变桨系统故障分析
金风1.5机组变桨系统分析
变桨系统主要元件故障原因及分析——AC2和NG5故障原因及分析******专业：电力系统自动化入职时间：2010-7-1部门：技术服务中心目录目录 (1)摘要 (2)一、变桨系统的作用 (2)（一）功率调节 (2)（二）气动刹车 (2)二、主要元器件的介绍 (3)（一）变桨逆变器AC2 (3)（二）充电器NG5 (3)（三）其他元器件 (5)三、控制原理 (6)（一）变桨原理框图 (6)（二）变桨原理介绍 (6)四、典型故障分析 (7)（一）变桨逆变器OK信号丢失故障分析 (7)1、变桨逆变器OK信号形成及检测过程 (7)2、变桨逆变器OK信号丢失原因 (8)（二）充电器NG5损坏原因分析及整改建议 (9)1、NG5充电器损坏原因 (10)2、整改意见 (11)五、结束语 (15)参考文献： (16)摘要本文通过对变桨系统的重要元器件的原理和变桨控制原理进行了简单的介绍，总结了充电器NG5和逆变器AC2发生故障的原因和解决方法，并且提出本人在现场进行维护工作时发现的一些缺陷和整改意见。
关键词：变桨系统逆变器AC2 充电器NG5 浪涌保护一、变桨系统的作用（一）功率调节变桨距控制是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法，变桨目的是通过控制桨距角，调节叶轮吸收风能的功率。
在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能的捕捉较多的风能，桨距角设定值设定在能够吸收最大功率的最优值，所以这时机组运行没有必要改变将距角，一般桨距角设定为零度附近，以便让叶轮尽可能多的吸收风能，此时空气动力载荷通常比在额定风速之上时小。
额定风速以上阶段变速控制器和变桨控制器共同作用，通过变速控制器即控制发电机的扭矩使其恒定，从而恒定功率；通过变桨调节发电机转速，使其始终跟踪发电机转速的设定值。
（二）气动刹车金风1500kW风力发电机组变桨系统是目前该系统唯一的停车机制，通过将桨叶迅速顺至停机位置来完成气动刹车。
主控的所有停机指令，包括普通停机，快速停机和紧急停机，最后都是通过总线发给变桨系统来执行。
风电场风机变桨系统故障分析与措施
风电场风机变桨系统故障分析与措施摘要：随着我国社会经济的发展，风力发电作为新能源利用的典范，近年来得到了迅速的发展，但是由于风电场设备相对复杂，因此风电场各项设备抗损坏能力较差，特别是风电场风机变桨系统的故障就是一个表现突出的问题。
本文对风力发电电动变桨和液压变桨常见故障进行了分析，并给出了解决问题的意见和建议。
关键词：风电场风机；系统故障；分析与措施引言我国社会经济的快速发展对于电力的生产提出了较高的要求，在传统能源相对不足的背景下，风电场的电力的生产可以满足社会对电力资源的需求，这也给风机变桨系统的安全正常运行带来了较大的压力。
1.风电场风机电动变桨系统常见的故障分析与处理（一）故障分析1.变桨电滑环故障分析在风力发电中，无论是风速过大还是过小，都会对供电机的工作产生不利的影响，但是我们使用变桨滑环之后，就能够通过信号指令让桨叶自动调整，使得桨叶不稳定的问题得到了很好的解决。
但实际具体操作中，风机变桨是在轮毂不间断旋转的情况下实行的，系统在离心力和交变负载的影响下，各个部件都承受了较大的脉动负荷，这就大大提高了故障的发生概率，常见的故障诸如接线不牢固和接触不良等问题。
2.后备电源故障分析后备电源在具体的运用中，也会出现一些不容忽视的问题，从而导致在风机控制系统紧急情况下不能正常的工作。
风机控制系统后备电源主要有铅酸蓄电池和超级电容两种形式，因为风电系统工作在恶劣的环境中，温度和湿度变化较大，外界的这些因素会对电池寿命和性能产生较大的影响，严重的还会造成蓄电池释放能效降低，这样一旦系统出现故障，后备电源的作用也无法发挥出来，从而造成整个设备陷入瘫痪。
3.变桨电气回路故障分析变频装置控制器是桨叶驱动程序运行的基础，如果变频装置损坏、电机运行功率不达标和接线不牢固，变桨电气回路就会发生故障，控制器出现故障时，主要表现为内部电气元件损坏失失效，关触点接触不良、控制器的输出信号不正常，当整个系统出现故障时，就会造成桨叶停止运行。
LUST 变桨系统旁路限位开关超时故障分析
LUST 变桨系统旁路限位开关超时一、基本信息启动风机，桨叶无法开桨，主控报出旁路限位开关超时故障。
3、故障分析导致报出此故障主要有两方面原因：1、有一只或者多只叶片在上次故障停机时未到达限位开关位置。
图1 限位开关回路出现叶片无法压到限位开关，可能 A 编码器角度已经变化，即编码器反应的角度已经不是叶片的实际位置了。
必须确保风机在停机时，叶片在 92.5°前压到限位开关。
如果风机未收到“风暴位置反馈”信号，则风机在启动时不会发出“旁路限位开关”信号，致使压到限位开关的叶片无法离开限位开关，或者是叶片压限位开关角度过小，当叶片变桨到 90°仍然无法离开限位开关。
2、有一只或者多只叶片无法变桨。
图2 驱动回路主控给变桨的三个信号异常：A、正常变桨信号（主电源 OK 信号、MITA 等系统的 103 信号）：当此信号=0 时，将开始电池收桨。
故障表现有：启机时，叶片脱开限位开关后，马上收桨；正常运行时，报错桨角不一致、跟踪设定值超速等；B、旁路限位开关信号：风机启动时，此信号将=1，其他时间均等于 0。
故障表现有：启机时，若=0，风机无法变桨；正常运行时，若=1（进行了短接），叶片无法启动电池收桨；禁止将此信号常置为一（短接），后果严重。
C、Rpm OK 正常信号：风机快速收桨时，此信号将=0，其他时间均等于 1。
故障表现有：启机时，若=0，叶片达到 90°后不再动作；正常运行时，若=0，叶片开始快速收桨。
4、处理方法1、检查编码器数值未跳变，三面限位开关已经压在挡板上，并且查看变桨控制器显示叶片压限位开关角度在 91.6±0.3°内，属于为最佳位置。
所以排除第一种可能。
2、在主控柜打上人工维护开关，进入轮毂用变桨控制器变桨，但无法变桨。
根据前面分析我们分别测量图2中正常变桨信号、旁路限位开关信号和Rpm OK 信号（在变桨控制器DE3.3端口处）是否为24V，在测量时发现旁路限位开关信号为0V，有图3可知道打上维护开关时24V已经通过105端子送出，如果电压为零很可能是哪里接地了，于是我们从末端脱开线测量电压，也就是如图2中脱开3K1线圈上端的旁路限位开关信号线进行测量，发现有24V 电压。
GE变桨系统集中性故障处理办法4页
GE变桨系统集中性故障处理办法1 故障信息（1）故障代码：119pitch controller timeout变桨控制器超时，120communication fault pitch controller变桨控制器通讯错误。
（2）故障描述：119每150ms产生的轮毂通讯超时信号数量累计超过10个，120从变桨控制器发送过来的接收包发生6个通讯错误。
（3）故障现象：一般小风天报，单报119或120，可以复位掉，有时复位掉可转几个小时到几天不等，偶尔复位不掉，但一般会伴随其他变桨故障发生。
（4）故障分析：以上两个故障均属于同一类故障-通讯故障，即变桨控制器与PLC模块建立不了连接。
该通讯回路图如图1所示。
变桨通讯回路基本原理：在变桨系统的终端―变桨控制器5A1，和PLC 从站的通讯模块15A2之间，通过四个带屏蔽的通讯线，加上两端的过压保护模块5F1和15F1，经过滑环的20，21，23，24四个通道，来实现轮毂与顶柜之间的通讯。
若其中一组发送或者接收的数据包丢失6个以上，或者在150ms内的超时的数据包超过10个，就会报通讯故障。
2 相关图纸分析具体布局走线：从以上图纸来看，以变桨控制器发出信号给PLC为例：作为变桨控制器5A1的串口通讯模块发出的通讯线：7，9号点，（TX+，TX-）棕，橙两根线，经15F1模块的OUT（输出）侧的9，4号点，通过内部的保护回路，再由IN（输入）侧的9，4号点，经V10，V9两根线，连到滑环的20，21号点，作为PLC的接收的通讯线，经15F1模块的N（输入）侧的9，4号点，通过内部的保护回路，再经15F1模块的OUT（输出）侧的9，4号点，输入到从站的PLC通讯模块15A2的COM3的6，9号点上。
若该通道由变桨控制器发送数据包丢失6个以上，就会报120故障（变桨控制器通讯错误）。
而变桨控制器接收的两根线6，8号点的原理是一样的，若该通道变桨控制器接收的数据包在150ms内的超时的数据包超过10个，就会报119故障（变桨控制器超时）。
风力发电机变桨系统的故障分析与处理
风力发电机变桨系统的故障分析与处理摘要：随着我国科学技术的不断发展，对能源的需求越来越高，风力发电作为新能源之一，具有发电量大的环境污染小等特点被广泛使用，但是风力发电机组变桨系统故障一直是风力发电的难点之一，本文通过研究风力发电机组变桨系统故障分析，希望能推动我国新能源不断发展。
关键词：风力发电机；变桨系统；故障分析与处理引言风力发电机变桨系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分之一，风力发动机变桨系统对风力发电站整体安全稳定的运营有着非常重要的作用，当外部环境发生变化时，风力发电机变桨系统可以通过传感器给出的数据改变桨叶位、电源等控制系统，保证风力发电机，每一片叶片都能达到最佳的一个状态，使其最大化地利用风力，保证风力发电机组输出的发电功率十分稳定。
一、风电机组变桨系统的作用风电机组变桨系统在整个风电机组当中负责实时调整叶片转动的角度，确保风电机组的主轴转速稳定。
风电机组变桨系统能够非常精确地将风电机的转速在不同的风速下稳定为一个稳定的转速，确保供电的稳定。
当风电机组变桨系统发生故障的时候，会有整机采集各个系统的故障信息及结合机组的实际情况，判断风电机组变桨系统故障的等级，根据之前确定好的预案，选择最优的办法处置故障。
如果故障较严重，就需要执行安全链断开保护。
此时，风电机组将会利用后备电源，为风电机变桨系统供电，快速地将桨叶转到最安全的位置，保证风电机组不会受到严重的损害。
如果风电机组变桨系统遇到主电网瞬间失压或者给风电机组供电的电压跌落到一定范围内，风电机组变桨系统将会通过快速运转最大程度上，减少由于风转交互作用引起风电机组整机的振动，将由于电压对整体风电机组的影响减少到最小程度。
二、风力发电机变桨系统常见的故障分析与处理1.变桨角度的差异在风电机组运行的过程中，如果三个叶片的变桨角度有差异，就容易对风电机组的稳定运行产生巨大影响。
风力发电机变桨系统会根据两个叶片角度之间的传感器得到的叶片角度作为参考，如果两者的数据相差太大，就会上报变桨角度错误。
风电变桨系统故障
• 4)变桨电机后部电源线或接近开关线松动， 4)变桨电机后部电源线或接近开关线松动，
长时间摩擦造成接触不良，导致电机接触 不良或者无法感应到桨叶位置而报故障。 处理方式重新更换磨损线路。 5）变桨控制柜整流桥损坏。也会导致变 桨故障。处理方式更换整流桥。 四、注意事项 1)电机温度过高，一般多次变桨后电机温 1)电机温度过高，一般多次变桨后电机温 度会升高，不要强行继续变桨。会对电机 造成伤害。 断电后控制面板所报的桨叶位置会自动归 断电后控制面板所报的桨叶位置会自动归 零。
二、故障原因：接触不良导致频
繁虚报故障。
• 2）变桨电机功率不足 • 有些情况下打开制动器，是卡住桨叶偏过
2点位置便可变桨，若如电机功率再增大 会减少此类故障。 • 3）接近开关松动或者倾斜，无法正常反 射。
• 4）新投机组存在未知故障待运行一段时间，故 • • • •
• • • •
• 变桨故障不是一个纯粹的机械或者电器问
1.5MW风机变桨系统故障分析及具体措施
1.5MW风机变桨系统故障分析及具体措施摘要风力发电作为现阶段电力能源供应系统的重要的构成部分，发电机组通常需要在高温、沙尘等恶劣环境下运行，风向、风速、风力与温度环境等特别容易受外力因素影响，所以其设计具有随机性、多变性与间歇性等方面的优点，风机系统在交变负载的影响下，容易出现故障问题。
变桨系统是风力发电的重要技术，分为液压变桨与电动变桨等形式，液压变桨系统的常见问题包括超限故障、不同步故障等；电动变桨运行系统主要的故障问题为电气回路、变桨电滑环以及后备电源等出现损坏，检修与管理人员应结合具体故障原因，采取针对性的处理方式。
1.变桨系统日常的巡检与维护1.1变桨轴承的基础保养(1)检查变桨轴承表面清洁度。
(2)检查变桨轴承表面防腐涂层。
(3)检查变桨轴承齿面情况。
(4)按运行规定定期润滑变桨轴承。
(5)定期紧固变桨轴承螺栓。
1.2变桨驱动电机的基础保养（1）定期检查变桨驱动器装置表面清洁度。
（2）定期检查变桨驱动器装置防腐涂层。
（3）定期检查变桨电机是否存在过热、有异常噪音等情况。
（4）定期更换变桨减速器齿轮箱油。
（5）定期紧固变桨驱动器螺栓。
（6）检查变桨电机接线是否存在老化1.3变桨限位开关的基础保养（1）定期检查限位开关灵敏性，是否存在松动现象。
（2）定期检查限位开关接线是否良好，并对其进行触发测试（3）定期紧固限位开关螺栓。
1.4变桨主控柜和超级电容柜的基础保养（1）定期检查变桨主控柜与轮毂之间的缓冲器是否存在磨损现象。
（2）定期检查变桨主控柜与动力电缆接头是否牢固、磨，电缆桥架是否变形、断裂。
（3）定期紧固控制柜与支架的螺栓。
（4）定期检测超级电容电压是否正常。
（5）定期检查变桨控制柜风扇是否正常运行，滤网有无堵塞。
（6）定期检查防雷模块接线有无松动，是否存在放电灼伤痕迹。
（7）定期检查控制柜门锁是否完好。
2.变桨类故障分析及处理方法2.1变桨角度不等同：由于B编码器是机械凸轮结构，与叶片的变桨齿轮啮合，精度不高且会不断磨损，在有大晃动时有可能产生较大偏差，因此先复位，排除故障的偶然因素;如果反复报这个故障,进轮毂检查A、B编码器,检查的步骤是先看编码器接线与插头，若插头松动，拧紧后可以手动变桨观察编码器数值的变化是否一致，若有数值不变或无规律变化，检查线是否有断线的情况。
变桨系统故障分析
变桨系统故障分析首先，机械故障是变桨系统故障的主要原因之一、由于变桨机构是一个复杂的机械系统，其运行过程中受到很大的应力和振动，如果组装不当或者部件磨损，就会导致故障。
例如，螺旋桨的轴承可能会因为长时间运行而磨损，从而导致桨叶无法正常旋转；桨叶的连接部分也可能会因为螺丝松动或者断裂而导致故障。
其次，电气故障也是变桨系统故障的常见原因。
电气故障可以包括电缆损坏、插头松动、电机过热等问题。
这些故障可以导致电能无法正常传输或者电动机无法启动，从而影响桨叶的运行。
此外，由于变桨系统中涉及到的电气设备众多，电缆连接错误或者接触不良也可能导致故障。
最后，控制系统故障也是变桨系统故障的一个重要原因。
现代风能发电系统中都配备了先进的控制系统，这些控制系统能够调整桨叶的角度以适应不同的风速和方向。
然而，如果控制系统出现故障，就会导致桨叶无法及时调整角度。
例如，控制系统中的传感器可能出现故障，导致无法准确感知风速和方向，从而不能正确地控制桨叶的运动。
针对变桨系统故障，我们可以采取以下措施来进行分析和解决：首先，可以通过检查和维护机械部件来排除机械故障的可能性。
例如，定期检查轴承的磨损情况，更换磨损部件，确保变桨机构的正常运转。
其次，对电气部件进行定期检查和维护，防止电气故障发生。
例如，检查和清洁电缆，确保连接牢固；定期检查电机的温度，防止过热等问题。
最后，对控制系统进行检查和维护，确保其正常工作。
例如，定期检查传感器的准确性，确保其能够准确感知风速和方向；检查控制系统的软件程序，确保其无错误。
总之，变桨系统故障是风能发电系统中常见的问题，其原因可能是机械故障、电气故障和控制系统故障等。
通过定期检查和维护机械、电气和控制系统，我们可以及时发现故障并采取相应的措施进行修复，以确保风能发电系统的正常运行。
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1．5MW风机故障分析
1.变桨系统
1.1PITCH CABINET
1.1.1ERROR_PITCH_CABINET_TEMPERATURE（变桨柜温度故障）
故障原因：1#、2#、3#任何一支变桨柜温度超过55º延续3S。
检查步骤：
A)检查变桨柜温度传感器（PT100）是否正常。
B)检查变桨柜温度模块（KL3204）是否工作正常。
C)通过软件检测风扇是否在45º时正常启动。
D)检查开关电源模块是否温度是否异常。
1.2PITCH CAPACITORS
1.2.1ERROR_PITCH_CAPACITOR_TEMPERATURE(变桨柜电容故障)
故障原因：1#、2#、3#任何一支变桨柜电容温度超过55º延续3S。
检查步骤：
A)检查电容温度传感器（PT100）是否正常。
B)检查变桨柜温度模块（KL3204）是否工作正常。
C)检查电容电压是否正常。
D)测量电容电压（60V）是否正常。
1.2.2 ERROR_PITCH_CAPACITOR_VOLTAGE_HI（变浆柜电容高电压故障）
故障原因：1#、2#、3#任何一支变桨柜电容电压低于55V延续3S.
检查步骤：
A)检测电容电压是否正常。
B)检测NG5模块输出是否正常。
C)检测A10模块输入是否正常。
D)检测A10模块输出电压（5.4V）是否正常。
E)检测KL3404（A5）模块是否正常。
1.2.3ERROR_PITCH_CAPACITOR_VOLTAGE_UNSYMMETRY（变桨电容电压不平衡）
故障原因：满足下列关系”CAPACITOR_VOLTAGE_HI”/2-“CAPACITOR_VOLTAGE_LO”的绝对值大于2。
检查步骤：
A)检测电容电压是否正常。
B)检测NG5模块输出是否正常。
C)检测A10（自制模块）模块输入是否正常。
D)检测A10（自制模块）模块输出电压（5.4V）是否正常。
E)检测KL3204（A8）模块是否正常。
1.3PITCH CONVERTER
1.3.1 ERROR_PITCH_CONVERTER_TEMPERATURE（变桨变频器温度故障）
故障原因：1#、2#、3#任何一支变桨柜变频器（AC2）温度超过85º延续3S。
检查步骤：
A)检测变频器温度传感器（PT100）是否工作正常。
B)检测KL3404（A8）模块是否正常。
C)检测AC2散热风扇是否工作正常。
D)手动变桨并同时测量AC2输出电流（由于风况不同，测定值需要在风机对风情况下与另两只叶片进行比较）。
1.4PITCH MOTOR
1.4.1ERROR_PITCH_MOTOR_TEMPERATURE（变桨电机温度故障）
故障原因：1#、2#、3#任何一支变桨电机温度超过150º延续3S。
A)检测电机温度传感器（PT100）工作是否正常。
B)检测KL3204（A8）模块是否正常。
C)手动变桨观察变桨速度是否异常。
D)检查电机电磁刹车继电器在电机工作时是否动作（K3是否亮）
1.4.2ERROR_PITCH_NODE_SUPPLY（节点错误）
注：该故障已屏蔽。
1.5PITCH POWER SUPPLY
1.5.1ERROR_PITCH_POWER_SUPPLY（变桨电源供应故障）
故障原因：变桨柜未接到开关电源模块（NG5）工作正常的反馈信号。
A）检查NG5空开。
B）检查上电时K8是否工作。
C）检查反馈信号。
KL2408（A5）模块。
1.6 PITCH POSITION
1.6.1ERROR_PITCH_POSITION_ENCODER_RANGE_OVERFLOW（变桨位置编码器数据溢出）故障原因：
1.6.2ERROR_PITCH_POSITION_SENSOR（变桨位置传感器错误）
故障原因：变桨位置传感器没有在设定的叶片角度范围内导通。
A）手动变桨到设定范围内，检查挡块位置。
B）检查传感器是否工作正常。
1.6.3 ERROR_PITCH_POSITION_END_SWITCH（变桨限位开关错误）
故障原因：叶片位置在90º至95º时没有变桨限位开关动作或在此范围以外有限位开关动作。
A）手动变桨到设定范围内，检查挡块位置。
B）检查限位开关是否工作正常。
：
1.6.4PITCH_POSITION_ENCODER_BATTERY_LOW（变桨位置传感器超级电容电压低）
故障原因：变桨位置传感器检测24V不正常。
1.6.5ERROR_PITCH_POSITION_BLADE_CMP(变桨位置比较错误)
故障原因：叶片位置大于75º时叶片位置差值超过4º；叶片位置小于75º时，叶片位置差值大于2º。
A）观察3支叶片变桨的初始位置及变桨速度。
如位置有异常需要将叶片调整到机械零点并将位置传感器清零。
1.7PITCH SPEED
1.7.1 ERROR_PITCH_SPEED_CMP（变桨速度比较错误）
故障原因：1#2#3#叶片变桨速度互差超过设定值。
注：由于机组运行时间较短，机组数量较少，变桨故障没有完全体现。
在今后的工作中可能还会有内容补充。
（但愿我们的MW变桨系统稳定的运行）。