2.2偏航壓力過高與無法泄壓故障
液壓系統偏航壓力過高故障的原因主要包括兩類:偏航回路的溢流閥調定壓力高于設計要求;電磁閥通過流量不足。偏航回路中的溢流閥作用是在主控系統發出偏航指令時,控制偏航半泄通道的壓力,為機艙的偏航動作提供足夠的阻尼,確保偏航過程平穩。溢流閥的工作原理與減壓閥類似,入口壓力超過閥體內部彈簧壓力時,通道導通,多余油液通過溢流閥,所以其作用主要是控制閥體前側的壓力。但是如果初始彈簧壓力調定過高,或彈簧彈性作用無法發揮,會導致油液的通過壓力升高,進而觸發主控系統的壓力報警。
電磁閥的導通功能是依靠其內部的細小孔實現的,孔徑十分微小,液壓系統內液壓油所含雜質隨著運行時間增長而增加,雜質在電磁閥的細小孔中的殘留也不斷增加,積累到一定程度即可導致通過電磁閥的流量下降,乃至失去導通功能,從而觸發主控系統的泄壓時間過長故障。
2.3電機頻繁啟動故障
電機的頻繁啟動通常是由于系統主回路液壓維護元件問題,以及液壓系統的主軸回路或偏航回路壓力不足造成的。液壓系統出現故障進行檢修時,需要拆卸部分液壓元件,但是即使斷絕電力供應,系統內部仍會保留一定壓力,為避免拆卸過程中出現液壓油泄漏造成污染,在系統主回路下游一般會設置一個節流閥,即維護元件,其作用是將液壓系統中的壓力油排回油箱。在液壓系統安裝時若未能緊閉該元件,或未采取有效的防松措施,長時間的機組振動就會導致節流閥松動,使系統正常運行所需的部分壓力油直接送回油箱,導致系統始終處于欠壓狀態,不得不持續通過電機啟動來為系統補壓。液壓系統主軸回路與偏航回路壓力不足,實質上是兩回路存在內部泄露問題,內部泄露的主要原因是電磁閥的泄露,即電磁閥的封閉功能存在缺陷,具體原因與系統壓力不足相同,此處不再贅述。
2.4偏航摩擦片異常磨損故障
偏航制動器的摩擦片屬于風電機組的常規備件,需要定期維護更換,但是由于其更換工作難度大、耗時長,制動器制造商設計的更換周期一般為2-3年,不過這是建立在摩擦片承受的壓力滿足設計要求的基礎上的。制造商在對制動器型式試驗時,在磨損試驗臺上依據液壓系統的偏航壓力與偏航移動線速度,進行1:1的仿真試驗,試驗結果一般比更換周期要長,考慮風電機組的振動等惡劣工況,將試驗結果適當下修得到更換周期。那么為何一些現場運行的偏航摩擦片使用壽命,仍然無法達到嚴格修正后的更換周期?經過鈴對故障現場的勘查,發現摩擦片異常磨損的成因有兩方面:摩擦片承受的實際壓力大于設計壓力;摩擦片受到油脂污染。摩擦片的磨損壽命在溫度、摩攘速度、摩擦對偶件表面粗糙度等條件一定的基礎上,與其承受的壓力基本成正比關系,及壓力越大,壽命越短。現場勘查結果顯示,一些摩攘片在解纜的無壓力工況下仍然承受一定的壓力作用,直接導致壓力超出設計要求,磨損加劇。
摩擦片的摩擦材質是樹脂基復合材料,該材料相對金屬材質的耐磨性良好,但是易受油脂等有機物的俊蝕。一俄航系統中的軸承需要潤滑脂潤滑,偏航齒輪箱需要齒輪油潤滑,液壓系統中的液壓油等抓構成了對偏航剎車盤的油脂污染,這些油脂一旦滲入摩擦片,會導致摩擦材料的性能發生改變,降低其對剎車盤的耐磨性。同時,受到侵蝕的摩擦片與剎車盤摩擦過程中由于摩擦系數不一致,出現粘著磨損現象,使偏航系統振動加劇,偏航摩擦片的磨損速度加快。
3.液壓制動系統故障解決方案
針對液壓系統常見故障的解決方案,通常依次包含以下幾個步驟:核實—檢測—分析—排除。如果分析結果說明該故障屬于設計問題,則需進一步對設計改進優化;如果屬于非設計問題,則需對液壓系統的生產安裝、調試與維護過程進行深入挖掘,找出引發故障的關鍵環節,對關鍵環節提出整改方案,從根本上杜絕故障的再次發生。
由于風電機組運行過程伴隨著持續的振動,而液壓系統的狀態信號通過電氣線路反饋到主徑系統,故而一些主控系統觸發的故障報替屬于電氣系統的誤報。因此,處理液壓系統故障時,首先要對系統閥塊上預留的壓力檢測點進行壓力檢測,檢查故障是否誤報,然后再對電氣或機械故障進行針對性的排查,此即解決故障的第一步:核實。核實工作開展的是否扎實嚴謹,對于提高故障處理效率具有重要意義。
故障的檢測、分析與排除工作因故障原因而各不相同,而同一故障原因也可能會觸發不同的故障報警,因此,故障解決方案并不是依據故障的表現形式,而是依據故障的可能原因進行檢測分析。下面對常見故障的解決方案進行說明。
3.1壓力不足引發的故障
針對壓力不足觸發的故障,首先通過壓力表檢查系統主回路壓力是否確實低于設計要求值。確認存在欠壓問題后,先檢查液壓系統與執行機構外觀是否存在油脂泄漏。如無泄露則依次檢查系統主回路節流閥是否出現松動。如果主回路的節流閥處于關閉狀態,就將主軸回路上執行機構前端的節流閥完全關閉,檢查主回路壓力是否上升,如果壓力上升,說明主軸回路的電磁閥存在泄露,更換電磁閥;如主軸回路未發現問題,對偏航回路采取同樣的檢查措施,確認偏航回路電磁閥是否存在泄露。對于主軸或偏航回路壓力不足故障,如果電磁閥亦無泄露現象,則需檢查減壓閥與溢流閥的壓力設定是否出現變化,如有變化及時調整或更換。
針對主回路節流閥松動造成的泄露問題,首先要從產品質量入手,確保節流閥的旋鈕不會由于機艙振動而出現松動,具體措施可以鎖緊結構優化設計,或在螺紋上涂抹螺紋鎖固膠等方法改進。其次,對液壓系統的安裝調試人員進行技術培訓,明確節流閥等預先調整的液壓元件不得隨意改動,如發生無意觸碰等情況,須立即復位或請專業技術人員重新調整。最后,建議液壓系統初次調試完成后,在節流閥旋鈕位置坐好標識,明確流量調整的程度,以便定檢過程中目視檢查,提高檢查效率。