变桨系统是安装在风电机组轮毂内作为空气制动刹车或通过改变叶片角度对机组运行进行功率控制的核心系统,是风电机组重要的控制和保护装置。变桨系统按执行机构类型,分为液压变桨系统和电动变桨系统两种,两种变桨系统的典型故障分析与维护方法见下文所述。
一、液压变桨系统典型故障与维修
1、典型故障与检修方法
液压站减压故障与检修:液压变桨系统是间歇工作系统,当风电机组处于运行状态时,桨叶角度根据风电机组控制策略需要不断进行调整。以满足控制风电机组功率的需求。这需要液压站频繁进行建压操作。液压泵和液压马达启停次数较多,会造成相应的控制电气元件故障多发。
液压控制阀块故障与检修:在由各种液压元件组成的液压控制回路系统中,比例阀是其中最重要的组件,液压变桨中控制系统的桨距控制是主要通过比例阀来实现的。风电机组长周期运行后,比例阀故障概率增高比例阀故障后,风电机组无法正常变桨。此故障需检修人员进行比例阀检修或更换,特别是要分析损坏原因如果比例阀阀芯损坏由液压油污染引起,则需要先进行液压油处理。
液压油泄露与检修:液压油外泄漏主要是由于液压缸,阀块密封失效,接头处紧固松动或液压油管老化造成。大量油液泄漏不但会引起风电机组报“液压油位低”停机,还可能造成风电机组内外部污染,对环境造成影响。此类故障需检修人员检查泄漏部位,进行更换密封圈,紧固接触部位等处理后再进行补油。
2、液压变桨系统维护
根据液压变桨系统特点及运行维护经验,在正常进行风电机组定期维护项目的基础上,应有针对性地开展液压变桨系统易损部件检查、增加油液品质化验频次、定期更换老化密封件等维护项目。
将变将系统易损件检查列入风电机组定检:对于在运行过程中发现的易损电气件,如液压马达接触器和液压阀等,如不在原定检查测试范围内,应修改定检项目,将其列入检查范围,如在定检中发现易损件品质下降严重,可提前进行更换,避免定检后短期内出现故障。
控制液压油污染:适当降低油品试验周期长周期运行后,风电机组液压油洁净度会出现不同程度的下降,液压油污染会影响系统的正常工作,降低系统中液压部件的使用寿命。除按期进行液压系统空气滤和油滤的更换外,还要定期清理油箱 管道及元件内部的污物,及时更换磨损严重阀块。
运行三年及以上的风电机组,必要进将液压油试验周期由一年调整为半年,便于及时发现油品劣化趋势进行处理。
二、电动变桨系统典型故障分析与维修
1、典型故障分析
变桨电气回路系统故障与检修:变桨电气回路系统常见故障为变频器损坏、电机发热、功率不足、接线松动、卡桨等。需要检修人员根据故障报警内容进行故障点判断和处理。如出现卡桨且无明显故障点 则可手动进行多次变桨。直到恢复正常为止,多次出现上述现象则应考虑加大变桨电机功率或加强变桨轴承润滑。
变桨电滑环故障与检修:作为机舱和轮毂电气连接的部件,变桨电滑环地位非常重要。变桨系统通讯故障或变桨系统供电故障将触发风电机组安全链动作。紧急停机、变桨滑环故障多由于接线松动或滑环内部接触不良引起。检修时需进行相应的检测。必要时对滑环进行重新清洗,滑道磨损严重时应进行更换。
后备电池故障与检修:风电机组用后备电池主要有免维护铅酸蓄电池和超级电容两种,其中超级电池具有较长的使用寿命,但造价相对较高由于轮毂内运行环境恶劣,长时间运行后,使用蓄电池作为后备电源的风电机组经常出现蓄电池故障告警风电机组停机。检修人员可通过程序或人工对蓄电池进行检测,确定电池故障是由于接线松动还是本身品质下降,相应地进行处理。
2、电动变桨系统维护
由于风电机组运行中轮毂处不断旋转状态,离心力和在重力方向的不断改变使电动变桨系统各部件均承受了脉动的载荷,加之温度变化,运行工况相对较差。加强变桨系统部件检查和定期维护,可以有效减少变桨系统的故障发生率。
加强变桨传动系统润滑:除按半年周期进行系统变桨轴承、变桨电机、减速机的润滑外,如风电机组发生卡桨,电机发热等缺陷确认为变桨转动荷载增加原因时,应对整个系统重新进行一次润滑维护。
电滑环系统维护应严格按厂家推荐方法进行:在实际工作中,由于滑环系统拆卸和维护相对复杂,部分检修人员在进行滑环定检工作时,存在润滑过度或装配环节不能保证滑环内的清洁度问题给后期运行留下隐患。
定期进行后备电池检测:除风电机组主控程序对风电机组后备电池进行检测外,建议在定检时用手持式检测仪对电池进行全检,及时发现内阻增加,容量下降的电池,进行处理或更换,有条件的企业可以安装电池在线检测装置,实现全天候状态检测,当发现全部电池均存在劣化情况时,应全部进行更换部分厂家推荐每三年进行一次更换。