【技术交流】关于风电机组液压系统常见故障分析与处理

renwei4477 2018-05-23

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关于风电机组液压系统常见故障分析与处理

李珉孙阳史旭春

(国投青海风电有限公司青海格尔木 816000)

　　【摘要】风能作为一种新型的、绿色的可再生能源,日益受到各国关注和重视。液压系统作为风力发电机组的重要组成部分，为风力发电机组提供可靠的安全保障。在日常运行中时常报出各类故障，导致风力发电机组故障停机，通过对风力发电机组液压系统的常见故障进行分析和处理，保证风力发电机组的稳定运行。

　　【关键词】风力发电机组液压系统高压过滤器偏航系统齿轮泵

　　0 引言

　　液压系统是风力发电机组的核心部分，风力发电机组运行过程中，需要稳定的液压系统，增加了液压系统的运行负担。风力发电机组液压系统的故障原因比较多，对实际运行造成很大的影响，导致风力发电机组处于低效率的运行状态，在故障处理过程中，需要弄清楚液压系统的故障原因，才能有效可行的解决故障，提高液压系统的工作效率。本文以国投青海风电运行的由中国联合动力生产的UP86-1500型风力发电机上的液压系统为例对各类故障及处理方法进行总结分析。

　　1 风电机组液压系统概况

　　风力发电机组的液压系统实际是制动系统的驱动机构，主要来执行风力发电机的启停任务。通常它由两个压力保持回路组成：一路是供给叶轮刹车系统;另一路是供给偏航刹车系统。这两个回路的工作任务是当风力发电机正常运行时使风电机组制动系统始终保持一定的压力。中国联合动力生产的1.5MW机组液压系统主要有原泵机、齿轮泵、液压油和各类阀体组成。其作用是为风力发电机组偏航制动器、发电机转子制动器等提供液压动力，在机组偏航时释放偏航制动器并保持一定的阻尼，偏航结束时实现偏航制动器制动，控制发电机转子制动器的制动和释放。

图1 液压系统原理图

　　转子制动器的制动和释放：液压系统正常工作状态下，偏航和解缆不动作时，换向电磁阀Y1(图1 3.9)和Y2(图1 3.13)同时得电，换向电磁阀Y1为截止状态，换向电磁阀Y2为导通状态，主轴高压油直接回油箱，转子制动器为释放状态。应急情况下，换向电磁阀Y1和Y2同时失电，换向电磁阀Y1为导通状态，换向电磁阀Y2为截止状态，主轴高压油直接流入转子制动器，转子制动器为制动状态。

　　偏航制动器的制动、半泄压和全泄压：液压系统正常工作状态下，偏航和解缆不动作时，换向电磁阀Y3(图1 3.13.2)和Y4(图1 3.13.3)同时得电，换向电磁阀Y3和Y4同为截止状态，偏航高压油流入偏航制动器，偏航制动器为制动状态。偏航状态下，换向电磁阀Y3失电为截止状态，换向电磁阀Y4得电为导通状态，偏航高压油从偏航制动器经过插装式溢流阀流回油箱，偏航制动器为半泄压状态(25bar)。解缆状态下，换向电磁阀Y3得电为导通状态，换向电磁阀Y4失电为截止状态，偏航高压油从偏航制动器直接流回油箱，偏航制动器为全泄压状态。

　　2 现场常见故障

　　结合现场风力发电机组液压系统的运行情况，风力发电机组液压系统常见故障有以下几点：

　　(1)主系统压力低故障。

　　(2)液压系统油泵电机工作时间过长故障。

　　(3)液压系统油位低故障。

　　2.1 主系统压力低故障

　　主系统压力是用来检测和观察液压系统是否正常工作的压力值。液压系统的工作压力是始终处于变化状态之中的，但其变化状态是在一个设定的范围内(120bar-170bar)，如果在液压系统正常运行模式下，不进行偏航和解缆泄压时，液压系统压力低于这个设定的范围值(120bar)持续15秒后，触发此故障。

　　故障原因：在风电机组塔底连接调试软件查看故障信息和液压系统主系统压力值，对故障进行初步判断，压力值跳变(液压系统主系统压力值不规则变化)：检查监测回路和采集回路的接线是否虚接，压力传感器是否损坏;压力值不跳变(液压系统主系统压力值正常变化)：重点检查液压系统本体，是否存在液压系统油泵、阀门损坏。

　　故障处理方法如下：

　　在风电机组塔底连接调试软件查看主系统压力是否跳变：

　　(1)若主系统压力不跳变，处理方法如下：

　　1)检查主系统压力传感器(图1 3.4.1)接线是否断裂。

　　2)检查机舱控制柜卡键是否损坏，端子接线是否虚接、断裂。

　　3)检查机舱控制柜液压系统电机229Q1空开是否跳闸，电机333K6接触器是否损坏。

　　4)检查液压系统电机(图1 2.1)是否损坏无法启动。

　　5)检查液压系统油位(图1 1.3)是否在正常液位，高压过滤器(图1 3.2.1)是否堵塞导致压力低。

　　6)检查液压系统插装式节流阀(图1 3.12.1)是否损坏或松动，泄露压力导致。

　　7)检查液压系统齿轮泵(图1 2.3)是否堵塞或损坏、电机(图1 2.1)和联轴器(图1 2.2)是否脱落或断裂、电机相序是否正确。

　　(2)若主系统压力跳变，处理方法如下：

　　1)检查机舱控制柜液压系统相关端子排接线是否松动、卡键接线是否松动。

　　2)检查液压系统压力传感器是否损坏、插装式节流阀(图1 3.12.1)是否松动。

　　3)检查250欧电阻阻值是否正确，接线是否牢固。

　　2.2 液压油泵电机工作时间过长故障

　　液压系统电机运行时，电机带动齿轮泵旋转，油泵将高压油从油箱中压入系统内，使系统压力提高，液压油通过各类阀体实现方向、压力流量的调节，然后经外接管路流到液压机械的执行机构中，推动各种液压机械做功。正常模式下，不进行偏航半泄、解缆全泄时，液压油泵电机持续工作 80s 及以上触发此故障。

　　故障原因：液压系统油泵电机工作条件是液压系统达到了启泵压力值135bar，由压力传感器输出信号给主控PLC，再由PLC给出电机工作指令到电机控制回路，使液压系统油泵电机正常启动工作。液压系统油泵电机工作时间过长故障主要分：

　　(1)电机启动：证明液压系统电机控制回路正常，而液压系统系统压力达不到停泵压力值150bar，液压系统油泵电机会持续工作80s，便会报出液压系统油泵电机工作时间过长故障;

　　(2)电机不启动：主要是因为电机控制回路存在问题(如油泵电机控制回路中接触器损坏、油泵电机控制回路中接触器两端接线存在虚接等)，无法将电机工作指令传输给液压系统电机，导致液压系统电机不启动，而在PLC给出液压系统电机工作指令80s后，液压系统无法达到停泵压力值150bar，PLC不会给出液压系统电机停止工作指令，便会报出液压油泵电机工作时间过长故障。

　　故障处理方法如下：

　　液压系统油泵电机工作时间过长故障主要分电机启动和电机不启动两个方面：

　　(1)若电机启动，处理方法如下：

　　1)检查液压系统插装式节流阀(图1 3.12.1)是否松动、液压油是否在正常液位。

　　2)检查液压系统密封垫圈是否损坏导致压力不足。

　　3)更换齿轮泵(图1 2.3)，启动电机测试压力是否正常。

图2 齿轮泵

　　4)更换蓄能器(图1 3.6.2)，启动电机测试压力是否正常。

　　(2)若电机不启动，处理方法如下：

　　1)检查机舱控制柜卡键接线是否虚接。

　　2)检查液压系统电机333K6接触器线圈损坏不得电。

　　3)检查控制柜液压系统电机端子排接线是否虚接。