G58-850型風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障分析及處理

魏碩岐,李 云

(1.東北電力大學(xué),吉林 吉林 132012;2.吉林名門(mén)電力實(shí)業(yè)集團(tuán)公司,長(zhǎng)春 130033)

近幾年,大唐洮南風(fēng)電場(chǎng)及吉林省內(nèi)其他風(fēng)電場(chǎng)的同類(lèi)型 G58-850型風(fēng)機(jī)連續(xù)發(fā)生多起風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障。由于多方面原因,以往風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障需要委托設(shè)備制造廠家進(jìn)行處理,風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng),費(fèi)用也較高。針對(duì)這一情況,通過(guò)對(duì) G58-850型風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理深入分析研究,找出造成G58-850風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障頻發(fā)的根本原因,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定出詳細(xì)的自行修復(fù)方案,并對(duì)故障設(shè)備檢修整體過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。

1 G58-850風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

1.1 變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

G58-850型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為雙饋型液壓變槳機(jī)型,液壓變槳系統(tǒng)主要組成部分有油箱、油缸、液壓動(dòng)力泵、變槳蓄能器、液壓油管路、旋轉(zhuǎn)接頭、變槳推力桿、變槳軸承、三角法蘭及其他配件等。其中,變槳推力桿是動(dòng)力傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié),通過(guò)空心主軸與輪轂中的變槳機(jī)構(gòu)相連接,在空心主軸內(nèi)設(shè)有空心套筒,在空心套筒內(nèi)安裝有兩組特氟龍滑塊對(duì)變槳推力桿起到支撐和減震作用[1]。

1.2 變槳系統(tǒng)工作原理

G58-850型風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓變槳系統(tǒng)的工作原理為液壓蓄能機(jī)械傳動(dòng) 3個(gè)葉片同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械變槳。主要過(guò)程是電動(dòng)液壓泵提供工作動(dòng)力,液壓油作為能力傳動(dòng)介質(zhì),將能量存儲(chǔ)在蓄能器中,當(dāng)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出變槳指令時(shí),蓄能器釋放能量推動(dòng)變槳油缸活塞運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)變槳推力桿拖動(dòng) 3個(gè)葉片變槳機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)改變?nèi)~片槳距角完成變槳。

2 G58-850型風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障情況

2.1 變槳系統(tǒng)故障現(xiàn)場(chǎng)檢查

近年來(lái)發(fā)生的幾起 G58-850型變槳系統(tǒng)故障故障現(xiàn)象極為相似,均為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)發(fā)出800報(bào)文(變槳矩工作錯(cuò)誤)故障停機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)試變槳系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)比例閥工作異常,拆解檢查發(fā)現(xiàn)比例閥堵塞。堵塞物為變槳油缸特氟龍滑塊碎片,初步斷定為風(fēng)機(jī)變槳油缸損壞。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)變槳軸承內(nèi)部與變槳星聯(lián)接機(jī)構(gòu)相連法蘭盤(pán)的螺栓部分剪斷,變槳軸承、變槳油缸、及主軸內(nèi)套筒法蘭、變槳推力桿等部件損壞 (見(jiàn)圖1)。

2.2 全部風(fēng)機(jī)隱患排查情況

針對(duì)風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)故障頻發(fā)情況,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了逐臺(tái)檢查,通過(guò)排查發(fā)現(xiàn) 7臺(tái)風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)存在設(shè)備隱患,具體排查情況見(jiàn)表1。

3 故障原因分析

綜合故障設(shè)備的解體檢查和隱患排查情況進(jìn)行分析研究,最終判定導(dǎo)致液壓變槳系統(tǒng)故障原因?yàn)楣收巷L(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間均在 5年以上,主軸空心套筒內(nèi)對(duì)變槳推力桿起支撐和減振作用的特氟龍滑塊由于磨損嚴(yán)重,造成間隙超差 (標(biāo)準(zhǔn)間隙不大于0.50 mm)。由于特氟龍滑塊間隙超差,其對(duì)變槳推力桿的支撐與減振作用減弱,使得變槳推力桿振動(dòng)加劇并超標(biāo),造成特氟龍滑塊磨損超差進(jìn)一步加大。當(dāng)振動(dòng)幅度達(dá)到一定程度時(shí)主軸空心套筒內(nèi)法蘭損壞,變槳推力桿無(wú)中間支撐運(yùn)行,強(qiáng)烈振動(dòng)傳遞到變槳油缸和變槳軸承等部位,最終由于振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)導(dǎo)致變槳系統(tǒng)部件損壞。主軸空心套筒內(nèi)的特氟龍滑塊磨損嚴(yán)重間隙超差,與其材質(zhì)、安裝工藝、設(shè)備調(diào)試及設(shè)備運(yùn)行等情況有關(guān)。

圖1 變槳系統(tǒng)部件損壞情況

4 變槳系統(tǒng)故障修復(fù)

經(jīng)過(guò)技術(shù)研究與論證,最終確定自行加工所需要的風(fēng)機(jī)主軸內(nèi)空心套筒和專(zhuān)用工具,利用夏季枯風(fēng)季節(jié)自行對(duì) 7臺(tái)風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)缺陷進(jìn)行處理,及時(shí)消除設(shè)備隱患。風(fēng)機(jī)停運(yùn)后,將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至“Y”位置,導(dǎo)向桿位于右側(cè),鎖定輪轂雙側(cè)葉輪鎖,將槳距設(shè)置在 90°,使機(jī)艙于風(fēng)向成 90°,鎖定高速軸剎車(chē)盤(pán)T型鎖。在風(fēng)速不大于7 m/s時(shí)按以下方案及工藝流程進(jìn)行作業(yè)。

a.將液壓站“A203儲(chǔ)能壓力傳感器”接線WS285和“偏航剎車(chē)壓力傳感器”接線WS177A對(duì)調(diào),并測(cè)試液壓站工作正常。進(jìn)入“變槳距和制動(dòng)器”菜單,將槳距角設(shè)置在 85°,通過(guò)按觸摸屏微量調(diào)節(jié)槳距角,用 36桿式棘輪套筒將 M24螺栓式 90葉根鎖擰進(jìn)卡槽內(nèi)(帶螺紋處不能縮進(jìn)卡槽,以免葉片轉(zhuǎn)動(dòng)損壞螺紋,至使葉根鎖退不出來(lái))。進(jìn)入輪轂的人員應(yīng)同控制觸摸屏的人員直接通信,輪轂內(nèi)的操作人員隨時(shí)向控制觸摸屏的操作人員發(fā)出指令,控制觸摸屏的操作人員應(yīng)向輪轂內(nèi)的人員請(qǐng)求確認(rèn),確認(rèn)后方可執(zhí)行。其他人員應(yīng)遠(yuǎn)離緊急按鈕。

表1 風(fēng)機(jī)變槳系統(tǒng)隱患排查情況統(tǒng)計(jì)表

b.拆掉軸承蓋6個(gè) M6螺釘,松開(kāi)超級(jí)螺母內(nèi)的螺栓,退出超級(jí)螺母和墊片,拆掉變槳軸承上的 8個(gè)M12螺栓,從變槳桿上退出變槳軸承,并拆掉三角法蘭和空心軸的連接法蘭盤(pán)。

c.將槳距角變到 0°位置,迅速泄掉液壓站壓力并按下急停按鈕。此時(shí)應(yīng)有2名人員進(jìn)入輪轂內(nèi)工作(未泄掉液壓站壓力,不得進(jìn)入輪轂工作,輪轂內(nèi)應(yīng)有足夠照明)。

d.拆掉導(dǎo)向桿蓋上的 4個(gè) M12螺栓,將導(dǎo)向桿從三角法蘭滑塊抽出,將空心軸從三角法蘭內(nèi)退出,此時(shí)三角法蘭和空心軸會(huì)下沉,輪轂內(nèi)人員應(yīng)做好防止碰傷的安全措施。拆掉上部2個(gè)葉片的擋板螺栓,將擋板拿出輪轂外,拆掉軸支撐 8個(gè) M12螺栓,將其從空心軸上退出。松開(kāi)導(dǎo)向桿側(cè)三角法蘭與葉片拉桿連接處 M36自鎖螺母,三角法蘭側(cè)自鎖螺母拆掉,葉片側(cè)自鎖螺母松開(kāi)1/2。把三角法蘭側(cè)連桿萬(wàn)向軸從螺桿中頂出。用1根2米長(zhǎng)的繩索穿進(jìn)三角法蘭上方90°鎖孔內(nèi)系好,外面固定在輪轂環(huán)形支架處,松開(kāi)三角法蘭與上部葉片拉桿連接處M36自鎖螺母,三角法蘭側(cè)自鎖螺母拆掉,葉片側(cè)自鎖螺母松開(kāi)1/2。把三角法蘭側(cè)連桿萬(wàn)向軸從螺桿中頂出。緩慢放開(kāi)繩子,將三角法蘭放倒。將空心軸從缸套中抽出,將缸套法蘭8個(gè)M8的螺栓卸下來(lái),將缸套從主軸內(nèi)抽出。

e.清洗空心軸、變槳軸承、軸支撐、三角法蘭等部件,檢查有無(wú)劃痕、銹蝕、磨損,如有問(wèn)題應(yīng)更換新部件。

f.回裝順序與拆解順序相反,注意各螺栓的力矩,安裝前空心軸、軸支撐、變槳軸承、導(dǎo)向桿等處應(yīng)涂抹 SKF潤(rùn)滑油脂,全部安裝完畢后應(yīng)測(cè)量空心軸與軸支撐間隙、導(dǎo)向桿與滑塊間隙是否合格。

g.更換工作結(jié)束后,拆除安全及技術(shù)措施,然后啟動(dòng)液壓站,進(jìn)行風(fēng)機(jī)變漿測(cè)試,測(cè)試通過(guò)后啟動(dòng)風(fēng)機(jī),投入運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著大規(guī)模風(fēng)電開(kāi)發(fā)并網(wǎng),早期建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)營(yíng)壓力也將日益加大,采用新技術(shù)、新手段、新方法、新工藝降低運(yùn)行成本,已成為風(fēng)電企業(yè)擴(kuò)大利潤(rùn)空間以及促進(jìn)發(fā)展的有力支撐。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá)到一定運(yùn)行年限,其設(shè)備及部件發(fā)生疲勞損壞是必然的,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和設(shè)法消除由此所造成的設(shè)備隱患,是保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的唯一有效途徑。

[1]姚興佳,宋 俊.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用 (第 2版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.