風(fēng)力發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)維修思路和方法

劉國睿　楊春

摘 要：風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境惡劣，長時(shí)間伴隨著高溫、振動(dòng)運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電機(jī)比火電或水電機(jī)組故障率高，維護(hù)難度大，不少風(fēng)電機(jī)組的故障又毫無經(jīng)驗(yàn)可循，因此對風(fēng)電機(jī)組的維修首先應(yīng)該從方法上進(jìn)行一個(gè)歸納，以點(diǎn)帶面。本文主要針對風(fēng)機(jī)故障概率最高的電氣控制系統(tǒng)做維修分析，參考的機(jī)型是東方風(fēng)電生產(chǎn)的FD-93H雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及DF110-2500型永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場運(yùn)維；風(fēng)力發(fā)電機(jī)維修；故障診斷

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電氣故障占所有故障類型的80%以上，并且多數(shù)是在正常發(fā)電過程中發(fā)生的，停機(jī)后故障又消失了，因此尋找故障原因就花費(fèi)了大量時(shí)間，嚴(yán)重影響了故障處理效率。本文結(jié)合實(shí)際工作，探討了風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)故障的維修思路與方法。

一、故障處理思路

風(fēng)力發(fā)電機(jī)電氣故障，主要表現(xiàn)在電氣元件損壞失效，傳輸受到干擾，接觸不良等情況。這些故障的信息都是由主控系統(tǒng)報(bào)出的，風(fēng)電機(jī)組內(nèi)所使用的傳感器輸出都為標(biāo)準(zhǔn)的電壓電流信號，經(jīng)處理器采集換算成數(shù)值進(jìn)行邏輯判斷。

由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集機(jī)械、液壓、電氣為一體，其故障也是這三者的綜合反映，因此其故障主要出現(xiàn)在采集，傳輸和執(zhí)行環(huán)節(jié)。處理故障前通過逐級排查來定位故障所在的位置，才能找到問題的根本原因。

（一）先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)。這里的靜態(tài)不僅是停機(jī)，而是讓系統(tǒng)斷電進(jìn)行檢查，動(dòng)態(tài)則是讓系統(tǒng)運(yùn)行。如果馬達(dá)斷路器跳閘后試送成功，則需考慮斷路器所帶的電機(jī)是否存在堵轉(zhuǎn)情況；如果是空開跳閘后試送成功，則考慮后方器件輸入輸出在運(yùn)行過程中是否會(huì)發(fā)生的狀態(tài)變化，狀態(tài)改變后引起過載或短路故障，例如溫控器、壓差開關(guān)、壓力傳感器等。

（二）先易后難，逐級排查。故障分析時(shí)，先從簡單的部分開始檢查是最節(jié)約時(shí)間和精力的。雖然風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一套很復(fù)雜的系統(tǒng)，通過細(xì)分后可發(fā)現(xiàn)，其實(shí)是由不同功能的系統(tǒng)組成的，而且某些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單。例如先檢查柜外可通過目測觀察到好壞的部分，再使用萬用表檢查電氣回路內(nèi)部的故障；更換器件時(shí)先更換操作簡單，更換方便的，再換難換的器件，這樣可以顯著的提升效率，快速處理故障。

（三）分析PLC內(nèi)部故障數(shù)據(jù)。如今主流主控系統(tǒng)都有故障錄波功能，只要發(fā)生故障時(shí)主控PLC不斷電，主控就能記錄下故障時(shí)的風(fēng)機(jī)各種狀態(tài)。維修前，可以先通過筆記本電腦讀取發(fā)生故障時(shí)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析判斷故障點(diǎn)，做到精確定位，上風(fēng)機(jī)前就可以把備件和工具帶齊，上一次風(fēng)機(jī)就能解決故障，做到事半功倍。

二、故障診斷基本方法

風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障有些比較復(fù)雜，例如主控和變槳之間的交互信號，就涉及到滑環(huán)信號在主控和變槳系統(tǒng)間的走線，因此維修前，理解電氣原理圖是必須要做的功課。另外由于風(fēng)機(jī)內(nèi)器件采集信號多樣，也可以利用多種儀器儀表對相關(guān)信號進(jìn)行分析，以此來判斷故障點(diǎn)。故障診斷基本可分為以下幾種方法：

（一）觀察法。若是元器件故障，可以查看相關(guān)器件上的故障指示燈或故障代碼LED燈，通過閱讀說明書或故障代碼表，確定具體故障。如果是斷路器跳閘故障，首先要觀察是否有器件外觀有灼燒痕跡，通過看外殼、聞氣味來判斷那個(gè)器件的故障，不過此方法僅作為初步檢查手段，一般還需要和其他方法配合判斷。

（二）原理分析法。根據(jù)電氣原理圖，可以從邏輯上分析各點(diǎn)電壓特性，如電源來自于哪里，經(jīng)過了那些器件，繼電器動(dòng)作后是否有連鎖動(dòng)作或者互鎖動(dòng)作，再通過表測法測量、分析、比較從而確定故障點(diǎn)。

（三）信號模擬法。在判斷是否由于器件本身原因引起的故障時(shí)，可使用短接直流24V模擬輸入的數(shù)字量信號，通過上位機(jī)或萬用表來判斷元器件的好壞。有條件的，還可以使用信號發(fā)生器等儀器儀表來模擬輸入的模擬、脈沖信號，然后進(jìn)行分析和解讀，提高處理故障的效率。

（四）表測法。利用萬用表測量輸入輸出，可以初步判斷器件的好壞。如果是短路引起的故障，將系統(tǒng)斷電后需要測量故障點(diǎn)電阻；如果是信號故障，則需要測量電壓電流等信號。針對特殊的信號，例如脈沖信號、方波信號、電容充電器充電電流等無法使用萬用表測量時(shí)，還可以利用示波器、電流表等儀表進(jìn)行測量、分析和對比

從電氣原理上來看，各個(gè)器件常開點(diǎn)都會(huì)有一個(gè)互鎖的常閉點(diǎn)作為反饋信號，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)動(dòng)作了，則主控會(huì)報(bào)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的故障信息。但是我曾遇到多次安全鏈無緣無故斷開的故障，然而檢查電路上所有器件均未發(fā)現(xiàn)問題。此故障在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)隨機(jī)出現(xiàn)，頻率大約為2天1次。對于這種情況，因?yàn)楣收宵c(diǎn)多且為瞬發(fā)性，使用表測法很難找到故障點(diǎn)，所以還需要其他的方法來查找故障。

（五）替換法和比較法。替換法是用規(guī)格相同、性能良好的電器元件或某一電路（整個(gè)電路板）代替某個(gè)電器元件或某個(gè)環(huán)節(jié)，從而確定故障點(diǎn)和原因。無論是風(fēng)機(jī)維修還是其他設(shè)備維修，替換法都是一種常用方法。只要能明確故障的范圍，用備件替換損壞的壞件，逐步排查，不僅能進(jìn)一步縮小范圍，也是縮短故障停機(jī)時(shí)間最有效的方法。

配合替換法判斷故障的，還有比較法。在正常的機(jī)柜里換上懷疑有故障的器件后，觀察故障是否重現(xiàn)；或者將好的器件換在故障柜內(nèi)，觀察故障是否消除，這樣相互比較來排除故障。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)維修前，可以先花一點(diǎn)時(shí)間分析故障錄波數(shù)據(jù)，對故障原因進(jìn)行預(yù)判，力爭去一次風(fēng)機(jī)就解決問題。維修過程中思路要清晰，將多種診斷方法和檢測手段結(jié)合起來，快速定位故障?，F(xiàn)場維護(hù)結(jié)束后，應(yīng)認(rèn)真填寫維修記錄，列出更換器件清單，建立易壞件的備件清單、維護(hù)臺賬，使未來再次處理相同故障時(shí)有據(jù)可查，提高維修效率。