风电变桨系统故障
风电机组液压统一变桨机构问题分析和技改
风电机组液压统一变桨机构问题分析和技改郉李方;王俊杰;燕振元;才润;张维龙【摘要】由于液压油受污染和环境温度影响造成的液压变桨系统故障较多.变桨轴承是变桨系统的关键部件之一,在非独立变桨系统中,变桨轴承的润滑不良、卡涩、损伤将导致推动变桨系统的连杆机构受力不均,整体机械性能下降,容易发生断杆、扭曲等损伤.根据在液压统一变桨型风电机组的检修维护和故障处理的工作经验,变桨机构断丝脱轴故障经过采用压板式锁紧法兰盘加固后,变桨机构稳定性加强,可有效提升液压变桨系统运行的稳定性.【期刊名称】《水电与新能源》【年(卷),期】2018(032)012【总页数】3页(P76-78)【关键词】风机统一液压变桨;变桨机构;技改措施【作者】郉李方;王俊杰;燕振元;才润;张维龙【作者单位】华能白城风力发电有限公司,吉林白城 137000;华能白城风力发电有限公司,吉林白城 137000;华能白城风力发电有限公司,吉林白城 137000;华能白城风力发电有限公司,吉林白城 137000;华能白城风力发电有限公司,吉林白城137000【正文语种】中文【中图分类】TM6141 液压统一变桨系统工作状况液压变桨系统是由电动液压泵作为工作动力源，液压油作为传递介质，电磁阀、液压比例阀作为控制单元，比例阀控制液压油流量的大小和方向，通过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控制[1]。
风电机组启动时，桨叶由90°向0°方向转动，气流对桨叶产生启动力矩后桨叶开始转动，风电机组正常并网发电时桨叶在0°迎风面附近运动，变桨系统根据风速大小调整叶片角度，即正常运行时的桨叶连续变桨；当风机紧急故障时，电磁阀导通液压油回路驱动变桨机构带动叶片快速顺桨，风机桨叶将转动到90°，让风向与桨叶平行，使气流对叶片不产生转矩变为顺桨状态，机组安全停机。
2 液压统一变桨机构常见故障2.1 变桨轴承故障液压统一变桨方式：vestas和gemesa两大风机制造商的机组比较多采用此方式[2]。
风电机组变桨连接螺栓断裂原因分析及预防措施
风电机组变桨连接螺栓断裂原因分析及预防措施摘要风力发电机叶片是一个纤维增强复合材料制成的薄壳结构。
叶片工作时，根部承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷组合作用，应力状态复杂易产生结构失效，所以叶片根部连接必须具有足够的强度、刚度、局部稳定性、胶接强度和疲劳断裂强度。
一旦叶根部位出现连接失效问题，叶片与风力机转子轮毂分离，发电机无法正常工作，甚至导致灾难性的质量和安全事故。
因此，对风机叶片连接螺栓状态进行监测成为了必要的手段，某公司针对风电机组变桨连接螺栓断裂情况，对叶片连接螺栓断裂进行了原因分析，并提出预防及监测措施，以确保机组安全稳定运行。
关键词：变桨连接螺栓；疲劳断裂；预紧力0引言风电叶片是风力发电机组捕获风能的核心部件，其工况复杂、工作载荷很大，设计上要求达到安全运行二十年的使用寿命要求。
叶片在运转过程中，同时承受着气动力、重力及离心力等复杂载荷的作用，其中叶片根部连接成为叶片设计中最关键的部分（如图1）。
由于叶根的载荷最大，而且应力状态复杂，承受着复杂的剪切、挤压、弯扭载荷作用，所以叶根连接必须具有足够的机械强度与弯扭刚度。
叶根的受力方式也极为复杂，同时承受拉伸、压缩、扭转及剪切等复杂应力的作用。
叶片根部连接螺栓断裂而导致风电机组运行事故是一种常见的故障模式。
图 1 叶片与轮毂链接示意图1叶片根部连接螺栓断裂的主要故障及根源分析目前，叶根与轮毂链接的的方式主要由三种：“T型螺栓”连接方式，螺栓套筒预埋连接方式，金属制根部连接件连接方式。
在正常工作状态中，叶片叶根螺栓连接是紧连接，承受着交变载荷。
“T 型螺栓”连接( 包含双头螺栓及横向螺母) ，也称“IKEA” 连接，是风机叶片最广泛的螺栓连接结构之一，本文重点考虑“T型螺栓”连接方式。
在叶片根部断面沿叶根节圆均匀分布多组高强度螺栓组，每组螺栓由双头螺杆和交叉螺母组成，叶片根端有两组均匀分布且互相对应螺栓孔和螺母孔，交叉螺母安装在径向螺母孔中，双头螺杆安装在轴向螺栓孔中，双头螺杆一端与交叉螺母连接，另一端伸出断面与主机轮毂连接，从而将叶片与主机联为一体（如图2）。
风电机组变桨系统PPT演示课件
在安装好控制系统后要设计合理的接线方法，把各控 制系统组件的线固定好，以防止轮毂在转动时发生接 线的故障。
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变桨系统工作流程： 机组主控通过滑环传输的控制指令； 将变桨命令分配至三个轴柜； 轴柜通过各自独立整流装置同步变换直流
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通过机舱上面的风速仪测量风速，把信息传 送到塔底柜，经过分析信息把变桨的信息传送到 轮毂变桨系统的中心箱，中心箱再把信息转发给3 个轴箱，轴箱在通过变桨驱动来调节叶片的变桨 角度。
变桨角度的信息是通过绝对编码器组件来测 量的。叶片轴承的内齿圈和绝对编码器的测量小 齿轮啮合，测量小齿轮把叶片转动的信息传给绝 对编码器，经过绝对编码器的记数作用把叶片转 动的角度进行测量
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叶片轴承 变桨齿轮箱 叶片锁组件
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叶片轴承是连接轮毂和叶片的组件。叶片轴承的内 圈连接叶片，外圈固定在轮毂上。叶片轴承的内齿 与变桨齿轮箱啮合。 变桨齿轮箱固定在轮毂的工艺安装面上，通过变桨 齿轮箱齿轮的转动实现叶片轴承内圈的转动完成叶 片的变桨。 （注意叶片轴承和变桨齿轮箱之间要调整合理的齿 隙） 叶片锁组件是为了对叶片检修或轮毂检修而设计的 防止叶片转动的机械装置。
当电池由于故障导致较长时间未被使用时， 风机主控制器将引发一个充电操作和电池状 况检查以检查电池的功能是否正常。
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LUST变桨系统故障列表
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LUST变桨系统故障列表
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LUST变桨系统故障列表
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SSB变桨系统故障列表
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SSB变桨系统故障列表
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SSB变桨系统故障列表
叶片锁组件：是为了对叶片检修或轮毂检修而设计 的防止叶片转动的机械装置。
GE风机1.5WM ESS变桨系统常见故障浅析及应对措施
GE风机1.5WM ESS变桨系统常见故障浅析及应对措施作者：高振宇穆帅来源：《中国科技纵横》2016年第16期【摘要】变桨控制系统是变速恒频风电机组的重要组成部分，变桨系统故障繁多不仅严重影响风电机组的发电量而且严重威胁风电机组安全稳定运行。
本文通过介绍GE风机ESS变桨系统的基本结构，变桨控制系统逻辑动作原理为风机故障处理提供思路，同时总结风电机组检修当中的实际经验，提出了相应的措施，确保风电机组长期安全稳定运行。
【关键词】变桨系统故障检修预防措施本文介绍的是GE1.5WM ESS变桨系统，通过变桨系统控制原理介绍、常见运行故障分析，有针对性的提出相应的解决措施，实现风电机组稳定可靠运行。
1 GE1.5MW 风机ESS变桨系统简介1.1 变桨系统的组成变桨系统包括一个中央柜，3个轴柜及其电池柜，3个变桨电机。
中央柜主要接受主控指令，发送指令、将滑环传输的供电分配至各个轴柜同时接收轴柜的反馈信息，主要包括AEPC 板、交换机等主要部件。
轴柜包含电机控制和保护电路、接收变桨电机位置反馈和调节电机速度，主要包括变压器、蓝盒子（Power converter）、AEPA板、接触器等主要部件。
电池柜在急停变桨模式下给电机供电，保证机组安全停机，同时在吊装过程中组装叶轮时也起重要作用，主要包括电池和充电板。
1.2 变桨启动和运行内部动作逻辑简介（1）当外界环境温度低于5℃时，外部供电正常，滑环至轮毂的24V电源经AEPC板提供给AEPA板内部的温控单元，温度单元激活加热器继电器K8，K9，K10，加热器开始工作，温度升高到10℃后，加热器停止工作，24V供电继电器K6被激活，AEPA板和AEPC板24V供电回路得电，同时蓝盒子（变桨变频器）开始预充电，电压达90V左右。
滑环至轮毂的安全链供电、主接触器供电正常，AEPA板内部安全链继电器K1，主接触器吸合继电器K4得电，蓝盒子使能继电器K3得电，继而K21接触器吸合，电机运行回路处于闭合状态。
风电偏航变桨知识介绍
原因分析2： 齿轮箱出现故障，内部卡死，导致电机过电流 解决措施： 依次拆下偏航电机，输入法兰，取出一级、二级行星部装，拆下一二级内齿圈，取出三 级行星部装，四级中心轮。 检查损坏部件，底座内是否有大量铁屑，更换齿轮箱整机或损坏部件。
原因分析3： 偏航或变桨输出齿轮与轴承齿圈卡死 解决措施： 现场检查卡死原因，确定是否有零部件损坏，并更换损坏的零部件。
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厂家标识
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产品型号 描述(type)
产品系列号 (s /n)
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偏航变桨驱动器的安装说明
偏心安装法兰
如需调节齿侧隙（
），请转动偏心安装法兰来调节。
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加油
拧开1加油到油位2，可通过透明观察镜检查。 拧紧1然后运行数分钟并察看油位变化，如有必要，请补油。
为了同一理想 我们一起努力
南京安维士传动技术股份有限公司
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风电产品简介
- 偏航变桨产品简介
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变桨机构的功能作用
变桨机构是通过改变安装在轮毂上的 叶片桨距角的大小,使叶片剖面的攻角 发生变化来迎合风速变化,从而改变叶 片气动特性,使桨叶和整机的受力状况 大为改善。 1、风力发电机起动时,可以通过改 变桨距角来获得足够的起动转矩;
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原因分析4： 偏航或变桨齿轮箱中的润滑油漏到电机中，使电机温度升高报警。 解决措施： 将偏航或变桨电机拆下，检查是否有润滑油进入。 偏航：放油到圆形油标中线位置，更换O型圈并打平面密封胶，安装处理后的电机； 变桨：取出输入端油封，检查输入轴是否有损伤，如无损伤，更换新的油封； 如输入轴有损伤，更换输入部装。 问题2：偏航或变桨过程中有异响，可能是哪些原因导致？ 原因分析1： 偏航或变桨齿轮箱内部故障。 解决措施： 依次拆下偏航电机，输入法兰，取出一级、二级行星部装，拆下一二级内齿圈，取出三级 行星部装，四级中心轮。 检查损坏部件，底座内是否有大量铁屑，更换齿轮箱整机或损坏部件。
关于明阳MY1.5Se风电机组变桨通讯故障原因分析及处理措施
工程技术随着风电技术的不断成熟与发展，风电机组功率等级也逐渐增加，变桨控制技术应运而生，并且凸显出很大的优越性。
目前变桨控制系统主要用于兆瓦级风电机组，既能提高风力机运行的可靠性，又能保证高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线。
然而变桨控制系统在实际运行中也出现了诸多问题。
新疆托克逊小草风电场地处超Ι类风区，常年风频变化较快、夏季高温及冬季严寒，所使用的明阳MY1.5Se型风电机组采在实际运行中出现“水土不服”现象，频繁报变桨通讯故障，导致风机可大规模停机，直接影响了风电场的发电量和经济效益，解决此类问题迫在眉睫。
1 变桨系统原理概述(1）变桨系统:风机的整个叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角在一定范围（一般0°～90°）内变化；以便调节输出功率不超过设计容许值。
在机组出现故障时，需要紧急停机时，先使叶片顺桨，可以减小机组结构中的受力，以保证安全可靠停机。
(2）变桨系统的工作原理：变桨系统主要由PLC、可逆直流调速装置、直流电机、绝对式位置编码器等组成，并由蓄电池作为后备电源。
PLC组成变桨的控制系统，它通过现场总线和主控制系统通信，接受主控制系统的指令，并控制可逆直流调速装置驱动直流电机，带动桨叶朝要求的方向和角度转动，同时PLC还负责蓄电池的充电控制、蓄电池电压的监控等辅助控制。
2 变桨系统运行中存在的问题新疆托克逊小草湖风电场MY1.5S e型风电机组在运行中通过观察分析，变桨通讯故障有很多是瞬间故障引起，动力电缆的干扰信号窜入信号电缆，通讯线固定不牢引起变桨系统通讯闪断等变桨通讯故障引起的，并非设备本身的问题，如果解决该问题，便可从根本上解决变桨通讯故障的问题。
明阳MY1.5S e型风电机组的可利用率必需达到95%以上，否则将严重影响风电场的发电量和经济效益，且参考同DOI：10.16660/ki.1674-098X.2015.30.060关于明阳MY1.5Se风电机组变桨通讯故障原因分析及处理措施张孝义 杜洪杰 贾越伟 高宇(华能吐鲁番风力发电有限公司 新疆乌鲁木齐 838000)摘 要：随着我国风电产业和科学技术的不断发展，越来越多的风电项目并网发电，风机运行可靠性与稳定性对风电企业的重要性越来越备受关注。
风力机组电动变桨系统
风力机组电动变桨系统摘要:目前,电动变桨系统已取代液压变浆系统并被大多数风力机组采用。
电动变桨系统作为风力机组功率控制和安全运行的重要执行结构,直接决定风力机组吸收的风能的大小，对于机组的安全稳定运行发挥着重要作用。
此处介绍了电动变桨系统的电气结构和运动控制技术要求,分析了系统中变桨控制器、备用电源、变桨电机和伺服驱动器4大部件的功能、特点及设计中需要注意的题。
详细介绍了备用电源不同储能元件的方案,不同种类变桨电机的特点及其适用场合,伺服驱动器的不同设计方案，并分别做了比较分析。
最后展望了电动变桨系统的发展方向。
关键词:风力机;电动变桨控制;变桨驱动器1 引言变桨机组已经取代定桨机组成为风力机组的主流。
变桨系统作为风力机组功率控制和安全运行的重要执行结构，在机组运行中发挥着重要作用。
正常情况下,变桨系统按照风力机组主控制器的指令驱动桨叶旋转到达指定的桨距角位置,使风力机组在各种工况下(启动、正常运转、停机)按最佳参数运行,实现并网过程的快速无冲击;在紧急故障时，调节桨距角使桨叶顺桨，进行气动刹车,保证风力机组安全。
风力机组的变桨系统分为液压变桨和电动变桨两大类,其中,液压变桨系统存在非线性、容易泄漏、卡涩等缺点,泄漏不仅容易造成机组运行故障,而且给日常维护带来了不便。
电动变桨系统采用电机配合减速器对桨叶进行单独控制,其结构紧凑、可靠,可独立变桨。
只要风机控制器给变桨控制器发出桨距角指令，变桨控制器就会按照--定控制策略控制3个伺服驱动器,驱动电机通过减速器带动桨叶旋转完成变桨。
3个桨叶中只要2个桨叶处于顺桨位置即可保证风力机组顺利停机,处于安全状态。
我国目前安装的风机主力机型容量在 1.5 - 3.6MW之间,且大多为电动变桨机组。
2 机组对变桨系统的要求变桨系统工作环境恶劣，长期承受振动、高低温的影响，维护困难，故要求其具有较高的可靠性。
在一定桨距角下,风力机组俘获的风能与风速的三次方成正比，特别是在高风速段的变化，引起风力机组俘获风能变化极大。
降低金风1.5MW机组变桨子站总线故障频次
降低金风1.5MW机组变桨子站总线故障频次摘要：风力发电是一种可再生的清洁新能源，随着我国风力发电装机比例的不断提高，其稳定可靠的运行方式备受关注。
金风风电1.5 MW风电机组是金风公司最早开发的一种永磁直驱风电机组，由于使用年限的增长，一些电器部件老化，金风风电1.5 MW机组的变桨子站总线故障频繁发生，对风电机组的高效、安全运行造成了极大的威胁。
因此，减少金风风电1.5 MW机组的子站总线故障频率，是提高风电机组运行效率的关键。
在具体的工程实践中，通过软件监控、加强设备的精细化维修以及改善 DP通信部件的工艺，可显著降低设备的故障频率，缩短停机时间，提高设备的可利用率及设备的可靠性。
减少金风风电1.5 MW 机组的子站总线故障频率，既有利于提高风电企业的经济效益，又满足了我国的节能环保需求。
本项目以金风风电1.5 MW机组为研究对象，针对金风风电1.5 MW机组变桨子站总线故障，探索减少其发生频率的方法与手段，有效地减少变桨子站总线故障频率，促使系统安全稳定与可靠运行。
关键词：故障诊断；变桨控制系统；风电机组To reduce the frequency of faults in the variable-rotor bus station of Jinfeng 1.5 MW unitZuo shi haiCGN New Energy Yunnan branch Mou Ting Fung Tun Wind Farm Chuxiong Yi Autonomous Prefecture, Yunnan provinceAbstract: Wind power is a renewable and clean new energy. With the increasing proportion of installed wind power in China, its stable and reliable operation mode has attracted much attention. Goldwind 1.5MW wind turbine is a kind of permanent magnet direct drive wind turbine first developed by GoldwindCompany. Due to the growth of service life and aging of some electrical components, the bus failure of the transformer station of the 1.5MW wind turbine frequently occurs, which poses a great threat to the efficient and safeoperation of the wind turbine. Therefore, reducing the frequency of sub-station bus failure of Jifeng Wind Power 1.5MW unit is the key to improve the operating efficiency of wind power units. In specific engineering practice, throughsoftware monitoring, strengthening the fine maintenance of equipment andimproving the process of DP communication components, the failure frequency of equipment can be significantly reduced, the downtime can be shortened, the availability of equipment and the reliability of equipment can be improved. Reducing the sub-station bus failure frequency of Jinfeng Wind Power 1.5MW unitis not only conducive to improving the economic benefits of wind power enterprises, but also meets the needs of energy conservation and environmental protection in China. This project takes Jinfang Wind Power 1.5MW unit as the research object, aiming at Jinfang wind power 1.5MW unit bus failure, explores ways and means to reduce the frequency of bus failure, effectively reduces the frequency of bus failure, and promotes the safe, stable and reliable operationof the system.Key words: fault identification; Variable pitch control system; Wind turbine set引言变桨系统是作为大型风电机组控制系统的核心组成部分，对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。
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二、故障原因： 故障原因：
• 1）变桨电机线路问题。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 • • • •
• 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。
障逐渐显露，处理过后故障会减少。 处理方式： 三、处理方式： 1）在远控或者就地的空间面板上多次变桨，若 在远控或者就地的空间面板上多次变桨， 卡住的变桨回位，则可继续运行。 卡住的变桨回位，则可继续运行。 2）若多次变桨无法使桨叶回位，则应偏航，因 若多次变桨无法使桨叶回位，则应偏航， 有时桨叶对风时受力较大。 有时桨叶对风时受力较大。 3）当变桨偏航都不能使桨叶回位，应上机舱断 当变桨偏航都不能使桨叶回位， 便将控制柜电，待变频器全部断电后， 便将控制柜电，待变频器全部断电后，若制动 器可以打开，先把故障桨叶转到6点位置——此 器可以打开，先把故障桨叶转到6点位置——此 位置受力最小用。手动变桨控制盒多次变桨。 位置受力最小用。手动变桨控制盒多次变桨。 基本可以消除故障。 基本可以消除故障。
常见的变桨问题
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每当风速急速上升或下降的时候， 变桨就会受到严峻考验，有的风机就 会由于某些问题会导致变桨故障以 FL1500风机为例。 FL1500风机为例。
变桨故障
表现特征
故障原因
处理方式
主要表现特征： 一、主要表现特征：
• 一支或者两支桨叶变桨不能回位—84°。 一支或者两支桨叶变桨不能回位—84°
其中以一支桨叶报故障多。 • 停机方式：一支叶片在运行期间超时、卡 死、超出工作位置（-1.50°~86° 死、超出工作位置（-1.50°~86°）、然 后安全链断开刹车自动刹住。报制动器故 障。3支叶片位置以是2点、10点、6 障。3支叶片位置以是2点、10点、6点停机 较多。其中又以2 较多。其中又以2点叶片受力较大。
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• 变桨故障不是一个纯粹的机械或者电器问
题，各方面因素倒是故障，本文只是个人 处理故障中所发现的一部分处理方式方法， 在威海纯进口的此机型就无变桨故障。外 国的轴承紧缺，国内又无技术成熟的轴承 厂家。虽然我说的处理方式，不一定能处 理所有变桨故障，但是我相信将来此故障 将会在不久减少直至消除。