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(jìn)新能源發(fā)展的措施。與此同時，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)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(tài)響應(yīng)快，以及機(jī)組緊急停機(jī)后重啟迅速等優(yōu)勢，在大功率機(jī)型中應(yīng)用越來越成熟。液壓變槳及控制程序比較復(fù)雜，液壓變槳控制系統(tǒng)一般由國外供應(yīng)商提供?？梢?，研究基于液壓變槳原理及故障診斷方法是當(dāng)前需要解決的問題。

關(guān)鍵詞：液壓變槳;原理;故障診斷方法

1液壓變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

液壓變槳又稱電—液伺服變槳系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)主要由液壓泵站，控制閥塊、蓄能器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其中電動液壓泵為工作動力，液壓油為傳遞介質(zhì)，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?yōu)闃~的圓周運動來實現(xiàn)槳葉的變槳距。

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

電機(jī)泵組：將電能轉(zhuǎn)化為壓力能;并把壓力油輸送到液壓系統(tǒng)。

泵站閥組：控制系統(tǒng)最高壓力;控制系統(tǒng)供壓和泄壓。

冷卻系統(tǒng)組件：循環(huán)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(tǒng)將壓力能供給油缸，驅(qū)動油缸伸出和縮回;油缸活塞桿連接葉片端，可以直接驅(qū)動葉片進(jìn)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(tǒng)原理

GW171/6450變槳控制柜由兩部分組成，位于機(jī)艙的機(jī)艙變槳柜，作為變槳電控系統(tǒng)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(zhí)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(lán)色線條為變槳內(nèi)部通訊，通過滑環(huán)連接機(jī)艙與輪轂變槳柜，利用powerlink通訊協(xié)議，且行成冗余環(huán)網(wǎng)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(jī)艙變槳柜，后續(xù)690V轉(zhuǎn)400V后，電源都是從塔底供給;紫色線條表示通訊線，機(jī)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(fā)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(jìn)油，油缸大腔出油，蓄能器為系統(tǒng)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(jìn)油，油缸小腔出油，采用差動回路，油缸小腔出油，經(jīng)由電磁閥316/368后，流向油缸大腔，差動回路，可以節(jié)省對蓄能器油液的需求量，減少主泵的啟次數(shù)，液壓變槳油路。

3液壓變槳系統(tǒng)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(dǎo)致;油泵出口短路斷裂;油泵電機(jī)跳閘。

3）排查思路：遠(yuǎn)程拷貝主控故障文件，查看傳感器數(shù)據(jù)是否跳變，故障文件中是否存在電機(jī)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(jī)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(shè)置為20A;漏油，可配合油位計排查。

4）風(fēng)機(jī)故障現(xiàn)象描述：2020年12月02日#62機(jī)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(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2號葉片位置傳感器反饋的數(shù)據(jù)與位置給定數(shù)據(jù)存在偏差。

根據(jù)2號葉片位置數(shù)據(jù)分析，葉片A缸和B缸反饋位置數(shù)據(jù)一致，說明位置數(shù)據(jù)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(xiàn)偏差較大概率是2號葉片液壓動力回路出現(xiàn)問題，查看B文件中的變槳系統(tǒng)壓力發(fā)現(xiàn)故障前變槳系統(tǒng)壓力下降嚴(yán)重導(dǎo)致供油壓力不夠，變槳系統(tǒng)壓力變化。海卓變槳系統(tǒng)壓力是機(jī)艙變槳系統(tǒng)的18.1壓力傳感器反饋而來，導(dǎo)致壓力不足的原因是動力泵出現(xiàn)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(jī)艙液壓回路。

4故障處理措施

維護(hù)人員到達(dá)機(jī)組后檢查，就地測試液壓動力泵后發(fā)現(xiàn)2號動力泵聲音異常，拆開電機(jī)和泵后，發(fā)現(xiàn)泵本體漏油，現(xiàn)場人員拆卸泵體，檢查電機(jī)和泵體連接處發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸有磨損，需要更換新的電機(jī)，由于現(xiàn)場作業(yè)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(jìn)行更換，次日項目部出海攜帶新的油泵電機(jī)出海進(jìn)行更換，更換后現(xiàn)場人員就地測試，2號動力泵聲音未發(fā)現(xiàn)異常，機(jī)組恢復(fù)正常運行。

結(jié)語

熟練的掌握風(fēng)電機(jī)組的基本運行原理，并能很好的了解各個設(shè)備性能，風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)靈活應(yīng)用方便、全面、實時的獲得風(fēng)機(jī)的運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，從而有效的監(jiān)控風(fēng)機(jī)的運行情況，為風(fēng)機(jī)的故障診斷提供較為有效的依據(jù)和支持。本文通過對風(fēng)機(jī)液壓變槳原理的介紹，SCADA系統(tǒng)實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析支撐，及時發(fā)現(xiàn)62號風(fēng)機(jī)變槳位置的異常情況的根本故障原因，避免發(fā)生風(fēng)機(jī)重大故障。

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