淺談金風(fēng)1.5MW安全鏈及改進(jìn)的探討

（華潤電力北方大區(qū)運維公司，山西 太原 030006）

淺談金風(fēng)1.5MW安全鏈及改進(jìn)的探討

劉貴星，張艷鋒，李杰

（華潤電力北方大區(qū)運維公司，山西 太原 030006）

風(fēng)能是目前一種新型的、綠色的能源，氣候的變化，全國各地霧霾加重，利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電日益受到人們的重視。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)尤其是風(fēng)電控制技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了飛快的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電逐步走上了功率大、重量輕、造價低、可靠性高的商業(yè)化發(fā)展道路，風(fēng)電機(jī)組中的控制系統(tǒng)中安全鏈作為機(jī)組的最高級別的保護(hù)可謂是風(fēng)電機(jī)組中重中之重了。

風(fēng)能；控制技術(shù)；安全鏈

風(fēng)電機(jī)組的安全系統(tǒng)，在行業(yè)內(nèi)稱為安全鏈，之所以稱之為安全鏈，主要是因為安全鏈?zhǔn)菍︼L(fēng)力機(jī)組造成致命傷害的故障點重點串聯(lián)起來，這些致命保護(hù)中的任何一個點斷開，機(jī)組將會進(jìn)入緊急停機(jī)以保護(hù)機(jī)組安全，所以叫做安全鏈了。本文主要針對金風(fēng)1.5MW機(jī)組中的安全鏈部分進(jìn)行闡述，并針對目前所用安全鏈中存在的一些問題，作一些改進(jìn)的探討。

1 金風(fēng)1.5MW安全鏈簡述

1.1 安全鏈的組成

金風(fēng)1.5MW中將緊急停機(jī)按鈕（塔底主控制柜）、發(fā)電機(jī)過速模塊1(19.6rpm)和2(20.8rpm)、扭纜開關(guān)、來自變槳系統(tǒng)安全鏈的信號、緊急停機(jī)按鈕（機(jī)艙控制柜）、振動開關(guān)、PLC急停、到變槳系統(tǒng)的安全鏈信號這些可能給機(jī)組造成致命后果危險點的信號串聯(lián)在一起連接到安全鏈繼電器中，一旦其中任何一個節(jié)點動作，將引起整條回路斷電，機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)過程，并使主控系統(tǒng)和變流系統(tǒng)處于閉鎖狀態(tài)。

1.2 安全繼電器的應(yīng)用

從圖1中可以看出，所有安全鏈中的硬件節(jié)點均最后連接到安全繼電器中。

圖1 金風(fēng)1.5MW機(jī)組硬節(jié)點連接安全鏈繼電器原理圖

圖2 金風(fēng)1.5MW機(jī)組安全繼電器實圖

安全繼電器并非字面意義的“沒有故障繼電器”，而是發(fā)生故障時做出有規(guī)則的動作，它具有強(qiáng)制導(dǎo)向接點機(jī)構(gòu)，萬一發(fā)生接點熔接現(xiàn)象時也能確保安全，這一點主要是其與一般繼電器的區(qū)別，在金風(fēng)機(jī)組安全鏈回路中使用的菲尼克斯安全繼電器中可以看出以下幾點。

（1）A1、A2為繼電器電源A1 接24V+、A2接0V。

（2） S11-S10、S12為安全輸出的必要條件即安全鏈所有節(jié)點必須全部閉合。

（3）復(fù)位電路中，S33、S35為接入復(fù)位的條件，金風(fēng)機(jī)組中有塔底主控復(fù)位、機(jī)艙復(fù)位、通過PLC復(fù)位節(jié)點，三個節(jié)點并列接入安全繼電器，所有在安全鏈斷開復(fù)位時三個復(fù)位等級是一樣的。

（4）最后輸出電路中13、14節(jié)點以及23、24節(jié)點到普通繼電器122K2、122K3，通過這兩個繼電器的節(jié)點來向主控制器來反饋安全鏈?zhǔn)欠裾ｉ]合。

機(jī)組中為什么安全鏈斷開后，即使電路中安全鏈實際閉合了也必須通過復(fù)位才能使故障消除，這其實是使用了安全繼電器的在故障未消除或者故障未確認(rèn)前，設(shè)備是無法正常運轉(zhuǎn)的自我保護(hù)功能。

舉個例子而言，就是假如金風(fēng)1.5MW機(jī)組中對應(yīng)的安全鏈回路斷開了，即S11-S10、S12斷開，即使機(jī)組復(fù)位也不會13、14節(jié)點以及23、24節(jié)點閉合，如果安全鏈回路斷開了又馬上閉合了，此時安全繼電器已經(jīng)得到了反饋回路的閉合信號，但是也不會13、14節(jié)點以及23、24節(jié)點閉合，還必須進(jìn)行復(fù)位也就是安全繼電器自我保護(hù)中的確認(rèn)故障已經(jīng)消除，此時最終得13、14節(jié)點以及23、24節(jié)點才會閉合，安全繼電器在風(fēng)機(jī)安全鏈回路的應(yīng)用，大大地提高了機(jī)組的安全性能，尤其是對機(jī)組保護(hù)中致命的故障點。

2 金風(fēng)1.5MW安全鏈的改進(jìn)探討

從金風(fēng)1.5MW機(jī)組的安全鏈中的節(jié)點中有：機(jī)艙、塔底急停按鈕、發(fā)電機(jī)過速模塊1(19.6rpm)和2(20.8rpm)、扭纜開關(guān)、變槳安全鏈節(jié)點、振動開關(guān)、PLC急停這些點中的任何一個節(jié)點斷開都會導(dǎo)致安全鏈斷開，即去變槳122K2、偏航使能122K3繼電器失電，也就是說一方面控制變槳緊急停機(jī)而另一個控制點就是禁止偏航，換言之就是上述任何一個節(jié)點斷開就會導(dǎo)致機(jī)組緊急停機(jī)同時禁止偏航，這種控制邏輯也為機(jī)組的安全性埋下了隱患，在設(shè)計邏輯中發(fā)生過速、變槳安全鏈、振動等事件時，機(jī)組應(yīng)該緊急停機(jī)但是允許偏航的，這樣設(shè)計其實是為了在機(jī)組發(fā)生極端小概率事故下發(fā)生葉輪過速飛車事故時，也可以通過遠(yuǎn)程將機(jī)組側(cè)風(fēng)來降低轉(zhuǎn)速規(guī)避機(jī)組運行風(fēng)險。那么如何控制使得這一功能實現(xiàn)呢？

我們可以通過兩套安全鏈來實現(xiàn)以上功能：即將扭纜開關(guān)、塔底、機(jī)艙急停、等需要必須禁止偏航的信號節(jié)點定義為一級安全鏈，而其余節(jié)點定義二級安全鏈，兩者之間是共同具備安全鏈斷開后緊急停機(jī)功能，但是一級安全鏈斷開后是禁止偏航的，而二級斷開后是允許自動偏航的，我們可以設(shè)計成如圖3所示的電路圖。

從圖中可以看出除了凸輪類故障以及機(jī)艙、主控柜急停會導(dǎo)致偏航使能繼電器123K2失電會其余安全鏈中的節(jié)點均不會導(dǎo)致偏航使能繼電器失電，從而滿足了設(shè)計邏輯。

3 結(jié)語

安全鏈?zhǔn)仟毩⒂谟嬎銠C(jī)系統(tǒng)的硬件保護(hù)措施，采用反邏輯設(shè)計，本文主要針對金風(fēng)1.5MW機(jī)組安全鏈進(jìn)行了簡介，并對安全繼電器應(yīng)用在風(fēng)機(jī)中進(jìn)行了詳細(xì)說明，并從設(shè)計邏輯中發(fā)現(xiàn)了機(jī)組中存在的不足，并通過改進(jìn)避免了機(jī)組不安全因素的出現(xiàn)。

圖3 金風(fēng)1.5MW機(jī)組雙安全鏈原理圖

[1]金風(fēng)1.5MW機(jī)艙圖紙.

[2]金風(fēng)1.5MW變槳系統(tǒng)圖紙.

[3]金風(fēng)1.5MW電控原理.

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