风力发电机电控系统维修思路和方法

摘 要：风电机组工作环境恶劣，长时间伴随着高温、振动运行，风力发电机比火电或水电机组故障率高，维护难度大，不少风电机组的故障又毫无经验可循，因此对风电机组的维修首先应该从方法上进行一个归纳，以点带面。本文主要针对风机故障概率最高的电气控制系统做维修分析，参考的机型是东方风电生产的FD-93H雙馈式风力发电机组以及DF110-2500型永磁直驱风力发电机组。

关键词：风电场运维；风力发电机维修；故障诊断

风力发电机组的电气故障占所有故障类型的80%以上，并且多数是在正常发电过程中发生的，停机后故障又消失了，因此寻找故障原因就花费了大量时间，严重影响了故障处理效率。本文结合实际工作，探讨了风机电控系统故障的维修思路与方法。

一、故障处理思路

风力发电机电气故障，主要表现在电气元件损坏失效，传输受到干扰，接触不良等情况。这些故障的信息都是由主控系统报出的，风电机组内所使用的传感器输出都为标准的电压电流信号，经处理器采集换算成数值进行逻辑判断。

由于风力发电机组集机械、液压、电气为一体，其故障也是这三者的综合反映，因此其故障主要出现在采集，传输和执行环节。处理故障前通过逐级排查来定位故障所在的位置，才能找到问题的根本原因。

（一）先静态后动态。这里的静态不仅是停机，而是让系统断电进行检查，动态则是

让系统运行。如果马达断路器跳闸后试送成功，则需考虑断路器所带的电机是否存在堵转情况；如果是空开跳闸后试送成功，则考虑后方器件输入输出在运行过程中是否会发生的状态变化，状态改变后引起过载或短路故障，例如温控器、压差开关、压力传感器等。

（二）先易后难，逐级排查。故障分析时，先从简单的部分开始检查是最节约时间和精力的。虽然风力发电机是一套很复杂的系统，通过细分后可发现，其实是由不同功能的系统组成的，而且某些系统结构比较简单。例如先检查柜外可通过目测观察到好坏的部分，再使用万用表检查电气回路内部的故障；更换器件时先更换操作简单，更换方便的，再换难换的器件，这样可以显著的提升效率，快速处理故障。

（三）分析PLC内部故障数据。如今主流主控系统都有故障录波功能，只要发生故障时主控PLC不断电，主控就能记录下故障时的风机各种状态。维修前，可以先通过笔记本电脑读取发生故障时的数据，通过数据分析判断故障点，做到精确定位，上风机前就可以把备件和工具带齐，上一次风机就能解决故障，做到事半功倍。

二、故障诊断基本方法

风力发电机故障有些比较复杂，例如主控和变桨之间的交互信号，就涉及到滑环信号在主控和变桨系统间的走线，因此维修前，理解电气原理图是必须要做的功课。另外由于风机内器件采集信号多样，也可以利用多种仪器仪表对相关信号进行分析，以此来判断故障点。故障诊断基本可分为以下几种方法：

（一）观察法。若是元器件故障，可以查看相关器件上的故障指示灯或故障代码LED灯，通过阅读说明书或故障代码表，确定具体故障。如果是断路器跳闸故障，首先要观察是否有器件外观有灼烧痕迹，通过看外壳、闻气味来判断那个器件的故障，不过此方法仅

作为初步检查手段，一般还需要和其他方法配合判断。

（二）原理分析法。根据电气原理图，可以从逻辑上分析各点电压特性，如电源来自于哪里，经过了那些器件，继电器动作后是否有连锁动作或者互锁动作，再通过表测法测量、分析、比较从而确定故障点。

（三）信号模拟法。在判断是否由于器件本身原因引起的故障时，可使用短接直流24V模拟输入的数字量信号，通过上位机或万用表来判断元器件的好坏。有条件的，还可以使用信号发生器等仪器仪表来模拟输入的模拟、脉冲信号，然后进行分析和解读，提高处理故障的效率。

（四）表测法。利用万用表测量输入输出，可以初步判断器件的好坏。如果是短路引起的故障，将系统断电后需要测量故障点电阻；如果是信号故障，则需要测量电压电流等信号。针对特殊的信号，例如脉冲信号、方波信号、电容充电器充电电流等无法使用万用表测量时，还可以利用示波器、电流表等仪表进行测量、分析和对比

从电气原理上来看，各个器件常开点都会有一个互锁的常闭点作为反馈信号，如果某个节点动作了，则主控会报相应节点的故障信息。但是我曾遇到多次安全链无缘无故断开的故障，然而检查电路上所有器件均未发现问题。此故障在风机运行时随机出现，频率大约为2天1次。对于这种情况，因为故障点多且为瞬发性，使用表测法很难找到故障点，所以还需要其他的方法来查找故障。

（五）替换法和比较法。替换法是用规格相同、性能良好的电器元件或某一电路（整个电路板）代替某个电器元件或某个环节，从而确定故障点和原因。无论是风机维修还是其他设备维修，替换法都是一种常用方法。只要能明确故障的范围，用备件替换损坏的坏

件，逐步排查，不仅能进一步缩小范围，也是缩短故障停机时间最有效的方法。

配合替换法判断故障的，还有比较法。在正常的机柜里换上怀疑有故障的器件后，观察故障是否重现；或者将好的器件换在故障柜内，观察故障是否消除，这样相互比较来排除故障。

风力发电机维修前，可以先花一点时间分析故障录波数据，对故障原因进行预判，力争去一次风机就解决问题。维修过程中思路要清晰，将多种诊断方法和检测手段结合起来，快速定位故障。现场维护结束后，应认真填写维修记录，列出更换器件清单，建立易坏件的备件清单、维护台账，使未来再次处理相同故障时有据可查，提高维修效率。

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