电变桨风机飞车的防治措施

电变桨风机飞车的防治措施

【摘 要】介绍电变桨风机发生飞车事故的原因及防治措施。

【关键词】电变桨；风电机组；飞车；防治

1 引言

变桨距风力发电机组的主要制动系统是气动顺桨刹车，目前主流风机厂家多采用电动变桨，当出现极端风速、刹车失灵、控制系统失效、电池回桨失控等系列故障时，容易发生飞车现象，导致风机机舱着火或倒塔事故。

2 原因分析与防治措施

2.1 控制通讯故障

超速保护模块主要监测主轴、齿轮箱低速轴和叶片的超速，当模块感知失效或发生软件故障时，风机主控不能判断故障，因此对机组进行巡视时要注意对测速传感器的检查，将传感器与感应体的距离调整到合适的位置，目前的转速检查装置均安装在机舱内，通过主控处理，经电滑环将EFC（紧急顺桨指令）传递给变桨控制器，齿轮箱渗漏油会造成滑环内进油，油附着在滑环与插针之间形成油膜，接触不良会导致变桨通信信号中断和延时，致使主控柜控制单元无法接收和反馈超速信号，使变桨系统无法正常按设计程序工作，引发飞车。

防治措施：当主控PLC发生故障时，可以发出计时脉冲，切断主控电源，后备PLC接管BUS总线控制权，通过备用通断控制变桨控制器实现紧急停机，也可以考虑在风机轮毂上设置加速度传感器，通过信号装换模块变成速度值，当超速保护模块失灵或主控通讯失效时，直接发出EFC信号命令电机驱动器顺桨制动。

2.2 机械传动故障

变桨机械部分的原因主要集中在减速齿轮箱和变桨轴承上。保养不良和质量问题，使减速齿轮箱和变桨轴承有可能损坏，在传动链有卡涩或转动不畅的情况下会导致不能收桨至90°的位置，因此应多注意轴承齿轮的润滑脂是否清洁充足。

防治措施：因机械故障无法回桨时，控制系统可以发出偏航90°的指令并采用机械点刹的方式（如果直接抱闸容易着火）避免极端风速下转速持续上升而飞车。

2.3 后备电源故障

当电网掉电停机时，变桨控制系统只能靠后备电源提供电拖动力，采用超级

电容的变桨系统，电压检测值可以作为容量的判定依据，而采用蓄电池变桨的控制系统，如果一组中有1到2 块蓄电池放亏，电池组整体电压测量时属于正常范围， 但是电池单体电压测量已非正常区间，这种蓄电池在出现故障后已不能有效地使桨叶收桨，而引发飞车事故。因此在日常检查中应定期检查充电器的状况和蓄电池组单体电池电压，发现蓄电池电压不在规定的范围内时，应将整个电池组进行更换，切不可只更换电压低的一块或几块电池。

防治措施：目前风机对于蓄电池的检查方式为整体电压监测，每4—7天做一次后备电池变桨测试，通过规定角度内动作时间的长短来推断，无法准确的评估电池的容量。风机有一个叶片顺桨就可以有效的降低风机转速，有两个桨叶顺桨就能安全停机，各轴电池箱给电机的供电相对独立，一个轴的电池供电失效不会影响其它轴的供电效果。出于成本考虑可增设一组备用电池确保一片桨叶能够有效制动，也可以增设在线监测系统对3个电池箱的蓄电池内阻进行分别测量，判断电池容量是否充足，又不影响风机正常并网运行。

对于一个电池箱，每6个蓄电池为一组，可分为3组。每年做一次试探性放电试验，每三年做一次深放电试验。风电机组中多使用单体12 V 的阀控式铅酸蓄电池，如松下铅蓄电池，20 h 放电率下0.36 A 放电电流的标准容量为7.2 Ah，新出厂电池内阻一般为21 mΩ。内阻与容量的相关性是：当电池的内阻大于初始值（基值）的25%时，电池将无法通过容量测试，需要进行更换。当电池的内阻大于初始值的2倍时，电池的容量将在其额定容量的80%以下。

3 总结

本文从控制通讯故障、机械传动故障、后备电源故障三方面分析了风机在极端风速下的飞车原因和防治措施，希望能够有效的避免电变桨风机飞车事故的发生，减少安全事故和经济损失。