2.2偏航压力过高与无法泄压故障
液压系统偏航压力过高故障的原因主要包括两类:偏航回路的溢流阀调定压力高于设计要求;电磁阀通过流量不足。偏航回路中的溢流阀作用是在主控系统发出偏航指令时,控制偏航半泄通道的压力,为机舱的偏航动作提供足够的阻尼,确保偏航过程平稳。溢流阀的工作原理与减压阀类似,入口压力超过阀体内部弹簧压力时,通道导通,多余油液通过溢流阀,所以其作用主要是控制阀体前侧的压力。但是如果初始弹簧压力调定过高,或弹簧弹性作用无法发挥,会导致油液的通过压力升高,进而触发主控系统的压力报警。
电磁阀的导通功能是依靠其内部的细小孔实现的,孔径十分微小,液压系统内液压油所含杂质随着运行时间增长而增加,杂质在电磁阀的细小孔中的残留也不断增加,积累到一定程度即可导致通过电磁阀的流量下降,乃至失去导通功能,从而触发主控系统的泄压时间过长故障。
2.3电机频繁启动故障
电机的频繁启动通常是由于系统主回路液压维护元件问题,以及液压系统的主轴回路或偏航回路压力不足造成的。液压系统出现故障进行检修时,需要拆卸部分液压元件,但是即使断绝电力供应,系统内部仍会保留一定压力,为避免拆卸过程中出现液压油泄漏造成污染,在系统主回路下游一般会设置一个节流阀,即维护元件,其作用是将液压系统中的压力油排回油箱。在液压系统安装时若未能紧闭该元件,或未采取有效的防松措施,长时间的机组振动就会导致节流阀松动,使系统正常运行所需的部分压力油直接送回油箱,导致系统始终处于欠压状态,不得不持续通过电机启动来为系统补压。液压系统主轴回路与偏航回路压力不足,实质上是两回路存在内部泄露问题,内部泄露的主要原因是电磁阀的泄露,即电磁阀的封闭功能存在缺陷,具体原因与系统压力不足相同,此处不再赘述。
2.4偏航摩擦片异常磨损故障
偏航制动器的摩擦片属于风电机组的常规备件,需要定期维护更换,但是由于其更换工作难度大、耗时长,制动器制造商设计的更换周期一般为2-3年,不过这是建立在摩擦片承受的压力满足设计要求的基础上的。制造商在对制动器型式试验时,在磨损试验台上依据液压系统的偏航压力与偏航移动线速度,进行1:1的仿真试验,试验结果一般比更换周期要长,考虑风电机组的振动等恶劣工况,将试验结果适当下修得到更换周期。那么为何一些现场运行的偏航摩擦片使用寿命,仍然无法达到严格修正后的更换周期?经过铃对故障现场的勘查,发现摩擦片异常磨损的成因有两方面:摩擦片承受的实际压力大于设计压力;摩擦片受到油脂污染。摩擦片的磨损寿命在温度、摩攘速度、摩擦对偶件表面粗糙度等条件一定的基础上,与其承受的压力基本成正比关系,及压力越大,寿命越短。现场勘查结果显示,一些摩攘片在解缆的无压力工况下仍然承受一定的压力作用,直接导致压力超出设计要求,磨损加剧。
摩擦片的摩擦材质是树脂基复合材料,该材料相对金属材质的耐磨性良好,但是易受油脂等有机物的俊蚀。一俄航系统中的轴承需要润滑脂润滑,偏航齿轮箱需要齿轮油润滑,液压系统中的液压油等抓构成了对偏航刹车盘的油脂污染,这些油脂一旦渗入摩擦片,会导致摩擦材料的性能发生改变,降低其对刹车盘的耐磨性。同时,受到侵蚀的摩擦片与刹车盘摩擦过程中由于摩擦系数不一致,出现粘着磨损现象,使偏航系统振动加剧,偏航摩擦片的磨损速度加快。
3.液压制动系统故障解决方案
针对液压系统常见故障的解决方案,通常依次包含以下几个步骤:核实—检测—分析—排除。如果分析结果说明该故障属于设计问题,则需进一步对设计改进优化;如果属于非设计问题,则需对液压系统的生产安装、调试与维护过程进行深入挖掘,找出引发故障的关键环节,对关键环节提出整改方案,从根本上杜绝故障的再次发生。
由于风电机组运行过程伴随着持续的振动,而液压系统的状态信号通过电气线路反馈到主径系统,故而一些主控系统触发的故障报替属于电气系统的误报。因此,处理液压系统故障时,首先要对系统阀块上预留的压力检测点进行压力检测,检查故障是否误报,然后再对电气或机械故障进行针对性的排查,此即解决故障的第一步:核实。核实工作开展的是否扎实严谨,对于提高故障处理效率具有重要意义。
故障的检测、分析与排除工作因故障原因而各不相同,而同一故障原因也可能会触发不同的故障报警,因此,故障解决方案并不是依据故障的表现形式,而是依据故障的可能原因进行检测分析。下面对常见故障的解决方案进行说明。
3.1压力不足引发的故障
针对压力不足触发的故障,首先通过压力表检查系统主回路压力是否确实低于设计要求值。确认存在欠压问题后,先检查液压系统与执行机构外观是否存在油脂泄漏。如无泄露则依次检查系统主回路节流阀是否出现松动。如果主回路的节流阀处于关闭状态,就将主轴回路上执行机构前端的节流阀完全关闭,检查主回路压力是否上升,如果压力上升,说明主轴回路的电磁阀存在泄露,更换电磁阀;如主轴回路未发现问题,对偏航回路采取同样的检查措施,确认偏航回路电磁阀是否存在泄露。对于主轴或偏航回路压力不足故障,如果电磁阀亦无泄露现象,则需检查减压阀与溢流阀的压力设定是否出现变化,如有变化及时调整或更换。
针对主回路节流阀松动造成的泄露问题,首先要从产品质量入手,确保节流阀的旋钮不会由于机舱振动而出现松动,具体措施可以锁紧结构优化设计,或在螺纹上涂抹螺纹锁固胶等方法改进。其次,对液压系统的安装调试人员进行技术培训,明确节流阀等预先调整的液压元件不得随意改动,如发生无意触碰等情况,须立即复位或请专业技术人员重新调整。最后,建议液压系统初次调试完成后,在节流阀旋钮位置坐好标识,明确流量调整的程度,以便定检过程中目视检查,提高检查效率。