金风兆瓦机组Vensys变桨系统及故障处理论文

在实习项目上经常会有风机报变桨超级电容电压低和充电无准备故障。遇到这种故障,需要到风电场进行维护。打开主控柜,操作面板上一般会有故障提示,比如是1号变桨柜超级电容电压低。风机处于停机状态,叶片顺至于风向平行的角度,利用空气阻力进行停机。根据实习时注意到报此故障,还有充电器无准备故障。在操作面板上可以看到信息。但是,这仅仅是发生故障时,风机停机之前的故障信息,没有进行复位更新。这时需要进行面板操作,打开信号指示页面。可以发现1号变桨准备状态和1号变桨超级电容电压状态两个指示灯是黄色的,正常情况下是蓝色的。指示灯信号是准确反映工作状态的,应以此为标准或者在故障显示时候,多进行几次复位,也可以得到准确的运行状态。

在和实习项目上的老员工学习交流,认为可能是与超级电容的质量有很大关系,当夏天的时候,温度比较高,空气湿度较大,风机就经常报变桨超级电容电压低或者是充电无准备。另一方面就是工作人员在进入轮毂内,打开变桨柜,进行检查。检查超级电容的容量,DP通讯线是不是受到接地干扰以及线路是不是有虚接现象。这些都是有可能引起充电器无准备或者超级电容电压低。但是,在工作现场,通过多次在变桨柜中检查,超级电容正常,检测器件也是正常的。当我们在主控进行操作,把机舱内的400V电源断掉一段时间,让超级电容进行充分放电,大约在20min到30min。然后进行上电,或者看到主控面板上的信号灯全部变成黄色时进行上电。一般情况下都是可以正常起机。而且,可以连续运行一周。在风速比较大的时候,都是采用这种操作方法进行快速恢复。保证风机的发电量。

个人认为应该与变桨电机的工作频率也是有关的,一般是风机在风速比较低或者风向不稳定的环境下运行时,风机为了最大限度的吸收功能,需要多次进行变桨电机的启动停止来保证发电量。这样会导致某个变桨柜的超级电容一直充放电,导致检测系统检测失灵,或者电容质量比较差,导致变桨超级电容电压低或充电器无准备。

4.2.2 变桨逆变器OK信号丢失故障分析

在项目现场维护风机时候,还会经常遇到变桨逆变器OK信号丢失故障。机组如果报变桨逆变器OK信号丢失故障,叶片停止在报故障时的位置,连接该机

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组就地监控可以发现对应的信号灯在闪烁。但是,由于通讯延迟等原因,在就地监控上看到的闪烁频率与变桨柜内A2模块和KL1104的1号通道的状态灯闪烁频率不一致,必须进机组现场检查。进入轮毂后不要断开Q1,否则故障有可能在断电上电重启后暂时消失,导致无法通过状态灯闪烁频率判断故障点,所以需要先观察A2模块KL1104 的1号通道的状态灯的闪烁频率,对应闪烁频率,查找AC2故障说明,可以找出相应的故障点。这也是工作人员长期处理故障得到的经验。

闪烁频率为1时,表明AC2检测到逻辑故障。如超级电容电压发生突变,“看门狗”复位能触发该类故障的发生。超级电容损坏或者质量问题,可能会发生电压跳变,导致报出此故障,此时必须要更换超级电容。在充电器损坏时,并联的超级电容正负极的充电器输出端可能出现瞬间短路,导致逆变器检测到超级电容电压突变,也报出此故障,同时也报出超级电容高电压故障,更换NG5后此故障也排除。除了上述两种情况,一般该类故障发生时,正常的断电复位后可以解决此问题。

闪烁频率为2时,表明AC2接收到不正确的启动命令,或者正反相的速度同时给定。不正确的启动顺序,制动开关未打开,以及同时正反向进行速度给定,都容易导致该故障的发生。该故障的发生率是最高的。输入接口E1接线端子是设定AC2变桨速度的,只能接收0V到10V的模拟电压信号,如果主控制器的KL4001损坏,输出信号超出AC2的输入范围,导致AC2接收到不正确的启动命令,就会报此故障。此时更换KL4001模块既可。变桨时,主控制器给AC2一个变桨电机的旋转速度和方向的信号,同时,变桨电机会通过旋转编码器反馈变桨电机旋转方向的信号给AC2,如果旋转编码器损坏,反馈信号出现差错也会报此故障,这时需要更换旋转编码器。变频器与电机的电缆由于绝缘磨损短路,或者电机内部短路,电机过载出现电机卡死等也会报此故障。首先,通过就地监控面板观察变桨电机的温度和变桨时的速度,如果温度过高或者变桨速度比另外两个变桨速度慢,就必须登机进入轮毂,就地仔细检查连接电缆,并且手动变桨测试电机好坏,在变桨时仔细听变桨电机和叶片轴承是否有异常声音,如果变桨电机出现问题需更换变桨电机。

闪烁频率为3时,相电压充电失败。可能是电机与变频器连接虚接,连接不

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可靠,或连接电缆断裂,或者电机内部开路。需要更换连接电缆和检查变桨电机。

闪烁频率为4时,加速度故障,加速度故障一般都是虚报的,进行复位启动即可,也有时候是真正的震动,需要对机舱内部震动模块进行检测或更换。

闪烁频率为5时,表明AC2内部电压电流检测环节发生故障。重启AC2任然报此故障需更换AC2变频器。

闪烁频率为6时,AC2内部接触器驱动故障。重启AC2任然报此故障需更换AC2变频器。

闪烁频率为7时,AC2变频器内部检测到过温故障。

闪烁频率为8时,CAN-BUS总线故障。现在运行的变桨系统没有使用AC2的CAN-BUS总线。故障灯一直亮,超级电容电压低。未出现该故障时,主控已近报超级电容高电压故障,更换充电器后,故障自动消失。

变桨逆变器OK信号以规律的脉冲从变桨逆变器AC2的A3和A4端口,引线到A10的X4a:7、8两个端口,将结果输入到A2模块 KL1104的1号端口,端口指示灯会有规律的闪烁,最后传递给BC3150。变桨逆变器AC2本身具有强大的自我诊断功能,它的微控制器实时监视AC2的工作情况。“看门狗”电路,输出输入电流、电压、内部接触器驱动、逆变器温度、变桨电机温度、启动过程报警、旋编故障等外部或者内部信号有任何异常时,AC2的微控制器就会报出逆变器OK信号丢失。

4.2.3 主副旋编相差大故障

旋编是检测变桨叶片在执行各种命令的时候,会引起主副旋编相差大。报此故障一般是旋编线松动引起的,由于整个变桨系统都随着风机叶片的转动而同步转动,长时间的运行,会使扎带松动,从而引起主副旋编相差大。在处理此故障我们首先是进行插线,如果线路没有松动,进一步查旋编线与电路板的接头和与变桨电机的接头。

在进行故障维护时候,我曾经处理过这样的一次故障,就是人为的照成的破坏,在用扎带扎紧的地方,由于工作人员需要进入轮毂进行其他工作,许多工作人员就直接踩到扎带上进入轮毂,由于扎带比较硬,加上旋编线就外面一层薄绝缘皮进行保护,很容易被鞋子与固定支架进行挤压,导致破裂。可能起初没有故

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障显示,但是,当高速旋转时候,可能会引起旋编线的摩擦。导致旋编线与轮毂支架接触,形成信号干扰,报此故障。

本节主要是进行我亲自处理的三个故障进行详细解释,总结了出线故障的现象,最直观的是风机停机。另外对故障维护操作,进行论述。当然,可能各个项目处理的方法有所不同。但是,原则就是先进行故障文件的查询,了解真正的故障点,最初的故障信息,而不是面板上没有刷新的故障记录。查找到故障根源进一步对故障进行分析,掌握其工作原理与其他元器件的联系,全面考虑引起故障的因素。进一步对线路的查询,是不是接头虚接,接地干扰,线路松动等,然后,对检测模块进行检查,最后,对元器件的更换。当然在工作当中,也可能到轮毂内打开变桨柜就能够看到故障的原因,比如说某个继电器跳闸,就可以先看看线路,有没有断路,进行闭合运行。

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第 5 章 小结

本文从风能的发展展开论述,主要是对金风兆瓦机组Vensys变桨系统变桨运行调试以及变桨故障处理进行讨论。

风机的控制系统是风机的重要组成部分,它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能的捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务。它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统几部分组成。其中变桨控制系统与主控系统配合,通过对叶片的节距角的控制,实现最大风能捕获以及恒功率运行,提高了风力发电机组的运行灵活性。目前看来,变桨控制系统的叶片驱动有液压和电气两种方式,电气驱动方式又有采用交流电机和直流电机两种不同方案。在金风兆瓦产品当中主要是采用400VAC,50Hz交流电机驱动。由箱变直接经过主控进入机舱,然后经过滑环送到变桨柜进行工作。

风机的各种故障就是通过许多检测模块的相互检测,使各部件都能稳定运行,是风机平稳的运行的重要保证。

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