風電機組偏航電機頻繁過載故障淺析

風電機組偏航電機頻繁過載故障淺析摘要:目前,我國環(huán)境污染逐漸加劇,清潔的新能源發(fā)電是發(fā)展的必要措施,風力發(fā)電技術(shù)作為其中之一,必然會替代那些污染環(huán)境的煤炭發(fā)電。偏航系統(tǒng)作為風電機組的重要組成部分,它的性能好壞嚴重影響著機組的正常運行和使用壽命。本文對風電機組偏航電機頻繁過載故障作了闡述,從機械部件檢查、電氣配置、控制策略等三方面對風電機組偏航電機頻繁過載故障排查進行了論述。關(guān)鍵詞:風電機組偏航系統(tǒng)電機過載現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，國家的科技水平穩(wěn)固上升，但同時又伴隨著環(huán)保污染，人們對此也開始關(guān)注。與火力發(fā)電、核電等發(fā)電方式相比，風力發(fā)電獨特的性質(zhì)吸引了人們對風力發(fā)電的關(guān)注，在我國很多地方都有探索、規(guī)模的風力發(fā)電。但在實際的研究過程中，風力發(fā)電機組還不是非常成熟，有許多故障還會產(chǎn)生和解決困難較大，對風力發(fā)電機組性能的影響很大，降低了對風力資源的使用率。一、風電機組的簡介風電組件還包括驅(qū)動風輪，齒輪箱，發(fā)電機；其他風輪組件包括驅(qū)動葉片，輪轂，加固等零部件等；它們還具有驅(qū)動葉片齒輪旋轉(zhuǎn)、發(fā)電輪和機頭齒輪旋轉(zhuǎn)等多種功能，可以廣泛用于風輪發(fā)電。風電驅(qū)動電源系統(tǒng)包括一臺風電發(fā)動機組，支撐通風發(fā)電機的通風塔架，蓄電池并網(wǎng)充電驅(qū)動控制器，逆變發(fā)電裝置，卸荷器，并網(wǎng)充電控制器，蓄電池等。風電發(fā)電機組在發(fā)電過程中，必須保證其輸出頻率的恒定性。這不管是風機并網(wǎng)還是互補風光發(fā)電，都很必要。要保持風電頻率的恒定，一種辦法是保持發(fā)電機恒定的轉(zhuǎn)速，也就是恒頻恒頻運行的方式，因為發(fā)電機是由風力機通過傳動設(shè)備驅(qū)動的，所以這種方法無疑是要保持風力機的旋轉(zhuǎn)速度，這種方法會影響風能轉(zhuǎn)換的效率；另一個方法是發(fā)電機的轉(zhuǎn)速隨著風的變化，通過其他方法保證輸出電能頻率的恒定，即變速恒頻。二、偏航系統(tǒng)的作用風電機組偏航系統(tǒng)又稱對風裝置，其作用是當風速向方發(fā)生變化時，能夠迅速平穩(wěn)地向風方移動，從而使風輪獲得最大的風能。偏航系統(tǒng)為隨動系統(tǒng)，風向儀向plc傳送采集信號，并將其轉(zhuǎn)移到機艙柜內(nèi)的plc上，計算平均風向10分鐘，與偏航角度的絕對值編碼器進行比較，輸出指令驅(qū)動了四臺偏航電機(失電制動)，將其頭朝正對風方向調(diào)節(jié)，并記下當前的調(diào)整角度，將電機調(diào)整后停止并啟動偏航制。動作。風向標是一種感應(yīng)元件，它將風的變化通過電信號傳送到偏航電機控制回路處理器中，經(jīng)過比較，處理器向偏航電機發(fā)送順時或逆時針偏航的命令，以減少在偏航過程中產(chǎn)生的陀螺力矩，電機旋轉(zhuǎn)速度通過與同軸連接的減速器降低后，將偏航力矩用于回轉(zhuǎn)的大齒輪，帶動偏航向?qū)︼L輪的偏行。風，當對風完成對風時，電機失去了信號，電機也停止運行，偏航過程就結(jié)束了。三、偏航電機頻繁過載故障處理(一)、機械部件導致的故障偏航系統(tǒng)是風電系統(tǒng)的重要組成成分，偏航驅(qū)動鏈包括偏航電機，偏航齒輪箱，偏航小齒，偏飛大齒和偏航軸承，如何找到或降低偏航的機械故障，具體表現(xiàn)如下：1.定期檢查偏航齒和齒嚙間隙，具體參照各機型在出廠安裝時間隙，每半年為偏航軸承滾道手工注脂。偏航軸承在偏航過程中內(nèi)部沒有異響，偏航軸承的開齒潤滑正常，牙面無磨損；2.對偏航齒輪箱的潤滑油每年檢測，發(fā)現(xiàn)粒子、粘度和元素超標，應(yīng)及時更換；3.按照各機型的設(shè)計要求，定期對偏航剎車器的液壓進行檢查，確保偏航機組的負載不會大于設(shè)計要求，偏航壓力探測采用傳感器的壓力值和機械的壓力表(理論上，兩個讀數(shù)應(yīng)更接近于理論)，同時對高速壓力表的好壞進行驗證，以確定高速壓力表的好壞。軸壓力表與偏航壓力表互換(相同的壓力表)，主要是讀出偏航半壓值；4.對偏航齒和齒嚙合面的潤滑情況進行檢查，定期對偏航潤滑的廢油脂進行清理，涂抹新的油脂；5.偏航軸承還是導致故障的一個重要原因，它定期檢查偏航軸承和家用潤滑脂；6.定期檢查偏航剎車片的厚度，剎車片的厚度不超過2mm，及時更換機組偏航剎車盤均無銹蝕，油脂污染，情況好；制動盤表面堆積粉末，定期及時清理；7.偏航阻力過大，偏航壓力增加，可導致電機偏航負載過大，有可能發(fā)生過載；在偏航壓力較小的情況下，由于機艙保持過小，外載量太大可能被嚴重吹倒。因此，適當?shù)钠綁毫^載偏航分析是至關(guān)重要的。(二)、電氣元件導致的故障在偏航系統(tǒng)中，電氣部件是控制回路的重要組成成分，電氣部件的損壞還會導致偏航系統(tǒng)停止運行，不能正常工作。影響最多的有下幾類：1.偏航電氣回路主要是針對機組偏航返回路的接線和線路排查，包括：接線松動性否、連線是否可靠，有無露銅短路等檢查，電氣接線松動會導致偏航電機電達缺相而引起偏航電機保護開關(guān)跳閘報故障。2.偏航參數(shù)設(shè)置檢測偏航電機保護開關(guān)的整定值，根據(jù)偏航電機保護開關(guān)的整定值設(shè)置，在1.011.5倍的額定電流中均可滿足需求，即偏航電機保護開關(guān)的設(shè)置符合要求。3.偏航電機的尾風扇與偏航電機的剎車是同一個軸，在偏航電機的剎車釋放過程中，利用偏航齒隙和減速箱的轉(zhuǎn)動角度增大，使偏航尾風扇的轉(zhuǎn)動角度增大。既可以在不運行偏航電機的狀態(tài)下也可以手動撥動偏航電機尾部風扇一定角度。4.采用電能質(zhì)量測試儀分別對偏航電機的電流和電壓進行測量,根據(jù)采集數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行兩類方法對比分析:方法一,無風期時,機組手動偏航測量電流電壓;方法二,機組在有風狀態(tài)自動偏航和無風狀態(tài)手動偏航數(shù)據(jù)分析;5.偏航主回路接觸器使用的電氣和機械壽命也會引起故障,現(xiàn)場建立機組偏航系統(tǒng)臺賬,對接觸器批次進行更換。(三)、偏航控制策略導致的故障通常情況下,風機都處在自動偏航模式中,可以完成自動偏航動作,即風機能夠自動對風。當機組不在停機模式且偏航系統(tǒng)處于自動偏航模式時,根據(jù)風速的大小可以劃分出三個偏航區(qū)間,分別由5m/s和8m/s進行劃分。1.風速小于5m/s,在這個區(qū)間中,針對30秒平均風向、60秒平均風向、180秒平均風向,分別設(shè)定了三個對應(yīng)觸發(fā)自動偏航動作的風向限制值,為18°、13°、10°,當機艙與實際風向的差值大于設(shè)定值時,自動偏航觸發(fā)。2.風速小于8m/s且大于5m/s,在這個區(qū)間中,針對30秒平均風向、60秒平均風向、180秒平均風向,分別設(shè)定了三個對應(yīng)觸發(fā)自動偏航動作的風向限制值,為14°、7.5°、5.5°,當機艙與實際風向的差值大于設(shè)定值時,自動偏航觸發(fā)。3.風速大于8m/s,在這個區(qū)間中,針對30秒平均風向、60秒平均風向、180秒平均風向,分別設(shè)定了三個對應(yīng)觸發(fā)自動偏航動作的風向限制值,為13°、6.5°、5°,當機艙與實際風向的差值大于設(shè)定值時,自動偏航觸發(fā)。對機組的偏航策略進行Bladed仿真,考慮偏航系統(tǒng)的各種慣性環(huán)節(jié)、考慮軸承摩擦、風輪陀螺力矩等,獲取偏航系統(tǒng)運行狀態(tài)、電機輸出響應(yīng)以及齒面的扭矩。通過仿真并觀察,過小的偏航保持力矩會在電機剎車釋放后電機扭矩介入前的時間段造成機組的滑移和轉(zhuǎn)速過快的問題。通過查閱控制策略,在偏航壓力全釋放滿足要求后,松開偏航電機電磁剎車,并在0.5s后啟動偏航軟啟,偏航軟啟正常啟動3s后,偏航壓力狀態(tài)為半釋放狀態(tài)。機組在偏航過程中有至少0.5s無保持力矩狀態(tài)。對此問題分析研究,通過模擬實驗論證,對現(xiàn)場機組偏航策略電機電磁剎車釋放時間進行調(diào)整,解決機組在無保持力矩時的滑移,導致片阿紅電機啟動扭矩過大,同時對液壓系統(tǒng)控制策略也進行調(diào)整,與偏航控制策略相互銜接要保持統(tǒng)一,從而使得偏航電機過載故障能夠解決。三、總結(jié)綜上，由于偏航電機的風電組經(jīng)常發(fā)生過載故障，要充分提高風電組的性能，要認真分析各種可能引起故障的因素，研究者應(yīng)將風電組的偏航系統(tǒng)作為一項重要研究，對其機械部分磨損、偏航軸承的磨損、偏航液壓剎車系統(tǒng)，控制回路的電氣部分，控制戰(zhàn)略程度。在序等方面，要制定解決辦法，采取相應(yīng)的維修措施，確保風電