风力发电机组控制系统失效分析 FMEA.pdfVIP

风力发电机组控制系统失效分析FMEA--第1页

xxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxx

风力发电机组控制及安全系统失效分析(FMEA)

xxxxx

摘要：风力发电机组的控制及安全系统是一个复杂的综合性系统，它由变桨系统、偏航系统、液压系统、刹车系统、功率调

节及并网变流系统等子系统组成。本篇在分析这一综合系统潜在失效模式及其影响时是采用了以分析组成这一系统和其子系

统的关键电气部件的潜在失效模式及其对整个系统的影响的方式进行的。这和另一种分析方法：即通过整个系统的逻辑功能

潜在失效分析及其影响比较更容易操作，降低了从逻辑功能失效分析时面临的复杂性。

1、概述：

风力发电机组的潜在失效模式复杂多样，既包括了机械结构上的潜在失效模式，又包括了电气控制及

安全系统的潜在失效模式。本文仅对包括制动系统在内的控制与安全系统的潜在失效模式及其影响进行了

分析，从整台风机控制系统逻辑框图（图1）中各个控制部件的功能和逻辑关系入手，分析了这个控制系统

中每单个部件失效时的模式及其对整个系统的影响。

1.1、CCWE3MWD控制及安全系统简介

如如图1所示，风力发电机组控制及安全系统有以下子系统组成：1、信息采集系统；2、信息分析处

理系统；3、信息结果执行系统；4独立于计算机控制系统的安全链系统。其中1、采集信息系统包括：气

象信息采集，如风向风速仪；状态信息采集，如测速开关、振动分析仪、温度传感器、压力传感器、扭缆

计数器、变桨角度计数器、和编码器等。2、信息分析处理系统包括：工业PLC模块等。3、执行操作系统

包括：变桨机构、偏航机构、液压及刹车机构等。4安全链系统为一些可能导致致命故障的关键点串联组成，

当其中一个出现失效时包括将触发安全链停机，安全链串联的关键点包括：急停按钮、控制器看门狗、变

桨电池组状态检测、扭缆检测、振动开关、24V电源掉电、风轮超速、转子超速等。

图1风力发电机组控制及安全系统框图

1.2、FMEA在风机控制及安全系统潜在失效模式分析中的应用

FMEA方法即通过对所分析事物或系统的所有可能出现的潜在问题出发，找出每种不利情况并分析这

键入公司名称

[]

风力发电机组控制系统失效分析FMEA--第1页

风力发电机组控制系统失效分析FMEA--第2页

xxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxx

种不利情况可能导致的后果、发生的频度、可探测性、对系统最终的影响及其发生的机理，从而找到所分

析事物或系统中那些不利情况发生的风险顺序数，从而采取有效的措施来预防风险顺序数较高的情况发生。

对于CCWE3MWD风力发电机组控制及安全系统的FMEA分析，可以从控制系统的功能原理逻辑图中按照

功能进行，这种方法的优点是逻辑严密、发现的潜在失效更彻底，缺点是比较抽象、复杂性高、需要有较

丰富的控制系统设计经验。另外一种方法是从构成整个控制及安全系统的关键部件的失效分析开始，逐一

分析每个部件的潜在失效模式及其对整个控制安全系统的影响，分析每个部件每种潜在失效模式的后果、

发生失效的原因、发生频度、可探测度已经风险顺序树及可采取的防范措施。后一种方法的优点是，简单

易行，很容易使分析进行，缺点是当部件间的逻辑关系考虑不够时，会出现逻辑上的不够严密。后者同样

要求对控制及安全系统有较深入的了解。

本为采取了后者所述的方法进行分析。当系统的失效发生时往往是从子系统的某一控制或安全部件失

效时开始的，随着这一失效的发生，可能会出现和这一部件相关联的一系列连锁失效反应。本文中的控制

及安全系统FMEA就是从分析每一可能导致失效的控制及安全部件的失效和该失效带来的影响进行分析的。

2、FMEA的实施

2.1制定合理的分析步骤

2.1.1、根据控制及安全系统结构图（图1）找出所有控制和安全部件及其潜在的失效模式；

2.1.2、分析每种失效模式的后果及其发生原因、发生频度、可探测度、