風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修的分析

歐亮

【摘 ?要】在風(fēng)電場(chǎng)組建檢修隊(duì)伍開始，往往不乏剛從學(xué)校走向崗位的畢業(yè)生，沒有見過風(fēng)電設(shè)備，同時(shí)更不具備對(duì)設(shè)備的檢修經(jīng)驗(yàn)。如何在短期內(nèi)完成對(duì)新員工的安全和檢修技能培訓(xùn)，使其短時(shí)間內(nèi)具備分析故障、處理故障的能力，是擺在檢修部門面前的一道難題。由于新機(jī)組運(yùn)行較穩(wěn)定，故障率較低，除了在實(shí)習(xí)期內(nèi)由師傅帶徒弟上機(jī)維護(hù)外，基本沒有更好的辦法讓新員工快速積累檢修經(jīng)驗(yàn)。鑒于此，本文主要分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;電氣控制系統(tǒng);檢修

中圖分類號(hào)：TM76 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、風(fēng)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修總框架

風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)就像人類的神經(jīng)與大腦一樣，要對(duì)其系統(tǒng)中的所有設(shè)備進(jìn)行感知、控制，達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)行的目的。風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是由專用模塊組成的具有通信功能的模塊，一般來說，這些模塊包括了PLC通訊、安全鏈、數(shù)字輸入DI/輸出DO、模擬輸入AI模塊等。其傳輸機(jī)制主要是經(jīng)過某種通信協(xié)定，將PLC主機(jī)命令、設(shè)施形態(tài)實(shí)施傳送，使電氣設(shè)施能夠在規(guī)定形態(tài)下運(yùn)行。在風(fēng)電機(jī)組體系內(nèi)，接到維護(hù)機(jī)組平安運(yùn)轉(zhuǎn)的核心回路是平安鏈回路，其回路由一些結(jié)點(diǎn)通過串接的樣式銜接產(chǎn)生，其中如果某個(gè)結(jié)點(diǎn)斷開，那么其平安鏈發(fā)送緊急關(guān)停的命令，此刻風(fēng)電機(jī)組則能以火速關(guān)停的樣式去防止平安事件的產(chǎn)生。在風(fēng)電機(jī)組報(bào)障礙以后，目前的當(dāng)場(chǎng)檢驗(yàn)辦法一般只是“治標(biāo)不治本”，特別是對(duì)一些新員工而言，未有對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢查的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)有關(guān)認(rèn)知也過于局限，缺乏對(duì)體系的整體、持續(xù)、綜合性的認(rèn)識(shí)。一般在障礙的預(yù)警列表內(nèi)，基本能夠直白地發(fā)現(xiàn)障礙的前、后次序并且數(shù)量會(huì)達(dá)到5～10條左右。而這對(duì)新職工來講增大了研習(xí)、試驗(yàn)部分的困難程度，因此應(yīng)當(dāng)在運(yùn)作中綜合化認(rèn)識(shí)且把握好有關(guān)的檢修技術(shù)，總結(jié)思路、豐富經(jīng)驗(yàn)。

2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)由交流柜、機(jī)艙管制柜、電氣柜、塔底管制柜、電氣滑環(huán)、傳感器、銜接電纜等組成，參照體系分為四個(gè)方面：主控、變槳、變流、電網(wǎng)級(jí)管制，由此去完成尋常運(yùn)轉(zhuǎn)、陣風(fēng)、極佳運(yùn)轉(zhuǎn)、功率、變槳距、安全維護(hù)管制等性能。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電控體系在硬件部分涵蓋三方面：塔底核心管制、機(jī)艙管制、變槳管制體系，各個(gè)管制裝備安置在對(duì)應(yīng)管制柜中：

3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修流程及對(duì)策

3.1、PLC檢查

在實(shí)際控制系統(tǒng)中，最為關(guān)鍵也是核心的部分是PLC，因此，進(jìn)行故障檢測(cè)的過程中，首先檢測(cè)PLC的情況。檢查其操作界面以及PLC工作情況，檢查是否存在死機(jī)情況。在內(nèi)部檢查過后，就需要對(duì)PLC的顯示進(jìn)行檢查，同時(shí)檢查PLC的外殼，看其是否存在過熱現(xiàn)象。

3.2、通訊檢查

當(dāng)檢查完P(guān)LC正常工作后，需要進(jìn)行第二項(xiàng)的檢查工作，即對(duì)控制系統(tǒng)通訊的檢查。若控制系統(tǒng)通訊存在故障，那么風(fēng)電機(jī)組中所有設(shè)備的狀況是無法檢測(cè)到的。通訊模塊的檢查主要包含：檢查模塊電源的實(shí)際運(yùn)行，各個(gè)組塊之間的接線是否準(zhǔn)確接好，通訊信息的輸入是否正確等等。

3.3、安全鏈檢查

在確認(rèn)通訊功能不存在故障的情況下，需要進(jìn)行第三項(xiàng)安全鏈回路的故障檢查。根據(jù)實(shí)際風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)原理，安全鏈回路控制著所有機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行。安全鏈回路檢查中，第一步需要對(duì)安全鏈模塊進(jìn)行檢查，看其是否正常工作，之后，才是對(duì)安全鏈軟件的檢查。如果安全鏈模塊存在故障，則實(shí)際信息是無法傳送的，后續(xù)檢查都是無用的。

檢查完安全鏈回路的模塊以及軟件后，在保證其正常運(yùn)行的情況下，根據(jù)實(shí)際電路運(yùn)行圖紙接線情況，對(duì)回路中的每一個(gè)安全結(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐一檢查，找出其中的故障信息，對(duì)故障進(jìn)行逐一排查，進(jìn)而進(jìn)行維修。大多數(shù)情況下會(huì)存在安全鏈信號(hào)傳輸中存在信號(hào)干擾，從而出現(xiàn)了故障問題。這就需要工作人員足夠的經(jīng)驗(yàn)對(duì)故障進(jìn)行分析排查。只有當(dāng)安全鏈回路中所有故障排除后，主體設(shè)備才能正常運(yùn)行。

3.4、各分系統(tǒng)設(shè)備檢查

在對(duì)主體設(shè)備的故障排查之后，進(jìn)一步對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的故障進(jìn)行排查。風(fēng)電機(jī)組的分系統(tǒng)中的主要設(shè)備有變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等等。在實(shí)際排查過程中，對(duì)這些設(shè)備的檢查需要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行故障排查。電氣回路檢查主要是針對(duì)控制回路以及動(dòng)力回路檢查。

控制回路的主要功能是檢測(cè)、控制以及信息反饋，其中通過傳感器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，針對(duì)傳感器傳遞的溫度、壓力、電流、電壓、電功率等信息進(jìn)行處理進(jìn)而診斷設(shè)備所處的實(shí)際狀態(tài)。通常情況下，傳感器中的電壓較低，但也存在特殊情況。在實(shí)際檢測(cè)中測(cè)量信號(hào)有的是電流有的是電壓，所以檢查檢修中，需要注意區(qū)分電流傳感器回路中的分壓電阻的實(shí)際情況，若更換傳感器，千萬不能忽略分壓電阻的更換。

控制功能主要是由PLC卡件發(fā)出24V控制信號(hào)，用弱電控制接觸器吸合和斷開以實(shí)現(xiàn)接通或斷開動(dòng)力電源的目的，達(dá)到自動(dòng)啟停電氣設(shè)備的作用。接觸器常見的損壞形式有，觸頭粘連，電磁線圈失效等，其結(jié)果均造成不能有效控制電氣設(shè)備，直至設(shè)備狀態(tài)參數(shù)超出正常的范圍而被測(cè)量信號(hào)檢測(cè)出來，報(bào)出故障。

反饋功能回路是對(duì)于一些帶有輔助觸點(diǎn)、漏電保護(hù)或過流保護(hù)的開關(guān)和接觸器，用來監(jiān)視、檢測(cè)這些設(shè)備的狀態(tài)，從而判定是否有過流、漏電等故障，這些信號(hào)一般是與PLC數(shù)字輸入的DI卡件形成的回路，通過常開、常閉邏輯判定被監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。DI模塊及回路使用相同的0V和24V的直流電壓而不是動(dòng)力電壓380V，如當(dāng)空開跳開后，連帶的輔助開關(guān)也跳開了，PLC的DI模塊由閉合變成斷開，使PLC捕捉到這些信號(hào)，并報(bào)出故障。

動(dòng)力回路主要有三相回路和單相回路，單相電壓主要有230V和380V兩種。不論是檢查接觸器還是接線端子檢查，在檢修過程中都要注意斷電和驗(yàn)電的安全事項(xiàng)。同時(shí)在上電前要注意檢查設(shè)備的相間及對(duì)地絕緣狀況，以免上電出現(xiàn)短路，損壞設(shè)備。在電機(jī)維修后，還要驗(yàn)明相序是否正確，避免電機(jī)反轉(zhuǎn)。

電氣設(shè)備的故障檢查第一步是針對(duì)故障的初步判斷結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙找出故障部位，針對(duì)故障部位進(jìn)行一一排查，先觀察是否存在明顯故障部位，若無，進(jìn)而排查是否存在跳閘、過載等情況存在，從而找到損壞部件進(jìn)行更換。倘若不沒有找到明顯故障信息，就需要檢查控制界面的實(shí)際情況，對(duì)檢測(cè)到的信息與正常工作信息相對(duì)比，推斷出可能發(fā)生故障的部位，在對(duì)其進(jìn)行檢查維修。倘若反饋信息正確，則需要對(duì)控制回路以及動(dòng)力回路中的部件進(jìn)行檢查。

總之，隨著風(fēng)電機(jī)組的不斷發(fā)展，機(jī)組的故障診斷技術(shù)也在不斷發(fā)展，各種診斷技術(shù)的相互融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)是保證故障診斷準(zhǔn)確有效的方向，成熟良好的診斷技術(shù)應(yīng)用在風(fēng)電機(jī)組中，必將推動(dòng)風(fēng)電事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙艷梅.基于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（11）：103-104.

[2]金曉航，孫毅，單繼宏，吳根勇.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)研究綜述[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2017，38（05）：1041-1053.

[3]顧軍民.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電氣控制[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（23）：170.

[4]常春永.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（06）：139-140.

[5]吳永強(qiáng).風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)快速檢修思路探索[J].科技視界，2015（25）：259+283.

（作者單位：五凌永順電力有限公司）