华锐风机驱动链摆动故障

SL500机组驱动链摆动故障分析论文作者：xx指导导师：xx部门：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源1目录一、驱动链故障原理分析..............................................................2（一）、驱动链简介...............................................................2（二）、驱动链摆动故障原理分析...................................................3二、故障原因分析及处理..............................................................5（一）、故障描述.................................................................5（二）、故障数据初步分析.........................................................5（三）、发电机编码器固定排查.....................................................6（四）、发电机编码器及检测板排查.................................................7（五）、发电机联轴器排查.........................................................8（六）、控制回路排查.............................................................9（七）、故障处理结果............................................................13三、关联问题探究...................................................................13四、全文总结.......................................................................15参考资料：.........................................................................15为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源2SL500机组驱动链摆动故障分析摘要：风机驱动链是一套极为复杂的系统，主要包括叶轮、主轴、齿轮箱、联轴器和发电机等。为了获得更大的风资源，目前国内塔筒高度普遍在70m以上，大功率低风速机组甚至达到了140m以上，在风向湍流度变化较大及突变载荷的恶劣工况下，驱动链受力变形复杂，极易触发驱动链摆动故障，造成机组停机，影响机组安全性能。本文主要研究内容：①华锐SL500机组驱动链加阻方式，依据算法公式找出影响传动链加阻的参数；②驱动链摆动故障触发原理，依据故障逻辑判断故障触发原理；③驱动链摆动故障分析及处理，通过案例进行故障分析及处理；④故障预防措施关键词：华锐机组驱动链摆动变频器发电机编码器一、驱动链故障原理分析（一）、驱动链简介华锐SL1500/77机组驱动链主要由主轴总成、齿轮箱总成、联轴器、发电机等组成，主要作用为将风能转换为旋转的机械能传递给发电机，经发电机转换为电能反馈至电网，担负着能量传输的作用，如下图所示：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源3图1驱动链示意图（二）、驱动链摆动故障原理分析1、驱动动链加阻原理大型风力发电机组的传动链系统及其复杂，在能量传递过程中驱动链存在一个摆动值，在载荷突变等恶劣工况下工作时，驱动链摆动值过大会造成传动链系统机械结构疲劳降低使用寿命，甚至造成永久损坏，造成重大经济损失。因此风机设计时需对传动链摆动值进行抑制。目前主流机组均采用了驱动链加阻算法的方式对驱动链摆动值进行抑制，传动链加阻实际上是在原最优控制转矩的基础上增加一个阻尼转矩，这两部分形成一个新的给定转矩，及变频器发送给发电机的转矩。阻尼转矩必须和传动链摆动的方向相反，相位差180°，传动链加阻传递函数为：H(s)=k2𝜀∗𝑠𝜔1+2𝜀∗𝑠𝜔+(𝑠𝜔)2（1+𝜏∗𝑠）H（s）：输出驱动链阻尼转矩K：增益常数，机型配置确定后，最优增益常数通过仿真试验和机组试验可进行调节；τ：相位延时时间常数（1+τ*s）：相位补偿器，控制阻尼转矩相位与驱动链摆动方向相差180°为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源42𝜀∗𝑠𝜔1+2𝜀∗𝑠𝜔+(𝑠𝜔)2：带通滤波器，通过传动链频率ω计算输出阻尼转矩输出理论值，传动链频率通过发电机转速计算得出，单位为rad/s,，输出理论阻尼转矩，单位为NM。控制器输出阻尼转矩和传动链频率的关系图如图1-1图1-1传动链频率与阻尼转矩关系图2、驱动动链摆动故障逻辑如果驱动链加阻转矩计输出值因传动链频率反馈不准确，导致加阻转矩过大或者过小，均会引起驱动链摆动值过大，触发驱动链摆动故障。驱动链摆动限值通过程序进行定义，驱动链摆动限值跟随转速的变化而变化。程序中对241驱动链摆动故障定义：（*Err241*)IFDriTra.SwiSEL(PlcSta=PlcStaErr,DriTraLim,DriTraLim*2)/*比较驱动链摆动值和驱动链摆动限值，当PlcSta=PlcStaErr为False时，与驱动链摆动限值对比，当PlcSta=PlcStaErr为True时与驱动链摆动限值限值的平方对比*/ANDICon.Sta=ConStaPro为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源5/*并且变频器处于发电状态*/ANDOutHubSta.RamHubSpeLim/*OutHubSta.Ram参数值不等于HubSpeLim*/ANDSafChaDynSta=SafChaOk_/*安全链正常*/ANDIHub[0].HubSta=HubStaPos/*轮毂处于工作位置*/THENErr241:=TRUE;END_IF/*触发241故障*/DriTraLimAT%MW1150.5:INT:=600/*在地址%MW1150.5读取驱动链摆动限值为600*/分析结果：驱动链摆动故障触发，实际是驱动链阻尼转矩输出不合理，阻尼转矩过大或过小无法正常抑制驱动链摆动。驱动链阻尼转矩由传动链频率通过加阻传递函数计算得出，传动链频率通过发电机转速计算得出，因此当单独报出驱动链摆动故障事，可判断故障根本原因为发电机转速出现异常导致。二、故障原因分析及处理（一）、故障描述以辽宁华能阜北风电厂某机组报出241驱动链摆动故障为例进行分析，故障现象为机组报241（驱动链摆动）故障。故障可以复位，并网运行一段时间后即报。启动风机，并网运行大概2到10分钟，即报241（驱动链摆动）故障。（二）、故障数据初步分析通过WPM观察，驱动链摆动值突变很大，如下图所示：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源6图2-1故障时驱动链摆动曲线驱动链摆动值突变，说明发电机反馈转速有突变，突变原因包括：①编码器晃动②编码器线接线松动③联轴器打滑④编码器损坏⑤编码器检测板故障⑥PLC采集回路故障（三）、发电机编码器固定排查根据故障逻辑，首先排查发电机编码器相关硬件是否正常。①检查编码器接线航空插头及固定拉杆是否固定牢固，并对松动的部分进行紧固；②检查编码器接地扁线固定是否牢固，有无断裂；如图3-1所示：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源7图3-1发电机编码器硬件排查③观察发电机编码器在旋转时摆动幅值，可使用用百分表测量摆动幅值，标准值为0.03mm，如摆动幅值过大，需排查编码器固定支架是否变形，必要时进行更换；图3-2百分表测量发电机编码器摆动幅值图3-3发电机编码器固定支架④经以上步骤处理，可以启动风机观察，如故障仍然未消除，则排除编码器晃动的原因，继续以下排查步骤；（四）、发电机编码器及检测板排查①如以上处理方案均无效，则继续排查编码器本身及检测回路是否损坏；②更换发电机编码器后，启动风机，观察效果；为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源8③如故障依然报出，则更换码盘版进行观察，如图6所示：图4-1机侧变频器检测版（五）、发电机联轴器排查①运行过程中如联轴器失效打滑，会造成发电机转子无法获得持续的旋转动能，转速突变，引起驱动链摆动故障；②通过划标识线的方法判断联轴器是否存在打滑现象，用记号笔给发电机驱动侧与联轴器连接处做标记，并网运行，停机观察，如未发现记号线错位，连接处未发生滑动。图5-1联轴器未打滑为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源9（六）、控制回路排查①以上处理过程均无效，则排除采集回路及传动机构故障，进行控制系统的排查；②需使用AC1131控制软件“Trace”功能，对驱动链摆动值进行监控，图6-1所示。图6-1AC1131软件界面③并网运行机组，监控驱动链摆动值的变化。驱动链摆动值：“.DriTra.DriTraDamSca”（图6-2中第1行，即由“.DriTra.DriTraTor1”、“.DriTra.DriTraTor2”参数值计算得出）；驱动链摆动扭矩值参数值1和2:“.DriTra.DriTraTor1”、“.DriTra.DriTraTor2”（图6-2中第2行和第3行，此2数值即由“.DriTra.Spe0”、“.DriTra.Spe1”、“.DriTra.Spe2”参数值计算得出）；驱动链摆动速度参数值0、1、2：“.DriTra.Spe0”、“.DriTra.Spe1”、“.DriTra.Spe2”图6-2正常运行时，驱动链摆动值、驱动链摆动扭矩值参数值1和2、驱动链摆动速度参数值0、1、2的曲线为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源10故障点时，发现驱动链晃动值、驱动链晃动扭矩值参数值1和2、驱动链晃动速度参数值0、1、2都在机组并网运行中发生瞬时突变，见图6-3。图6-3④并网运行机组，监控发电机编码器转速和轮毂的变化。正常运行时，发电机转速1和2、轮毂转速的曲线见图6-4：图6-4在故障点时，发电机转速1和2、轮毂转速的曲线在并网运行中发现发生瞬时突变，见图6-5：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源11图6-5⑤使机组空转，转速为500rpm左右，不并网运行，监控发电机编码器转速和轮毂转速的变化。正常运行时，发电机编码器转速1和2、轮毂转速的曲线见图6-6：图6-6在故障点时，发电机编码器转速1和2、轮毂转速的曲线在空转中发现发生瞬时突变，见图6-7图6-7通过此步，可以判断出，排除机组并网运行时，690VAC回路和发电机对发电机编码为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源12器转速和轮毂转速的电磁干扰的原因。⑥机组处于静态时，监控发电机编码器转速、轮毂转速正常时，发电机转速1和2、轮毂转速1和2、主站PLC接收的振动开关量曲线变化见图6-8：故障点时，发电机转速1和2、轮毂转速1和2、主站PLC接收的振动开关量曲线发生瞬时突变，见图6-9：图6-8图6-9⑦用国通变频器软件连接国通变频器，监控发电机转速时，转速平稳未发生瞬时突变。但是用AC1131软件连接主站PLC，监控到在并网运行、空转、静态时，发电机转速都发生瞬时突变，并且监控到主站PLC接收的振动开关量也发生瞬时突变。可以确定为主站PLC或其24VDC供电回路或PLC上其它接线的问题。⑧检查主站接线及各端子固定牢固无松动，排除线束松动原因；⑨更换主站PLC，用AC1131软件连接主站PLC，监控在并网运行、空转、静态时，发电机转速、轮毂转速、主站PLC接收的振动开关量，一直未发生瞬时突变。主站PLC见图6-10：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源13图6-10主站示意图（七）、故障处理结果该机组经过以上排查，排查结果如下：①编码器硬件无异常，接线牢固，编码器振动值正