1.5MW風力發電機組偏航液壓係統故障分析及處理
技術交流
作者：白中狀
摘要：文章主要對1.5MW風力發電機組偏航係統故障中經常出現的液壓係統故障的原因進行了闡述，通過對偏航係統故障產生的原因加以分析，提出了相應的解決措施，為以後更準確地分析、診斷、處理風力發電機組偏航係統故障問題提供解析參考。
關鍵詞：風力發電機組；偏航係統；液壓係統；故障分析；故障處理 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM315 文章編號：1009-2374（2015）21-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.043
流動的空氣形成了風，風是由風向和風速確定的。風作為自然界的產物，具有不確定性、間歇性、隨機性等特點，風向總是在不斷的改變。風力發電機組偏航係統的主要作用就是要完成風機葉輪始終正對風向的功能，充分利用風能，提高發電效率。因此，偏航係統是水平軸風力發電機組控製係統的重要組成部分，對風力發電機組安全、穩定、高效地運行有著十分重要的作用。仙人洞風電場設計共安裝風力發電機組33台，單機容量1.5MW，總裝機容量為49.5MW；電場風機投運一年多來，出現多台風機頻發偏航液壓係統故障造成風機停機事件，在造成電量損失的同時也給電場安全、穩定、高效運行帶來不利影響。
1 偏航係統的構成及原理
金風1.5MW機組偏航係統主要由3個偏航驅動機構、一個經特殊設計的帶外齒圈的四點接觸球軸承、偏航保護裝置以及一套偏航刹車機構組成。當風機需要偏航時，在機艙外後部的兩個互相獨立的傳感器—風速儀和風向標檢測到風速和風向的變化，PLC根據風速儀和風向標采集的數據計算風機與風向的偏差，然後啟動偏航電機，偏航係統工作，使風機對風。對風後，偏航刹車製動，使風機處於對風位置。
2 液壓係統
液壓係統是為偏航刹車機構提供動力源，由液壓站和液壓油路組成。仙人洞風電場1.5MW風機中使用的是哈威的液壓係統。液壓泵電機額定功率為0.25kW，額定轉速為1320轉/分，三相交流690V/50Hz供電，控製電壓24VDC，工作壓力150～160bar；偏航餘壓20～30bar。
液壓係統偏航控製回路主要通過提供和釋放工作壓力控製偏航製動器的製動和釋放。偏航製動器是活塞式，作用在塔頂的刹車盤上，在風機正常運行及機組停機時，製動器處在最大壓力下，阻止機艙的轉動；在機組偏航對風、偏航側風時，液壓係統將偏航製動器壓力釋放，但同時保證偏航製動器內留有較小的製動壓力存在，使偏航驅動係統在較小阻力下工作，保證機組偏航時整機平穩無衝擊，此部分功能通過係統偏航控製回路中換向閥及溢流閥的工作來實現；當需要解纜時，液壓係統將偏航製動器壓力完全卸掉，以防止在較長的一段時間內偏航製動器摩擦片不必要的磨損，此部分功能通過係統偏航控製回路中換向閥的工作來實現。
壓力繼電器用來監測液壓站係統壓力。當係統壓力降低到設定值150bar時，壓力繼電器發訊給控製器，控製器發出指令液壓泵開始工作建壓，直到係統的壓力達到係統最高壓力設定值160bar時，壓力繼電器發訊給控製器發出指令，液壓泵停止工作。壓力繼電器輸出的為開關信號。最高壓力設定值可通過旋動頭部螺栓調整，順時針旋轉壓力設定值增大，逆時針旋轉壓力設定值減小。
3 故障分析及處理
故障名稱：
error_hydraulic_working_time：建壓超時故障
error_hydraulic_motor_feedback：液壓站電機反饋丟失故障
error_hydraulic_oil_level：液壓液位低故障
壓力繼電器-105S4是一個帶有滯後特性的壓力繼電器。壓力繼電器的線接在常閉觸點上，空氣開關-105Q2始終閉合（除非人為打開或過負載跳開）。當風機的壓力係統無任何故障時，當係統壓力低於140bar時，壓力繼電器-105S4的觸點閉合，模塊-119DI9的8號插線端子由0V變成24V，即輸入信號hydraulic activte pump由低電平變成高電平，模塊-120DO1的4號插線端子的hydraulic yaw system enable信號為高電平信號，輸出直流24V，繼電器-106K4的線圈得電觸點吸合，