基于液壓變槳原理及故障診斷方法

楊洋

摘要：近年來，世界各國均出臺了一系列促進新能源發展的措施。與此同時，科學技術不斷進步，風力發電的成本迅速下降，成為新能源大力崛起的重要推動力。槳距的控制方法有液壓槳距控制、電動槳距控制和電液槳距控制[。液壓變槳具有大功率、大扭矩、動態響應快，以及機組緊急停機后重啟迅速等優勢，在大功率機型中應用越來越成熟。液壓變槳及控制程序比較復雜，液壓變槳控制系統一般由國外供應商提供。可見，研究基于液壓變槳原理及故障診斷方法是當前需要解決的問題。

關鍵詞：液壓變槳;原理;故障診斷方法

1液壓變槳系統結構

液壓變槳又稱電—液伺服變槳系統，變槳系統主要由液壓泵站，控制閥塊、蓄能器與執行機構組成，其中電動液壓泵為工作動力，液壓油為傳遞介質，控制閥塊（比例電磁閥）作為控制元件，通過將油缸活塞桿的徑向運動變為槳葉的圓周運動來實現槳葉的變槳距。

液壓油箱：存儲液壓傳動系統所需足夠的液壓工作介質;為液壓傳動系統中的元件提供安裝位置;沉淀液壓工作介質中的污染物;逸出滲入液壓工作介質中的空氣;能有效地防止外界污染物的侵入;散發液壓傳動系統工作過程中產生的熱量。

電機泵組：將電能轉化為壓力能;并把壓力油輸送到液壓系統。

泵站閥組：控制系統最高壓力;控制系統供壓和泄壓。

冷卻系統組件：循環冷卻液壓站中的液壓油。

變槳油缸：變槳油缸通常包含油缸和位移傳感器;液壓系統將壓力能供給油缸，驅動油缸伸出和縮回;油缸活塞桿連接葉片端，可以直接驅動葉片進行變槳動作;位移傳感器可以直接測量油缸的行程。

2液壓變槳系統原理

GW171/6450變槳控制柜由兩部分組成，位于機艙的機艙變槳柜，作為變槳電控系統的主站;二是位于輪轂的輪轂變槳柜，作為變槳從站，用來控制液壓元器件執行變槳動作，以及向輪轂測控柜供230V電源;黃色線條為ethernet通訊回路，作為外部通訊連接主控;藍色線條為變槳內部通訊，通過滑環連接機艙與輪轂變槳柜，利用powerlink通訊協議，且行成冗余環網通訊，在一根powerlink線閃斷后會自動切換到另外一根;紅色線條表示690V/400V、230V電源供給情況，目前690V電源由塔底直接供給機艙變槳柜，后續690V轉400V后，電源都是從塔底供給;紫色線條表示通訊線，機艙變槳柜與主控柜間利用DP通訊;綠色線條表示變槳的控制信號線，用來發送命令信號和收集反饋信號。

液壓站所有電磁閥得電，葉片鎖銷油缸縮回，比例閥工作在左位，油缸小腔進油，油缸大腔出油，蓄能器為系統提供變槳動力，充壓范圍250～260bar，液壓變槳油路。

液壓站所有電磁閥得電，葉片鎖銷油缸縮回，比例閥工作在右位，油缸大腔進油，油缸小腔出油，采用差動回路，油缸小腔出油，經由電磁閥316/368后，流向油缸大腔，差動回路，可以節省對蓄能器油液的需求量，減少主泵的啟次數，液壓變槳油路。

3液壓變槳系統主要故障診斷方法

1）故障描述：62號葉片B上位置傳感器2的位置跟蹤誤差超過2°，即變槳角速度跟蹤不上主控給定。

2）故障原因：YW_derating導致;油泵出口短路斷裂;油泵電機跳閘。

3）排查思路：遠程拷貝主控故障文件，查看傳感器數據是否跳變，故障文件中是否存在電機斷路器跳閘的警告;通過變槳手動模式，使用單泵建壓，查看壓力變化情況;登機排查更換傳感器線纜;檢查斷路器型號是否技改為MS165-25，整定值是否設置為20A;漏油，可配合油位計排查。

4）風機故障現象描述：2020年12月02日#62機組報出變槳葉片2油缸位置2故障。

5）故障原因分析：通過B文件分析變槳位置數據，發現2號葉片位置傳感器反饋的數據與位置給定數據存在偏差。

根據2號葉片位置數據分析，葉片A缸和B缸反饋位置數據一致，說明位置數據未跳變，可以排除位置傳感器及線纜和貝加萊模塊的問題，因此反饋位置和給定位置出現偏差較大概率是2號葉片液壓動力回路出現問題，查看B文件中的變槳系統壓力發現故障前變槳系統壓力下降嚴重導致供油壓力不夠，變槳系統壓力變化。海卓變槳系統壓力是機艙變槳系統的18.1壓力傳感器反饋而來，導致壓力不足的原因是動力泵出現異常、加載閥25.1、25.2、25.3異常、截止閥28.2位置不到位，海卓變槳機艙液壓回路。

4故障處理措施

維護人員到達機組后檢查，就地測試液壓動力泵后發現2號動力泵聲音異常，拆開電機和泵后，發現泵本體漏油，現場人員拆卸泵體，檢查電機和泵體連接處發現電機軸有磨損，需要更換新的電機，由于現場作業人員排查此問題到晚上21時，海里又無備件，需要從項目部取備件到海里進行更換，次日項目部出海攜帶新的油泵電機出海進行更換，更換后現場人員就地測試，2號動力泵聲音未發現異常，機組恢復正常運行。

結語

熟練的掌握風電機組的基本運行原理，并能很好的了解各個設備性能，風機SCADA系統靈活應用方便、全面、實時的獲得風機的運行數據和狀態，從而有效的監控風機的運行情況，為風機的故障診斷提供較為有效的依據和支持。本文通過對風機液壓變槳原理的介紹，SCADA系統實時監控及數據分析支撐，及時發現62號風機變槳位置的異常情況的根本故障原因，避免發生風機重大故障。

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