風電機組變槳系統維護與維修的方法要求及注意事項1.1變槳系統概述及工作原理絕對B編碼器絕對B編碼器電池箱電池箱軸控箱軸控箱中央控制柜中央控制柜變槳驅動變槳驅動變槳系統剖面圖變槳系統安裝在輪轂內，它可以實現三個槳葉獨立變槳。每個葉片上都帶有一個備用電池箱，當電網掉電、變槳供電故障、控制單元故障時,備用電池箱能維持系統的正常工作。變槳系統主要包括一個變槳中央控制柜，三個軸控箱，三個電池箱，三個直流電機，六個機械限位開關，三個絕對編碼器，溫度傳感器。變槳系統的作用是控制風機葉片旋轉到設定的角度。通過控制葉片的角度來控制風輪的轉速，進而控制風機的輸出功率，并能夠通過空氣動力制動的方式使風機安全停機。風機的葉片（根部）通過變槳軸承與輪轂相連，每個葉片都要有自己的相對獨立的電控同步的變槳驅動系統。變槳驅動系統通過一個小齒輪與變槳軸承內齒嚙合聯動。風機正常運行期間，當風速超過機組額定風速時（風速在12m/s到25m/s之間時），為了控制功率輸出變槳角度限定在0度到30度之間（變槳角度根據風速的變化進行自動調整），通過控制葉片的角度使風輪的轉速保持恒定。任何情況引起的停機都會使葉片順槳到90度位置（執行緊急順槳命令時葉片會順槳到91度限位位置）。變槳系統有時需要由備用電池供電進行變槳操作（比如變槳系統的主電源供電失效后），因此變槳系統必須配備備用電池以確保機組發生嚴重故障或重大事故的情況下可以安全停機（葉片順槳到91度限位位置）。此外還需要一個冗余限位開關（用于95度限位），在主限位開關（用于91度限位）失效時確保變槳電機的安全制動。由于機組故障或其他原因而導致備用電源長期沒有使用時，風機主控就需要檢查備用電池的狀態和備用電池供電變槳操作功能的正常性。每個變槳驅動系統都配有一個絕對值編碼器安裝在電機的非驅動端（電機尾部），還配有一個冗余的絕對值編碼器安裝在葉片根部變槳軸承內齒旁，它通過一個小齒輪與變槳軸承內齒嚙合聯動記錄變槳角度。風機主控接收所有編碼器的信號，而變槳系統只應用電機尾部編碼器的信號，只有當電機尾部編碼器失效時風機主控才會控制變槳系統應用冗余編碼器的信號。1.1.1中央控制箱變槳中控制箱執行輪轂內的軸控箱和位于機艙內的機艙控制柜之間的通訊工作，主要用于電能分配和執行PLC控制指令，與外部接口電路必須要考慮過壓和防雷措施。位置控制器8A1（型號為：GEL8230Y001）位于變槳中央控制柜中，用于控制葉片的變槳位置。另外，三個電池箱內的電池系統的充電過程由安裝在變槳中央控制柜中的中央充電單元控制。位置控制器位置控制器電池充電單元電池充電單元中央控制箱實體圖中央控制箱元器件配置圖1.1.2軸控箱采用晶閘管轉換器3A1（型號為：DGNR-050Z）控制電機轉速。在變槳系統內有三個軸控箱。每個葉片分配一個軸控箱。變流器變流器 軸控箱實體圖軸控箱元器件配置圖1.1.3電池箱電池組電壓216V，內裝18節12V/7.2Ah蓄電池，采取有效的設計措施延長電池使用壽命，保證在正常使用情況下，電池使用壽命不短于3年。每個軸控箱分配一個電池箱，在供電故障或EFC-復位信號（緊急順槳控制信號）的情況下，每個葉片都各自轉動到順槳位置。各軸電池箱給電機的供電相對獨立，一個軸的電池供電失效不會影響其它軸的供電效果，確保了單個葉片的順槳失效不會影響整機的安全制動（兩個葉片可以執行安全順槳）。電池箱內，電池供電線路的輸出端裝有熔斷器（63A），供電線路發生短路或過載時熔斷器保護動作。電池箱實體圖電池箱元器件配置圖1.1.4變槳電機單相直流串勵電機，并聯電阻器以防止空載掉電飛車發生。變槳電機實體圖1.1.4限位開關限位開關實體圖1.1.5絕對型位置編碼器B位置編碼器B實體圖1.1.6位置編碼器A位置編碼器A實體圖1.1.7溫度傳感器溫度傳感器實體圖1.2維護要求及注意事項變槳系統是風機中很重要的一部分，它的損害有可能導致重大事故的發生，所以要定期對其進行正規、仔細的檢查和維護。在對變槳系統進行任何工作之前，特別是在打開帶電部件的蓋子之前，必須確保部件和設備已經按照規定的要求斷電。另外也要小心主電路的助推或輔助電流，特別是靜態加熱系統。變槳系統的維護在安全方面要注意以下幾點：1)使用帶絕緣保護的工具；2)防止誤操作引起系統重啟；3)隔離系統的供電電源；4)避免接地和短路事故；5)帶電部件必須加以隔離或絕緣；6)由于電控箱的蓋子比較重，其打開或移動時要特別小心，以防止損壞其它電氣部件或造成人身傷害。1.3常規維護1.3.1電控柜內元器件的緊固由于風機運行時變槳系統會隨輪轂一起做強烈的振動，在一段時間之后螺栓連接可能會松動。因此，在常規的年檢中，必須檢查能接觸到的特別是柜內重要電氣元件的螺栓連接并進行必要的緊固，重點是線耳和連接銅排之間的螺栓緊固，并記錄檢驗結果。序號電壓級別部件名稱元件號連接點1400V中控箱1F21/3/5,2/4/62400V中控箱1F31/3/5,2/4/63400V中控箱1F41/3/5,2/4/64400V中控箱X0/N1、2、3、45400V軸控箱1Q1L1,L2,L3/T1,T2,T36400V電機C1主要接點檢查表1.3.2變槳系統電氣維護時間表描述優先檢查每年每兩年每三年控制箱箱體目測檢查：損壞、密度、濕度、高熱或燒焦痕跡√檢查電纜的緊固√檢查相關文件或圖紙的完整性√控制器件的性能測試√對箱蓋密封性和箱體固定的目測檢查（要確保箱體固定牢靠）√檢查接地導體，接地線及等電位連接是否牢靠√電氣設備和電纜的目測檢查√安全設備的目測檢查和調整√對下列部件進行目測檢查和功能測試，必要時將其更換目測檢查：－電池隔膜√－保險絲√－直流電機炭刷√－測速發電機炭刷√－變槳控制器√－軸控箱變流器√功能測試：－防雷保護系統√－時間繼電器√－接觸器√－加熱電路√－電池電壓監控√－電機制動√－微型斷路器和馬達保護開關√－殘余電流保護裝置（RCD）√更換部件：－電池組√定期檢查表1.3.3充電器充電器1.3.3.1充電電壓的溫度補償充電器具備充電電壓的溫度補償功能，充電電壓的大小根據溫度的變化進行自動調整，20°C（電池周圍環境溫度）時的標稱浮充電壓值為：250VDC，浮充電壓的校正系數為：±20mV/（°C·單體），充電電壓與電池周圍環境溫度成反比關系。可對電池進行充電的電池周圍環境溫度范圍為：-20°C~+60°C。變槳系統1號電池箱內配有一個溫度傳感器（1V1），此溫度信號直接傳給充電器，充電器根據此溫度信號進行充電電壓的溫度補償（其它電池箱的充電環境溫度參考1號電池箱）。1.3.3.2充電器信號輸出充電器的輸出信號包括一組LED指示燈和一組繼電器信號，用來指示當前充電電壓的狀態、電池組的連接狀態、充電器的輸入電源狀態。（1）SENSONOK指示燈指示燈常亮，表示溫度傳感器（1V1）與充電器的連接正常且為規定連接方式。指示燈滅，表示充電器的充電電壓溫度補償功能失效，需要檢查傳感器與充電器的連接。充電器檢測不到溫度信號時就假設電池周圍環境的當前溫度為20°C，充電電壓為標稱充電電壓：250VDC。（2）UV/OVOK指示燈這是個復合信號指示燈，它指示充電器的輸出端電壓是否正常（是否有出現過壓或欠壓狀態）。指示燈常亮，表示充電電壓在規定的范圍內；指示燈滅，表示充電電壓出現欠壓（電壓低于156~166VDC時）或出現過壓（電壓高于267~278VDC時）。（3）BATT/MAINSOK指示燈這是個復合信號指示燈，指示電池組的連接狀態和充電器輸入電源的狀態。指示燈亮，表示充電器與電池組的連接正常、充電器有輸入電源且電壓在規定范圍內。如果指示燈滅則存在以下兩種故障可能性：充電器輸入電源故障和電池故障。1.3.3.3充電器接線圖充電器接線圖檢測信號Battery/mainsokcharging和Over/Undervoltageokcharging直接輸入變槳系統主控制器，正常情況下為：+24VDC（對應的LED指示燈亮），相應點故障時變為：0VDC（對應的LED指示燈滅）。充電器直流電輸出端裝有一組熔斷器（6F1：6.3A）：充電回路出現短路或過載時熔斷器保護斷開，電池箱內充電回路上也裝有熔斷器（2F1：6.3A），兩個熔斷器對充電回路進行聯合保護。1.3.3.4充電控制3個電池箱內的電池統一由位于中控箱內的充電器（6A1）進行充電。充電器依次給1號電池箱、2號電池箱、3號電池箱進行定時充電，正常通電情況下每個電池箱連續充電15分鐘，45分鐘為一個充電循環。中控箱內的3個接觸器6K1、6K2、6K3接受變槳系統主控制器的命令分別控制3個電池箱充電回路的通斷。1.3.3.5電池箱環境控制每個電池箱內都裝有一個PT100溫度傳感器用于檢測各電池箱的環境溫度，溫度信號分別傳給位于中控箱的3個溫度控制器，溫控器根據各電池箱的當前環境溫度控制對應電池箱的加熱器的加熱狀態。每個電池箱內分別裝有3個45W的加熱器。電池箱的箱體上有通風窗、通風窗的內表面貼有透氣隔膜以防止濕氣進入箱內，保持電池箱內干燥通風。1.3.4電池組的檢修及維護電池箱內的帶電連接件上有可達248V的直流電（電池組的額定電壓：216VDC，電池充電完成后電壓可達248VDC），對電池箱進行操作維護前要先將變槳系統相關電源斷開。斷電操作步驟：1）依次斷開中控箱內2F1、2F2、2F3、2F6、2F7等230V空氣開關，1F2、1F3、1F4等400V空氣開關；斷開機艙柜內230VUPS、204F4空氣開關，斷開空氣開關204Q1，確保電池充電器沒有在充電狀態；2）斷開軸控箱上的主電源開關和電池供電開關；3）斷開電池箱熔斷器1F1、1F2。主電源開關及電池供電開關電池箱熔斷器1F1、1F2此種電池為密封式閥控鉛酸蓄電池，不需要定期加補充酸液和水，所以也稱其為“免維護”蓄電池，但并不表示其不需要其它常規維護。正確的使用和維護對提高蓄電池供電的可靠性、安全性及蓄電池的使用壽命非常重要。為了確保蓄電池的安全使用，蓄電池需要執行的常規檢查及維護有：1)蓄電池的外觀及接線檢查：檢查電池外觀有無變形或嚴重發熱，檢查電池組及其連接導線是否干凈，是否連接牢固，是否有腐蝕，并根據需要及時更換或緊固。2)清潔度檢查：檢查電池組（特別是電極處）是否干凈、干燥，要及時清潔蓄電池外殼上的污漬，保持電池清潔干燥，清潔時要使用干燥的抹布或無金屬物的毛撣進行，防止漏電。3)檢查電池箱的輸出電壓：電池組充完電后每個電池箱在空載的情況下的輸出電壓至少要達到216VDC。4)檢查電池組的電容量，目前還沒有簡單可行的方法直接檢查電池組的電容量，因此，可以采用對比測量的方法檢查電池組帶動電機動作的運行時間來判斷其電容量是否滿足要求：測試前先給電池組充滿電，測量電池組帶載運行的時間并做好對比記錄。如果在規定的轉動角度內電池供電變槳動作的時間太長（與電容量正常情況下的動作時間做對比），則電池的電容量可能已經減少，一旦確定某個電池箱內的電池組的容量已將減少，要立即進行更換（更換整個電池箱內的所有電池組）。每個電池組的額定電壓是72VDC。為了保證操作人員的安全，在對電池組進行維護或更換時不要接觸電池的正極或負極。拆卸電池組的注意事項：1)斷開電池供電開關并移出保險絲。2)拆除接地電纜和電池組之間的連接電纜。3)卸下電池組上的螺絲。電池組的拆卸1.3.5更換損壞的連接電纜損壞的電纜要及時更換。下表給出了連接電纜的編號和長度。項目數量功能（從…到…）連接器類型長度SSBArt.-No./電纜A11中央控制柜－軸控箱1HANK4/0(4-pole)5000mmF1-03-21*720電纜A21中央控制柜－軸控箱2HANK4/0(4-pole)5000mmF1-03-21*721電纜A31中央控制柜－軸控箱3HANK4/0(4-pole)5000mmF1-03-21*722電纜B11中央控制柜－電池箱1HANE6(2*8-pole)5000mmF1-03-21*723電纜B21中央控制柜－電池箱2HANE6(2*8-pole)5000mmF1-03-21*724電纜B31中央控制柜－電池箱3HANE6(2*8-pole)5000mmF1-03-21*725電纜C11軸控箱－變漿電機1HANMOD24(2+2+8+12-POLE)5000mmF1-03-21*726電纜C21軸控箱－變漿電機2HANMOD24(2+2+8+12-POLE)5000mmF1-03-21*726電纜C31軸控箱－變漿電機3HANMOD24(2+2+8+12-POLE)5000mmF1-03-21*726電纜F11中央控制柜－軸控箱1HANE6(6-pole)5000mmF1-03-21*727電纜F21中央控制柜－軸控箱2HANE6(6-pole)5000mmF1-03-21*728電纜F31中央控制柜－軸控箱3HANE6(6-pole)5000mmF1-03-21*729電纜G11中央控制柜－軸控箱1HAN24DD(24-pole)5000mmF1-03-21*730電纜G21中央控制柜－軸控箱2HAN24DD(24-pole)