XE82-2000風機變槳驅動故障與排除

王志陽

（福建省福能新能源有限責任公司，福建莆田 351100）

XE82-2000風機變槳驅動故障與排除

王志陽

（福建省福能新能源有限責任公司，福建莆田 351100）

分析風電場湘電XE82-2000風機的多發(fā)性變槳驅動故障，即驅動過溫問題，提出降低故障發(fā)生率的方法，確保風機正常運行。

XE82-2000 風機；變槳；驅動；過溫

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.15

0 概述

漳州某風電場共有44臺風機，裝機容量88 MW，所用機型均為湘電風能。其中I期24臺采用XE82-2000，II期20臺采用XE93-2000。XE82-2000變槳驅動采用的是ABB DCS800，風機變頻器采用的是ABB ACS800-87LC；XE93-2000變槳驅動采用的是艾默生MP75A4R，風機變頻器采用的是陽光WG 2000KFP-V312。XE82和XE93均是一種3葉片、直驅型、可變速、可變槳控制的風力發(fā)電機。機組采用電力變頻器將交流電整流成直流電，再將直流電逆變成與電網(wǎng)頻率一致的交流電并入電網(wǎng)。風機通過調整葉片的角度在低風速時捕捉最大風能，在風速太高時去掉超出額定功率部分的風能。每個葉片都是通過一套由直流伺服電機組成的電氣執(zhí)行系統(tǒng)來控制的，變槳驅動的作用是根據(jù)主控PLC給的指令來控制直流伺服電機的轉速和轉向，使槳葉達到預定的位置。

1 故障現(xiàn)象

隆教一期24臺風機變槳驅動采用的是ABB DCS800，內部裝有2個散熱風扇對驅動內部（主要是直流模塊）進行散熱，如果散熱風扇因某種原因未運行時，將導致變槳驅動過溫，尤其是在大風天氣，槳葉頻繁變槳，變槳驅動直流模塊產生大量熱量不能及時排出，使驅動內部熱量聚集，溫度迅速升高至過溫造成停機，在風速過高的情況下，因人員無法登機處理，可能造成風機停機幾個小時甚至十幾個小時，不僅會造成風電場的發(fā)電量損失，還影響風力發(fā)電機組的安全與穩(wěn)定運行。

2016年8月至今，有據(jù)可查的一期變槳驅動故障中，有70%～80%是由于驅動散熱風扇未運行引起的（如 1#，7#，9#，17#，20#，24#等）。這幾臺風機發(fā)生變槳驅動故障停機時，經(jīng)過登機查看變槳驅動液晶顯示板的故障代碼都是“504”即“變槳驅動過溫”，檢測變槳驅動實際溫度確實過高，檢查散熱風扇有的在運行，有的未運行，但是常常在排查中又突然運行起來。復位和排除變槳驅動故障后，啟動風機，有的風機幾天后再次報警此故障發(fā)生，有的當天就報。

2 故障分析

檢查變槳驅動散熱風扇的控制回路，散熱風扇無外部溫控開關控制、不受變槳驅動控制，220 V電源不經(jīng)過任何中間設備直接接到散熱風扇電源端子，即變槳驅動散熱風扇的啟停未受外部控制。拆解散熱風扇后，發(fā)現(xiàn)電機繞組內設置了熱保護器（UP62-120C）,當散熱風扇內部短路、軸承卡澀、堵轉、長時間運行或葉片被異物卡住時，則導致散熱風扇電機內部溫度升高。在溫度超過熱保護閥值時，熱保護器動作切斷電源回路，散熱風扇停止運行。待散熱風扇電機內部溫度降到閥值以下時，電源回路再次接通，散熱風扇繼續(xù)運行。

這種熱保護器事實上更增加了故障率和故障的排查難度，因為故障后，經(jīng)常是待維修人員登上風機時，散熱風扇內部溫度已經(jīng)降到閥值以下，散熱風扇已恢復運行。再者，變槳驅動工作時內部溫度已經(jīng)很高，散熱風扇本身就處在高溫環(huán)境中，熱保護是否有必要、閥值是否合理等，都值得商榷。檢查處理的幾臺變槳驅動過溫的散熱風扇，并未發(fā)現(xiàn)卡澀、異響、堵轉等引起風扇電機內部過溫的異常現(xiàn)象。因此，熱保護器在這種工作環(huán)境并不具有長期穩(wěn)定的可靠性（圖1）。

3 解決措施和建議

風機塔基控制柜、機艙控制柜、輪轂控制柜等都用到散熱風扇（三者一致，不帶內置熱保護器），為此，對比輪轂控制柜門的散熱風扇和變槳驅動的散熱風扇參數(shù)，見表1。

表1 輪轂控制柜門與變槳驅動的散熱風扇參數(shù)對比

通過對比發(fā)現(xiàn)，電氣參數(shù)及尺寸基本一致，可以考慮將變槳驅動散熱風扇換成控制柜門風扇，這樣做有3點好處。

（1）方便故障排除，如若風扇故障則可以很直觀的判斷出來。

（2）避免因散熱風扇熱保護器的誤動作引起變槳驅動故障而造成停機，減少發(fā)電量的損失。

（3）統(tǒng)一了備件型號，方便后期管理。

4 結論

變槳驅動是風機變槳系統(tǒng)中的核心設備，一旦發(fā)生故障，風機就不能正常變槳，同時緊急變槳系統(tǒng)介入使槳葉收到限位位置，因此頻繁的變槳驅動故障，對緊急變槳后備電源的使用壽命也會產生影響。變槳驅動故障的類型有很多種，“驅動過溫”是在現(xiàn)場比較常見及多發(fā)的一種故障。通過對該故障進行深入分析，找到發(fā)生原因，采取有效的防范措施，不僅對其他類型的變槳驅動故障排除有所幫助，對風機的故障的處理也有參考意義。

TH17

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〔編輯 王永洲〕