风力发电机变桨系统

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【风力发电机组主要系统】风电机组变桨系统介绍

【风力发电机组主要系统】风电机组变桨系统介绍

2、编码器故障
• 现象: 编码器跳变,或者编码器通讯不正常
• 原因: 1)编码器受到强电磁干扰引起跳变,尤其是磁感应式编码器
;2)机械振动或者受力过大导致损坏;3)编码器电源没电(对 于电子式绝对值编码器而言)。 解决方案:更换编码器,如果是强电磁干扰引起的跳变解决干扰 源问题,也可以更换光电式编码器。
7、变桨主控通讯故障
现象:
通讯中断,或通讯时断时续,或偶尔的通讯中断 原因: 1)线路的干扰引起的通讯故障,时断时续; 2)通讯协议不完善导致; 3)滑环进油,进尘土导致通讯时断时续。 4)设备硬件本身问题,有些厂家PLC兼容性不高,导致主控 变桨无法正常通讯
5、变桨跟随故障
现象:
变桨速度较大时实际桨距角值与主控给定偏差较大 原因: 1) 变桨位置控制参数未达到最优,动态响应差; 2)变桨系统检测到内部故障自主顺桨,导致与主控给定指令 不同。 3)变桨系统伺服机构如电机,编码器,驱动器等部件故障, 导致无法跟随给定位置。
6、变桨电机温度高
现象: 变桨电机温度高于报警值 原因: 1)温度传感器异常或者检测回路断线,无法正确反映实际温 度 2)散热风扇故障或者风扇供电断路,造成风扇运行异常,没 有起到电机散热作用 3)电机载荷变大,例如冬变桨齿轮箱油凝固导致,或变桨传 动环节问题,长期过载运行。
3、伺服驱动器故障
现象:伺服驱动器就绪信号丢失,无法驱动电机。 原因:变桨电机速度反馈信号丢失;2)主电源异常;3)控制电 源异常;4)驱动器输出与电机主电路接反;5)变桨电机温度反 馈信号丢失6)制动电阻未连接
4、伺服驱动器烧毁
现象:伺服驱动器烧毁 原因:1)过电压;2)输出短路导致IGBT烧毁;3)浪涌导致前 端防雷器件烧毁4)潮湿或绝缘强度不够导致电气击穿;5)金属 部件如螺钉等在变桨系统旋转过程中脱落,导致短路。

风力发电机液压变桨系统简介

风力发电机液压变桨系统简介

风力发电机液压变桨系统简介第一篇:风力发电机液压变桨系统简介风力发电机液压变桨系统简介全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术,变桨距控制与变频技术相配合,提高了风力发电机的发电效率和电能质量,使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能,减少风力对风机的冲击,它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。

液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。

本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。

附近的调节都属于连续变桨。

液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。

当风机停机或紧急情况时,为了迅速停止风机,桨叶将快速转动到90°,一是让风向与桨叶平行,使桨叶失去迎风机变桨调节的两种工况风机的变桨作业大致可分为两种工况,即正常运行时的连续变桨和停止(紧急停止)状态下的全顺桨。

风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°风面;二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动,以达到迅速停机的目的,这个过程叫做全顺桨。

液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。

液压变桨系统液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力,液压油作为传递介质,电磁阀作为控制单元,通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。

液压变桨系统的结构变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。

变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置(桨距)控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。

图1 控制原理图液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示,它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成,图中仅画出其中的一套变桨装置。

图2 液压原理图结束语液压变桨系统与电动变桨系统相比,液压传动的单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大并且无需变速机构,在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。

变桨系统原理及维护

变桨系统原理及维护

变桨系统原理及维护变桨系统是风力发电系统中的核心部件,用于控制风机的叶片角度,以适应不同风速下的转速和输出功率。

它由电气控制系统、机械传动系统和叶片角度测量系统组成。

本文将介绍变桨系统的原理和维护。

首先,变桨系统的原理是根据环境气象条件和主轴转速实时监测风力发电机的转速和功率输出,通过调整叶片角度控制风机的输出功率。

当风速较低时,变桨系统将自动调整叶片角度,使风机转矩增加,从而提高转速和功率输出;当风速较高时,变桨系统将减小叶片角度,减少风机转矩,以防止过载。

变桨系统的主要任务是保证风机在不同风速下的安全运行和最大功率输出。

变桨系统的维护包括定期检查和维修工作。

首先,需要定期检查变桨系统的电气控制部件,包括传感器、控制器、电机和电缆等,确保其运行正常。

其次,需要检查机械传动系统,包括转动轴、齿轮和传动带等,保证其没有松动或磨损,并注油润滑。

同时,应定期检查叶片角度测量系统,确保测量准确,及时调整或更换传感器。

另外,还需检查电缆连接是否牢固,机械部件是否有异常噪声和振动等。

如果发现故障或异常,应及时维修或更换受损部件。

对于变桨系统的维护,还需要注意以下几点。

首先,要定期清洁变桨系统的尘埃和污垢,以防止对系统运行产生干扰。

其次,应定期校准传感器,确保测量准确。

此外,需要备好备件,以备紧急更换。

在维护期间,应使用专业工具和设备,以确保操作安全和有效。

最后,为了保证变桨系统的正常运行和延长使用寿命,还应定期对系统进行性能测试和分析,通过数据监测和故障诊断,及时发现和解决潜在问题。

此外,还应进行系统的升级和改进,以适应新的技术和需求。

总之,变桨系统是风力发电系统中不可缺少的关键部件,通过调整叶片角度实现对风机输出功率的控制。

正确维护和保养变桨系统可以保证其正常运行和延长使用寿命,同时还需不断通过技术升级和改进提高系统性能和可靠性。

变桨系统的工作原理

变桨系统的工作原理

变桨系统的工作原理
变桨系统是指风力发电机组中的一种机电系统,用于调整叶片的角度,以最大化风能转化为机械能,并通过发电机产生电能。

这种系统通常由以下几个主要部件组成:
1. 变桨驱动机构:由电机、减速器和传动装置组成。

电机通过传动装置将转动力传递给叶片的桨叶根部,驱使桨叶进行转动。

2. 桨叶角度传感器:用于感知当前桨叶的角度。

常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器等。

传感器将角度信息发送给控制系统。

3. 控制系统:根据风速、转速和其他相关参数,通过对桨叶角度进行调整,以最大化风能转化效率。

控制系统通常包括主控制器、数据采集系统和执行器。

主控制器负责处理和分析传感器数据,并制定相应的桨叶调整策略。

数据采集系统用于实时监测发电机组的工作状态,并将数据传输给主控制器。

执行器根据主控制器的指令,调整变桨系统的工作状态。

整个系统的工作流程如下:
1. 控制系统通过数据采集系统获取当前的风速和转速等参数。

2. 主控制器根据当前的参数,计算出最优的桨叶角度。

3. 主控制器将桨叶角度指令发送给执行器。

4. 执行器根据指令,调整变桨驱动机构中的电机工作状态,实现桨叶角度的调整。

5. 变桨驱动机构将桨叶转到指定的角度。

6. 控制系统持续监测风速和转速等参数,并不断更新桨叶角度,以确保风能转化效率的最大化。

通过不断调整桨叶角度,变桨系统能够根据当前的风速和转速,使得风能能够以最高效率地转化为机械能,从而提高风力发电机组的发电效率。

变桨系统介绍范文

变桨系统介绍范文

变桨系统介绍范文变桨系统是风力发电机组中的重要组成部分,主要用于调节和控制风力发电机的桨叶角度,以实现风力发电机的最佳风能捕捉和发电效率。

本文将详细介绍变桨系统的工作原理、组成部分、类型和应用。

一、工作原理变桨系统的主要工作原理是根据风力发电机的工作状态和风速的变化来调整桨叶角度,从而确保风能的最大化转换和最佳发电效率。

当风速较低时,变桨系统会调整桨叶角度使风能更好地捕捉并转化为机械能;当风速较高时,变桨系统会调整桨叶角度以减小风力对发电机组的影响,保证发电机组的安全运行。

二、组成部分1.桨叶:桨叶是变桨系统的核心部分,主要由复合材料制成,具有轻质、高强度和耐腐蚀的特点。

桨叶的角度调节直接影响到风能捕捉和发电效率。

2.变桨机构:变桨机构是用于调整桨叶角度的装置。

常见的变桨机构有液压变桨机构、电动变桨机构和气动变桨机构等。

液压变桨机构是目前应用最广泛的一种,可以通过液压系统实现桨叶角度的快速调整。

3.桨叶角度传感器:桨叶角度传感器用于测量桨叶的实际角度,并将数据传输给变桨控制系统,以实现对桨叶角度的准确控制。

4.变桨控制系统:变桨控制系统是整个变桨系统的核心,负责接收和处理来自桨叶角度传感器的数据,并根据风速和发电机组的工作状态来调整桨叶角度。

三、类型1.常规变桨系统:常规变桨系统通过调整桨叶角度来响应风速变化,以实现风能捕捉和发电效率的最大化。

常见的常规变桨系统包括液压变桨系统和电动变桨系统。

2.主动变桨系统:主动变桨系统是基于外部风速信息来主动调整桨叶角度的变桨系统。

通过接收来自气象站或其他风速监测设备的风速信息,主动变桨系统可以根据实时风速变化来调整桨叶角度,以实现最佳风能捕捉和发电效率。

3.响应变桨系统:响应变桨系统是基于发电机组内部状态变化来调整桨叶角度的变桨系统。

它通过监测发电机组的负载情况和发电机组的机械振动等指标,调整桨叶角度以保证发电机组的安全稳定运行。

四、应用变桨系统广泛应用于风力发电机组中。

风机变桨控制系统简介样本

风机变桨控制系统简介样本

风力发电机组变桨系统简介一.概述双馈风机风轮: 风轮普通由叶片、轮毂、盖板、连接螺栓组件和导流罩构成。

风轮是风力机最核心部件, 是它把空气动力能转变成机械能。

大多数风力机风轮由三个叶片构成。

叶片材料有木质、铝合金、玻璃钢等。

风轮在出厂前通过试装和静平衡实验, 风轮叶片不能互换, 有厂家叶片与轮毂之间有安装标记, 组装时按标记固定叶片。

组装风轮时要注意叶片旋转方向, 普通都是顺时针。

固定扭矩要符合阐明书规定。

风轮工作原理: 风轮产生功率与空气密度成正比。

风轮产生功率与风轮直径平方成正比;风轮产生功率与风速立方成正比;风轮产生功率与风轮效率成正比。

风力发电机风轮效率普通在0.35—0.45之间(理论上最大值为0.593)。

贝兹(Betz)极限风机四种不同控制方式:1.定速定浆距控制(Fixed speed stall regulated)发电机直接连到恒定频率电网,在发电时不进行空气动力学控制2.定速变浆距控制(Fixed speed pitch regulated)发电机直接连到恒定频率电网,在大风时浆距控制用于调节功率3.变速定浆距控制(Variable speed stall regulated)变频器将发电机和电网去耦(decouples),容许转子速度通过控制发电机反力矩变化.在大风时,减慢转子直到空气动力学失速限制功率到盼望水平.4.变速变浆距控制(Variable speed pitch regulated)变频器将发电机和电网去耦(decouples), 容许通过控制发电机反力矩变化转子速度.在大风时,保持力矩, 浆距控制用于调节功率.二. 基本知识三. 变桨系统工程实例1. 控制箱2. 轴箱3. 蓄电池箱轮毂中变桨控制柜实际照片, 周边三个兰色是变桨伺服电机将电池柜、配电柜用支架固定在图中所示位置编码器变桨角度限位开关带加热装置超声波矢量风速风向仪, 侧面为航空警示灯。

风电设备项目浇铸式滑环系统具备高转速、构造精致, 特别是可行执行件和外直径比例优化以及耐振性强等特性。

变桨工作原理

变桨工作原理一、概述变桨是风力发电机组中的重要部件,它通过调整桨叶的角度来适应不同风速下的风能转化,从而实现最大化的发电效率。

本文将详细介绍变桨的工作原理,包括变桨系统的组成、传动原理、控制方式等。

二、变桨系统的组成1. 桨叶:桨叶是变桨系统的核心部件,通常由复合材料制成。

它们通过连接在主轴上,可以转动以适应不同的风向和风速。

2. 主轴:主轴是变桨系统的支撑结构,它将桨叶连接到风力发电机的主轴上,并传递风力的转动力矩。

3. 变桨驱动装置:变桨驱动装置用于改变桨叶的角度。

常见的驱动装置包括液压系统、电动机和涡轮机等。

4. 传感器:变桨系统通常配备了多个传感器,用于监测风速、风向、桨叶角度等参数,以实现自动控制。

三、变桨的传动原理变桨系统的传动原理是通过驱动装置改变桨叶的角度,从而调整桨叶与风的相对位置,以实现最佳的风能转化。

具体传动原理如下:1. 液压传动:液压传动是常见的变桨传动方式之一。

液压泵将液压油输送到液压缸中,液压缸通过连杆和桨叶连接,通过控制液压油的流动来改变桨叶的角度。

2. 电动传动:电动传动利用电动机驱动桨叶的转动。

电动机通过减速装置将电能转化为机械能,然后通过传动装置将转动力矩传递给桨叶,从而改变桨叶的角度。

3. 涡轮传动:涡轮传动是一种利用风力旋转涡轮产生的动能来驱动桨叶转动的传动方式。

涡轮传动适用于风速较高的场合,其原理类似于风车。

四、变桨的控制方式变桨系统的控制方式有手动控制和自动控制两种。

1. 手动控制:手动控制是指通过人工操作来改变桨叶的角度。

操作员根据实际情况,通过控制台或遥控器来调整桨叶角度,以适应不同的风速和风向。

2. 自动控制:自动控制是指通过传感器和控制系统来实现桨叶角度的自动调整。

传感器监测风速、风向等参数,控制系统根据预设的算法和逻辑,自动调整桨叶角度,以实现最佳的风能转化效果。

五、变桨系统的优势和应用1. 提高发电效率:变桨系统可以根据不同的风速和风向,调整桨叶角度,使得风力发电机组在不同的工况下都能实现最大化的发电效率。

变桨系统原理及维护

变桨系统原理及维护一、变桨系统原理变桨系统是风能发电机组的关键部件之一,主要负责控制风轮桨叶的角度,以实现最佳风能转换效率。

其主要原理如下:1.控制原理:变桨系统通过感知风速、桨叶角度和发电机输出功率等参数,并根据实时监测的风速变化情况来控制桨叶的角度调整,以使风轮桨叶能够始终迎向风速的最佳方向。

2.传动原理:变桨系统通过主轴和传动电机等组件完成角度调整。

其中,主轴连接了风轮和齿轮箱,通过传动电机以及相应的齿轮传动机构控制风轮桨叶的角度调整。

3.控制模式:一般来说,变桨系统可以采用定角控制模式和变角控制模式。

定角控制模式适用于大部分工况,根据实时风速的大小选择恰当的桨叶角度。

而变角控制模式则可以在遇到特定工况时,根据不同的发电机输出功率等参数来调整桨叶角度。

4.安全保护机制:变桨系统还需要具备一定的安全保护机制,以应对突发情况。

比如,当变桨控制系统出现故障时,可以自动切断桨叶的调整功能,确保风轮系统的稳定运行。

二、变桨系统维护为确保变桨系统的正常运行和延长其使用寿命,需要进行定期的维护和保养。

下面是一些常见的维护措施:1.日常巡检:定期对变桨系统进行巡视,检查主轴、传动电机以及传动装置的工作情况。

特别要关注是否存在松动、磨损或损坏等问题,并及时进行维修或更换。

2.清洁保养:通过对变桨系统的清洁保养,去除积灰、杂物等异物,防止其对系统的正常运行产生影响。

3.润滑维护:应定期对润滑系统进行检查,确保润滑油的质量符合要求,并及时更换润滑油,以保持传动装置的正常运转。

4.故障排除:一旦发现变桨系统出现异常情况,应及时排除故障。

对于无法解决的故障,应请专业维修人员进行处理。

5.数据分析:通过对变桨系统监测数据的分析,可以及时发现潜在的问题和异常,对系统进行精确的调整和维护。

综上所述,变桨系统的原理是通过感知风速和发电机输出功率等参数,控制风轮桨叶角度的调整,以实现最佳风能转换效率。

为保证变桨系统的正常运行和延长使用寿命,需要定期进行维护和保养,包括日常巡检、清洁保养、润滑维护、故障排除和数据分析等措施。

变桨工作原理

变桨工作原理一、引言变桨是风力发电机组中重要的组成部分,它负责调整风力发电机的桨叶角度,以使其在不同风速下获得最大效能。

本文将详细介绍变桨工作原理及其相关技术。

二、变桨工作原理1. 桨叶角度调整变桨系统通过调整桨叶角度来控制风力发电机的输出功率。

在低风速下,桨叶角度会增加,以增加桨叶受风面积,提高转动力矩。

而在高风速下,桨叶角度会减小,以减少风阻,保护风力发电机。

2. 变桨机构变桨机构由电动机、减速器、传动装置和桨叶连接装置组成。

电动机通过减速器将电能转换为机械能,传动装置将机械能传递给桨叶连接装置,从而实现桨叶角度的调整。

3. 桨叶连接装置桨叶连接装置通常由液压缸或伺服电机驱动。

液压缸通过液压系统控制桨叶角度的调整,而伺服电机则通过电子控制系统控制桨叶角度的调整。

桨叶连接装置能够实现快速、准确的桨叶角度调整。

4. 控制系统控制系统是变桨系统的核心部分,它通过传感器感知风速、风向和发电机组状态等信息,并根据预设的控制策略调整桨叶角度。

控制系统能够实时监测风力发电机组的工作状态,并根据风速和风向的变化进行桨叶角度的调整,以最大程度地提高发电效率。

5. 安全保护装置变桨系统还配备了各种安全保护装置,以保证风力发电机组的安全运行。

例如,当风速超过设计范围时,安全保护装置会自动将桨叶角度调整到最小值,以减小风力发电机组的负荷。

三、变桨技术的发展趋势1. 智能化控制随着科技的进步,智能化控制系统在变桨技术中得到广泛应用。

智能化控制系统能够根据实时的风速、风向和发电机组状态等信息,自动调整桨叶角度,以实现最佳的发电效率。

2. 桨叶材料的改进桨叶材料的改进对于提高风力发电机组的效率和可靠性至关重要。

目前,一些新型复合材料被广泛应用于桨叶制造中,具有更高的强度和更好的耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境条件下长时间稳定运行。

3. 桨叶结构的优化桨叶结构的优化也是变桨技术的发展方向之一。

通过改变桨叶的形状和尺寸,可以减小风阻,提高风力发电机组的效率。

变桨工作原理

变桨工作原理一、引言变桨是风力发电机组中的重要部件,它能够根据风速的变化调整桨叶的角度,以最大限度地捕获风能。

本文将详细介绍变桨的工作原理以及其在风力发电中的作用。

二、变桨的工作原理1. 变桨系统组成变桨系统主要由桨叶、桨毂、变桨驱动装置和控制系统组成。

桨叶通过桨毂与变桨驱动装置连接,而变桨驱动装置则通过控制系统控制桨叶的角度变化。

2. 桨叶角度调整变桨系统通过调整桨叶的角度来适应不同风速下的工作需求。

当风速较小时,桨叶的角度会调整为较大的值,以增加风能捕获的面积;而当风速较大时,桨叶的角度会调整为较小的值,以减小风力对发电机组的冲击。

3. 变桨驱动装置变桨驱动装置是控制桨叶角度变化的关键部件。

它通常由液压系统或电动机驱动系统组成。

液压系统通过控制液压缸的伸缩来调整桨叶的角度,而电动机驱动系统则通过电动机的旋转来实现桨叶角度的调整。

4. 控制系统控制系统是变桨系统的智能化部分,它能够根据风速、发电机组的负载等参数来实时调整桨叶的角度。

控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。

传感器负责采集风速、发电机组负载等数据,控制器根据这些数据进行计算和判断,并通过执行器控制变桨驱动装置调整桨叶的角度。

三、变桨在风力发电中的作用1. 提高发电效率通过调整桨叶的角度,变桨系统能够使风力发电机组在不同风速下都能够工作在最佳状态,从而提高发电效率。

当风速较小时,桨叶角度调整为较大值,使得风能捕获面积增大,提高发电机组的输出功率;当风速较大时,桨叶角度调整为较小值,减小风力对发电机组的冲击,保护发电机组的安全运行。

2. 提高风力发电机组的稳定性风速的变化会对风力发电机组的稳定性产生影响,特别是在风速较大的情况下。

变桨系统通过调整桨叶的角度,可以减小风力对发电机组的冲击,从而提高发电机组的稳定性,减少振动和损坏的风险。

3. 保护风力发电机组在强风或极端天气条件下,风力发电机组可能会受到过载或损坏的风险。

变桨系统能够根据风速的变化及时调整桨叶的角度,以保护发电机组的安全运行,延长其使用寿命。

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风力发电机变桨系统摘要:变浆系统是风力发电机的重要组成部分,本文围绕风力发电机变浆系统的构成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故障分析等进行论述。

关键词:变桨系统;构成;作用;保护种类;故障分析1 综述变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。

风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。

变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速,进而控制风机的输出功率,并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。

风机的叶片(根部)通过变桨轴承与轮毂相连,每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。

变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。

风机正常运行期间,当风速超过机组额定风速时(风速在12m/s到25m/s之间时),为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间(变桨角度根据风速的变化进行自动调整),通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。

任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置(执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置)。

变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作(比如变桨系统的主电源供电失效后),因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机(叶片顺桨到91度限位位置)。

此外还需要一个冗余限位开关(用于95度限位),在主限位开关(用于91度限位)失效时确保变桨电机的安全制动。

由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时,风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。

每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端(电机尾部),还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁,它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。

风机主控接收所有编码器的信号,而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号,只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。

2 变浆系统的作用根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速;利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行,使风机停机。

3 主要部件组成4变桨系统各部件的连接框图图 1:各部件间连接框图变桨中央控制箱执行轮毂内的轴控箱和位于机舱内的机舱控制柜之间的连接工作。

变桨中央控制箱与机舱控制柜的连接通过滑环实现。

通过滑环机舱控制柜向变桨中央控制柜提供电能和控制信号。

另外风机控制系统和变桨控制器之间用于数据交换的 Profibus-DP 的连接也通过这个滑环实现。

变桨控制器位于变桨中央控制箱内,用于控制叶片的位置。

另外,三个电池箱内的电池组的充电过程由安装在变桨中央控制箱内的中央充电单元控制。

4.1 中控箱图 2:中控箱4.2 轴控箱在变桨系统内有三个轴控箱,每个叶片分配一个轴控箱。

箱内的变流器控制变桨电机速度和方向。

图 3:轴控箱4.3 电池箱和轴控箱一样,每个叶片分配一个电池箱。

在供电故障或 EFC 信号(紧急顺桨控制信号)复位的情况下,电池供电控制每个叶片转动到顺桨位置。

图 4:电池箱4.4 变桨电机变桨电机是直流电机,正常情况下电机受轴控箱变流器控制转动,紧急顺桨时电池供电电机动作。

图 5:变桨电机4.5 冗余编码器图 6:冗余编码器4.6 限位开关每个叶片对应两个限位开关:91度限位开关和96度限位开关。

96度限位开关作为冗余开关使用。

图 7:限位开关4.7 各部件间连接电缆变桨中央控制箱、轴控箱、电池箱、变桨电机、冗余编码器和限位开关之间通过电缆进行连接。

为了防止连接电缆时产生混乱,电缆有各自的编号。

5 变桨系统的保护种类位置反馈故障保护:为了验证冗余编码器的可利用性及测量精度,将每个叶片配置的两个编码器采集到的桨距角信号进行实时比较,冗余编码器完好的条件是两者之间角度偏差小于2°;所有叶片在91°与95°位置各安装一个限位开关,在0°方向均不安装限位开关,叶片当前桨距角是否小于0°,由两个传感器测量结果经过换算确定。

除系统掉电外,当下列任何一种故障情况发生时,所有轴柜的硬件系统应保证三个叶片以10°/s的速度向90°方向顺桨,与风向平行,风机停止转动:任意轴柜内的从站与PLC主站之间的通讯总线出现故障,由轮毂急停、塔基急停、机舱急停、震动检测、主轴超速、偏航限位开关串联组成的风机安全链以及与安全链串联的两个叶轮锁定信号断开(24V DC信号);无论任何一个编码器出现故障,还是同一叶片的两个编码器测量结果偏差超过规定的门限值;任何叶片桨距角在变桨过程中两两偏差超过2°;构成安全链、释放回路中的硬件系统出现故障;任意系统急停指令。

变桨调节模式时,预防桨距角超过限位开关的措施:91°限位开关;到达限位开关时,变桨电机刹车抱闸;轴柜逆变器的释放信号及变桨速度命令无效,同样会使变桨电机静止。

变桨电机刹车抱闸的条件:轴柜变桨调节方式处于自动模式下,桨距角超过91°限位开关位置;轴柜上控制开关断开;电网掉电且后备电电源输出电压低于其最低允许工作电压;控制电路器件损坏。

图8:变浆机构机械连接电机变桨距控制机构可对每个桨叶采用一个伺服电机进行单独调节,如图8所示。

伺服电机通过主动齿轮与桨叶轮毅内齿圈相啮合,直接对桨叶的节距角进行控制。

位移传感器采集桨叶节距角的变化与电机形成闭环PID负反馈控制。

在系统出现故障,控制电源断电时,桨叶控制电机由蓄电池供电,将桨叶调节为顺桨位置,实现叶轮停转。

6 变桨系统故障分析6.1变桨控制系统常见故障原因及处理方法6.1.1变桨角度有差异叶片1变桨角度有差异叶片2变桨角度有差异叶片3变桨角度有差异原因:变桨电机上的旋转编码器(A编码器)得到的叶片角度将与叶片角度计数器(B编码器)得到的叶片角度作对比,两者不能相差太大,相差太大将报错。

处理方法:1.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;2.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。

编码器接线机械强度相对低,在轮毂旋转时,在离心力的作用下,有可能与插针松脱,或者线芯在半断半合的状态,这时虽然可复位,但转速一高,松动达到一定程度信号就失去了,因此可用手摇动线和插头,若发现在晃动中显示数值在跳变,可拔下插头用万用表测通断,有不通的和时通时断的,要处理,可重做插针或接线,如不好处理直接更换新线。

排除这两点说明编码器本体可能损坏,更换即可。

由于B编码器的凸轮结构脆弱,多次发生凸轮打碎,因此对凸轮也应做检查。

6.1.2叶片没有到达限位开关动作设定值原因:叶片设定在91°触发限位开关,若触发时角度与91°有一定偏差会报此故障。

处理方法:检查叶片实际位置。

限位开关长时间运行后会松动,导致撞限位时的角度偏大,此时需要一人进入叶片,一人在中控器上微调叶片角度,观察到达限位的角度,然后参考这个角度将限位开关位置重新调整至刚好能触发时,在中控器上将角度清回91°。

限位开关是由螺栓拧紧固定在轮毂上,调整时需要2把小活扳手或者8mm叉扳。

6.1.3某个桨叶91°或95°触发有时候是误触发,复位即可,如果复位不了,进入轮毂检查,有垃圾卡主限位开关,造成限位开关提前触发,或者91度限位开关接线或者本身损坏失效,导致95°限位开关触发。

叶片1限位开关动作叶片2限位开关动作叶片3限位开关动作原因:叶片到达91°触发限位开关,但复位时叶片无法动作或脱离限位开关。

处理方法:首先手动变桨将桨叶脱离后尝试复位,若叶片没有动作,有可能的原因有:①机舱柜的手动变桨信号无法传给中控器;可在机舱柜中将141端子和140端子下方进线短接后手动变桨②检查轴控柜内开关是否有可能因过流跳开,若有合上开关后将桨叶调至90°即可复位③轴控箱内控制桨叶变将的6K1接触器损坏,检查如损坏更换,同时检查其他电器元件是否有损坏。

6.1.4 变桨电机温度高变桨电机1温度高变桨电机2温度高变桨电机3温度高变桨电机1电流超过最大值变桨电机2电流超过最大值变桨电机3电流超过最大值原因:温度过高多数由于线圈发热引起,有可能是电机内部短路或外载负荷太大所致,而过流也引起温度升高。

处理方法:先检查可能引起故障的外部原因:变桨齿轮箱卡瑟、变桨齿轮夹有异物;再检查因电气回路导致的原因,常见的是变桨电机的电器刹车没有打开,可检查电气刹车回路有无断线、接触器有无卡瑟等。

排除了外部故障再检查电机内部是否绝缘老化或被破坏导致短路。

6.1.5变浆控制通讯故障原因:轮毂控制器与主控器之间的通讯中断,在轮毂中控柜中控器无故障的前提下,主要故障范围是信号线,从机舱柜到滑环,由滑环进入轮毂这一回路出现干扰、断线、航空插头损坏、滑环接触不良、通讯模块损坏等。

处理方法:用万用表测量中控器进线端电压为230v左右,出线端电压为24v左右,说明中控器无故障,继续检查,将机舱柜侧轮毂通讯线拔出,红白线、绿白线,将红白线接地,轮毂侧万用表一支表笔接地,如有电阻说明导通,无断路,有断路启用备用线,若故障依然存在,继续检查滑环,我场风机绝大多数变桨通讯故障都由滑环引起。

齿轮箱漏油严重时造成滑环内进油,油附着在滑环与插针之间形成油膜,起绝缘作用,导致变桨通讯信号时断时续,冬季油变粘着,变桨通讯故障更为常见。

一般清洗滑环后故障可消除,但此方法治标不治本,从根源上解决的方法是解决齿轮箱漏油问题。

滑环造成的变桨通讯还有可能有插针损坏、固定不稳等原因引起,若滑环没有问题,得将轮毂端接线脱开与滑环端进线进行校线,校线的目的是检查线路有无接错、短接、破皮、接地等现象。

滑环座要随主轴一起旋转,里面的线容易与滑环座摩擦导致破皮接地,也能引起变桨故障。

6.1.6变桨错误原因:变桨控制器内部发出的故障,变桨控制器OK信号中断,可能是变桨控制器故障,或者信号输出有问题。

处理方法:此故障一般与其他变桨故障一起发生,当中控器故障无法控制变桨时,PITCH CONTROLLER OK信号为0,可进入轮毂检查中控器是否损坏,一般中控器故障,会导致无法手动变桨,若可以手动变桨,则检查信号输出的线路是否有虚接、断线等,前面提到的滑环问题也能引起此故障。

6.1.7变桨失效原因:当风轮转动时,机舱柜控制器要根据转速调整变桨位置使风轮按定值转动,若此传输错误或延迟300ms内不能给变桨控制器传达动作指令,则为了避免超速会报错停机。

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