǒng)通信，接受主控制系統(tǒng)的指令，并控制可逆直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，帶動(dòng)槳葉朝要求的方向和角度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)PLC還負(fù)責(zé)蓄電池的充電控制、蓄電池電壓的監(jiān)控等輔助控制。

2 變槳系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題

新疆托克遜小草湖風(fēng)電場(chǎng)MY1.5Se型風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行中通過(guò)觀(guān)察分析，變槳通訊故障有很多是瞬間故障引起，動(dòng)力電纜的干擾信號(hào)竄入信號(hào)電纜，通訊線(xiàn)固定不牢引起變槳系統(tǒng)通訊閃斷等變槳通訊故障引起的，并非設(shè)備本身的問(wèn)題，如果解決該問(wèn)題，便可從根本上解決變槳通訊故障的問(wèn)題。明陽(yáng)MY1.5Se型風(fēng)電機(jī)組的可利用率必需達(dá)到95%以上，否則將嚴(yán)重影響風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益，且參考同類(lèi)型風(fēng)電場(chǎng)及華能集團(tuán)系統(tǒng)內(nèi)其他風(fēng)電場(chǎng)，可利用率都在95%以上。因此完全有必要解決華能新疆托克遜小草湖風(fēng)電一場(chǎng)機(jī)組可利用率低的問(wèn)題?？梢杂幂^小的投入，解決變槳系統(tǒng)通訊故障的問(wèn)題。

3 變槳通訊故障原因分析

3.1 6751通訊模塊的損壞

檢查6751通訊模塊上的燈有無(wú)異常閃動(dòng)或狀態(tài)指示燈不亮，判斷此模塊的損壞的方法就是拿一個(gè)新的6751模塊替換（圖1）。

3.2 變槳系統(tǒng)中控箱通訊插頭松動(dòng)引起變槳系統(tǒng)通訊閃斷

通過(guò)檢查輪轂中控箱的通訊電纜，發(fā)現(xiàn)存在通訊插頭松動(dòng)、斷線(xiàn)現(xiàn)象，造成信號(hào)閃斷或丟失，從而報(bào)變槳通訊故障。

3.3 機(jī)艙柜的206U1浪涌保護(hù)器損壞（圖2）

（1）206U1浪涌保護(hù)器質(zhì)量問(wèn)題。

（2）運(yùn)行過(guò)程中釋放的浪涌大于206U1浪涌保護(hù)器的通流容量。

（3）206U1浪涌保護(hù)器前端沒(méi)有加保護(hù)開(kāi)關(guān)或保險(xiǎn)絲，由于線(xiàn)路斷路引起的浪涌保護(hù)器燒壞。

3.4 滑環(huán)插針損壞、固定不穩(wěn)

通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)滑環(huán)在安裝、壓線(xiàn)或更換的過(guò)程中存在金針壓接不緊的工藝質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致滑環(huán)運(yùn)行很不穩(wěn)定，因此報(bào)變槳通訊故障（圖3）。

3.5 滑環(huán)內(nèi)部受污染

滑環(huán)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，內(nèi)部有灰塵、金屬磨屑以及碳粉等雜物經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間累積不清理。因?yàn)榛h(huán)有環(huán)形軌道，即有相對(duì)駐留位置，駐留位置附近由于訊號(hào)電的吸附作用，導(dǎo)致灰塵更容易停留，導(dǎo)致滑環(huán)內(nèi)部受到污染，變槳通訊信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，致使控制單元無(wú)法接受和反饋信號(hào)，從而報(bào)變槳通訊故障（圖4）。

3.6 滑環(huán)質(zhì)量問(wèn)題

滑環(huán)是利用導(dǎo)電環(huán)的滑動(dòng)接觸、靜電耦合或電磁耦合，在固定座架轉(zhuǎn)動(dòng)部件與滾動(dòng)或滑動(dòng)部件之間傳遞電信號(hào)和電能傳遞的精密輸電裝置。

明陽(yáng)1.5Se風(fēng)機(jī)原來(lái)使用的北京恒瑞景勝的滑環(huán)，頻繁報(bào)變槳通訊故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)多為滑環(huán)質(zhì)量問(wèn)題（電刷磨損嚴(yán)重或嚴(yán)重?zé)龤В?。由于滑環(huán)內(nèi)部構(gòu)造的原因，滑環(huán)為滑動(dòng)接觸式，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，可能造成滑環(huán)磁道磨損嚴(yán)重，造成滑道與觸點(diǎn)接觸不良等現(xiàn)象，也會(huì)引起信號(hào)的中斷和延時(shí)。

3.7 Profibus電纜出現(xiàn)連接錯(cuò)誤

明陽(yáng)1.5Se風(fēng)機(jī)使用了大量的Profibus電纜，從出現(xiàn)故障的情況來(lái)看，Profibus電纜線(xiàn)電纜皮薄，容易在拉電纜時(shí)損壞電纜皮，出現(xiàn)電纜露銅現(xiàn)象，造成信號(hào)跳變。（檢查時(shí)特別注意滑環(huán)到輪轂的Profibus線(xiàn)，因?yàn)榫嚯x比較長(zhǎng)，又經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，易磨損。）

3.8 動(dòng)力電纜的干擾信號(hào)竄入信號(hào)電纜

動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜混放，由于電力電纜多為非屏蔽電纜，其交變電流會(huì)在周?chē)a(chǎn)生交變的磁通，頻率較低，信號(hào)電纜處于低頻率磁場(chǎng)中，如果低頻電磁能量達(dá)到一定值就會(huì)在控制電纜內(nèi)導(dǎo)體之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，造成線(xiàn)路上的干擾。

3.9 輪轂中控箱Canopen板的問(wèn)題

Can open通訊板為中控箱中最小的一塊PCB板，與變槳通訊故障有直接的關(guān)系。檢查can open通訊板是否損壞的方法就是測(cè)量終端電阻（正常阻值為118～121 Ω）。

3.10 轂中控箱PCP板問(wèn)題

PCP板作為中控箱的變槳控制板，是唯一一塊需要程序的PCB板，是整個(gè)變槳系統(tǒng)的核心。無(wú)法直接確認(rèn)PCP板是否異常，在確認(rèn)前面所有的通訊模塊、電纜及通訊版正常后，可使用替換法進(jìn)行測(cè)試。

4 變槳通訊故障處理措施

（1）更換6751模塊;

（2）通過(guò)檢查輪轂中控箱的通訊電纜存在接觸不良，斷路、短路等，必要時(shí)可更換插頭;

（3）關(guān)于206U1浪涌保護(hù)器燒毀的問(wèn)題，解決的辦法就是更換機(jī)艙柜內(nèi)的206U1浪涌保護(hù)器;

（4）滑環(huán)插針損壞、固定不穩(wěn)可以利用重新壓接金針、緊固金針等方法重新固定內(nèi)部的金針接頭，一定要保證壓接、安裝工藝，才能從根本上解決這個(gè)問(wèn)題;

（5）對(duì)于滑環(huán)內(nèi)部受污染的問(wèn)題，解決辦法是定期對(duì)滑環(huán)內(nèi)部進(jìn)行檢查，及時(shí)清理內(nèi)部的灰塵、金屬磨屑等，保證滑環(huán)環(huán)形軌道的清潔;

（6）更換滑環(huán)廠(chǎng)家（北京恒瑞更換為四川漢威），更換滑環(huán)廠(chǎng)家后的風(fēng)機(jī)，問(wèn)題得到明顯改善;

（7）定期、仔細(xì)檢查滑環(huán)到輪轂的Profibus線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)有磨損、露銅現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)更換Profibus通訊線(xiàn);

（8）通訊線(xiàn)接地問(wèn)題，增加通訊線(xiàn)單獨(dú)接地，把通信線(xiàn)多點(diǎn)接地，動(dòng)力接地線(xiàn)與信號(hào)接地線(xiàn)分開(kāi)，防止動(dòng)力電纜的干擾信號(hào)竄入信號(hào)電纜;

（9）更換輪轂中控箱can open通訊板;

（10）更換輪轂中控箱PCP板。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)變槳通訊整改，新疆托克遜小草湖風(fēng)電一場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組因變槳通訊故障引起停機(jī)時(shí)間會(huì)大大的減少，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)報(bào)變槳通訊機(jī)組可利用率可大幅提升，減少電量損失，提高了風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益。

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