上海电气W2000-93型2MW风力发电机组偏航系统

控制电路优化

丁进涛 杨光强

（国投云南风电有限公司东川生产部 云南 昆明650000）

摘 要：风力发电机组偏航系统是风力发电机组的重要组成部分，其主要作用是与控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮随时与风向保持一致，以保证风力发电机组保持最大吸收风能效率；同时还提供了风电机组安全运行和停机状态所需要的锁紧力矩；且当机舱至塔底引出电缆到达设定的扭缆角度后自动解缆。而偏航系统的安全性与可靠性，却离不开可靠的二次控制电路。通过分析发现上海电气W2000型风力发电机组在偏航过程中会存在左右偏航限位开关失效的情况，为了解决这一问题，我们对该机型风力发电机组的偏航系统二次控制电路进行了优化。

关键词：偏航系统 控制电路

1、概述

上海电气生产的W2000-93 型风力发电机组，是采用三叶片、上风向、水平轴、双馈异步发电机、主动电变桨矩系统、变速恒频逆变器并网技术的风电机组。主控制系统为上海电力电子有限公司设计，通过分析发现上海电气W2000型风力发电机组在偏航过程中会存在左右偏航限位开关失效的问题，造成风机扭缆损坏的严重事故，为了解决这一问题，我们对该机型风力发电机组的偏航系统二次控制电路进行了优化。

2、原偏航控制电路的工作原理及存在的问题

2.1工作原理

原偏航控制电路中，当风机接到主控系统PLC偏航指令，需满足安全系统偏航紧停未触发、液压偏航制动阀完全打开或部分打开、液压风轮制动阀打开和偏航制动马达打开四个条件，才能使风机执行偏航。实际PLC模块控制电路中，偏航安全输出继电器430K2带电，430K2常开辅助触点闭合，当安全系统变桨紧停未触发时，液压偏航制动阀完全打开或部分打开、液压风轮制动阀打开和偏航制动马达打开电路回路接通，继而左、右偏航继电器430K5、430K6得电，风机开始执行左右偏航。详细控制电路如下图1所示。风机正常运行时，接到主控系统PLC停止偏航指令，风机左、右偏航控制回路断开，风机开始执行停止偏航。

图 1

2.2存在的问题

在各个继电器和接触器正常工作时，风机可以停止偏航，以风机左偏航为例，风机左偏航受430K5常开辅助触点、405K8常闭辅助触点和继电器405K7控制，如下图2所示。PLC模块控制电路中满足左偏航条件，风机执行左偏航程序时，在实际控制电路中，仅需430K5常开辅助触点闭合，偏航软启动器405K7得电，就可以使风机进行左偏航。不难发现，若继电器430K5不能可靠动作，常开辅助触点就不能有效开合，那么风机就会持续进行左偏航或无法左偏航，将会使风机引入塔底的电缆扭断或使风机无法进行偏航对风，严重威胁风机的可靠运行。同理，风机右偏航亦然如此。

图 2

3、优化后偏航控制电路

为避免因继电器430K5不能可靠动作，造成严重的风机引入塔底的电缆扭断或使风机无法进行偏航对风的事故，在偏航软起动器405Q1回路上增加控制点，即405Q1控制线路上串联偏航安全链输出继电器430K2和偏航制动马达打开继电器430K3的辅助接点,如下图3所示。把430K5和430K6替换成工作次数可达百万次的中间继电器RIF-1-RPT-LDP-24DC/2x21-2903334 ,当需要停止偏航时，就需要控制430K2、430K3以及430K5或430K6中的任何一个继电器失电来停止偏航，可以有效避免单点失效的发生，且三个继电器同时闭合卡死的情况发生的概率是极低的，同时更换成RIF-1-RPT-LDP-24DC/2x21-2903334也可以减少继电器故障次数的发生，大大提高偏航控制电路的可靠性和安全性。

图 3

4、结论

由上述分析可知，在重要的系统的控制电路中存在单点失效情况时，将严重威胁设备的安全稳定运行，而单点失效又极易让人忽视，所以需要对风力发电机组的重要控制电路进行排查，消除控制电路中单点失效的隐患，保证设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1] 姚兴佳，宋俊，等.风力发电机组原理与应用【M】.北京:机械工业出版社，2015.

作者简介：

丁进涛( 1985 -)，男，国投云南风电有限公司东川生产部运维值长，675000。