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风电场风机变桨系统故障分析及具体措施

摘要：风力发电作为现阶段电力能源供应系统的重要构成，发电机组通常需要

在复杂的环境下运行，风向、风速、风力与温度环境等容易受不确定因素影响，

具有随机性、多变性与间歇性等方面的特点，风机系统在交变负载的影响下，容

易出现故障问题。变桨系统是风力发电的重要技术，分为液压变桨与电动变桨等

形式，液压变桨系统的常见问题包括超限故障、不同步故障等；电动变桨运行系

统主要的故障问题为电气回路、变桨电滑环以及后备电源等出现损坏，技术与管

理人员应结合具体故障原因，采取针对性的处理手段。

关键词：超限故障；运行不同步；电气回路

现阶段，我国能源消耗量逐步提高，风电场的电力生产与供应需求不断提升，

风机系统的运行压力大幅度增加，为保证电力运行系统的安全、稳定运行，风电

场应在加强变桨系统状态监测的基础上，做好故障排查与处理工作。由于变桨系

统处于封闭的环境中，因此在运行监测时，故障表现不明显，需要通过总控制系

统对系统运行异常数据进行报错，检测与维修技术难度相对较大。基于此，本文

从现阶段液压与电动变桨系统的常见故障表现与原因方面出发，对不同故障问题

处理对策进行系统分析。

一、液压电机变桨系统中的主要故障及处理对策

、变桨系统超限故障1情况的分析与处理

液压变桨在运行过程中容易出现超限故障，最常见故障点为桨叶位置传感器损

坏，造成测量电压超出允许值范围，从而造成叶片位置检测错误。一旦桨叶位置

的传感器出现损坏情况，传感器会发出超过正常标准的电压信号，信号传输到伺

服系统中，反馈到主控制平台，平台根据故障信息报出超限情况。桨叶的位置传

感装置是控制变桨系统的重要装置，如果装置出现故障，不仅会增加实际变桨角

度与理论角度的误差值，还会在一定程度上降低风机运行质效，降低系统发电的

稳定性。在进行故障检测与处理的过程中，应先利用程序控制功能对位置传感器

进行状态检测，将桨叶的角度数据转换为可测量的电压信号。若不在正常范围内，

通过桨叶位置传感器配套调整工具，将桨叶角度正负极限值调至规定电压范围。

如果故障位置无法处理，或经由技术处理后，电压值仍旧存在跳变问题，可以通

过更换传感器，对桨叶位置情况进行检测，确保故障的有效消除。

变桨不同步故障分析2

变桨系统通过位置传感装置的布设，对桨距角电压信号进行监测，当变桨叶

片的角度最大差值超过4°时，传感装置会将异常信息反馈到PLC系统中。控制平

台接受异常信号，经由分析后，报出具体的故障信息。变桨发生不同步系统运行

故障，常见原因为变桨比例阀运行系统出现损坏现象，从而导致液压回路流量控

制失效，使三叶片中最大变桨角度与最小变桨角度差值大于程序设定值，三桨叶

运转位置、速度出现误差，导致运行不同步。比例阀运行系统对电机进行控制的

过程中，需要通过逻辑运算，同时对比例阀电位移转情况与伺服电情况进行反馈，

通过控制装置放大传输信号，对转换器进行控制，转换器根据输入信号产生等比

的系统驱动力，对液压阀进行有效驱动，对液压阀的压力与液压油流量进行动态

控制。比例阀通过控制液压油的流量来进行桨叶位置和变桨速度控制的，根据变

桨液压回路。因此，系统中所有电磁阀带电，电磁阀得电选择导通或关闭油路，

比例阀的底部线圈也处于带电状态，阀位出现变化，液压油将会从P端出发，流

向液压缸的负极方向，通过系统转换将液压能变为运动的机械能，液压缸向着0°

的方向进行变桨，然后液压油经由缸体回流到T端。

二、电动变桨的常见故障分析与技术处理

电动变桨系统作为风力发电的重要系统运行模式，控制系统的构成相对复杂，

在运行过程中，发生故障的频次高于液压系统。变桨系统的性能、类型、结构等

方面的差异性，使得变桨风机的安装形式、元件材质以及技术参数也存在较大的

差异，故障问题的表现也有所不同。通过对风机变桨的异常数据与故障处理进行

分析可知，电气控制的运行故障问题是影响变桨系统正常运营的主要问题，具体

的故障类型包括电气回路、变桨电滑环以及后备电源等系统的运行异常。

、变桨电气回路系统故障1

变桨电气回路系统构成部件主要有，变频装置、控制器、变桨电机等。变桨

变频装置属于伺服驱动程序运行的基础，变频器输出频率可调、相序可调的交流

电到变桨电动机电枢绕组中，控制变桨电机转动，带动变桨减速机，对桨叶角度

进行动态调整。出现故障表现的常见原因包括变频装置损坏、电机运行功率偏低、

接线处不牢固等问题，技术人员需要结合报错信息，对故障位置进行确定、排查