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叶片1限位开关动作
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叶片2限位开关动作
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叶片3限位开关动作
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原因：叶片到达91°触发限位开关，但复位时叶片无法动作或脱离限位开关。
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处理方法：首先手动变桨将桨叶脱离后尝试复位，若叶片没有动作，有可能的原
因有：①机舱柜的手动变桨信号无法传给中控器；可在机舱柜中将141端子和140端子
下方进线短接后手动变桨②检查轴控柜内开关是否有可能因过流跳开，若有合上开关
风力发电机变桨系统
摘要
• 摘 要：变浆系统是风力发电机的重要组成 部分，本文围绕风力发电机变浆系统的构 成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故 障分析等进行论述。
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关键词：变桨系统 ；构成； 作用；
保护种类；故障分析
1 综述
• 变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常 运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。
但此方法治标不治本，从根源上解决的方法是解决齿轮箱漏油问题。滑环造
成的变桨通讯还有可能有插针损坏、固定不稳等原因引起，若滑环没有问题，
得将轮毂端接线脱开与滑环端进线进行校线，校线的目的是检查线路有无接
错、短接、破皮、接地等现象。滑环座要随主轴一起旋转，里面的线容易与
滑环座摩擦导致破皮接地，也能引起变桨故障。
中控器上将角度清回91°。限位开关是由螺栓拧
紧固定在轮毂上，调整时需要2把小活扳手或者
8mm叉扳。
6.1.3某个桨叶91°或95°触发
• 有时候是误触发，复位即可，如果复位不了，进入轮毂检查，有垃圾卡主限位开关， 造成限位开关提前触发，或者91度限位开关接线或者本身损坏失效，导致95°限位开 关触发。
4.5 冗余编码器
4.6 限位开关
• 每个叶片对应两个限位开关：91度限位开 关和96度限位开关。96度限位开关作为冗 余开关使用。
பைடு நூலகம்
限位开关图
4.7 各部件间连接电缆
• 变桨中央控制箱、轴控箱、电池箱、变桨 电机、冗余编码器和限位开关之间通过电 缆进行连接。为了防止连接电缆时产生混 乱，电缆有各自的编号。
处理方法
• 处理方法：1.由于B编码器是机械凸轮结构，与叶片的变桨齿轮啮合， 精度不高且会不断磨损，在有大晃动时有可能产生较大偏差，因此先 复位，排除故障的偶然因素；2.如果反复报这个故障，进轮毂检查A、 B编码器，检查的步骤是先看编码器接线与插头，若插头松动，拧紧 后可以手动变桨观察编码器数值的变化是否一致，若有数值不变或无 规律变化，检查线是否有断线的情况。编码器接线机械强度相对低， 在轮毂旋转时，在离心力的作用下，有可能与插针松脱，或者线芯在 半断半合的状态，这时虽然可复位，但转速一高，松动达到一定程度 信号就失去了，因此可用手摇动线和插头，若发现在晃动中显示数值 在跳变，可拔下插头用万用表测通断，有不通的和时通时断的，要处 理，可重做插针或接线，如不好处理直接更换新线。排除这两点说明 编码器本体可能损坏，更换即可。由于B编码器的凸轮结构脆弱，多 次发生凸轮打碎，因此对凸轮也应做检查。
• 原因：轮毂控制器与主控器之间的通讯中断，在轮毂中控柜中控器无故障的 前提下，主要故障范围是信号线，从机舱柜到滑环，由滑环进入轮毂这一回 路出现干扰、断线、航空插头损坏、滑环接触不良、通讯模块损坏等。
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处理方法：用万用表测量中控器进线端电压为230v左右，出线端电压为
24v左右，说明中控器无故障，继续检查，将机舱柜侧轮毂通讯线拔出，红白
动变桨，若可以手动变桨，则检查信号输出的线
路是否有虚接、断线等，前面提到的滑环问题也
能引起此故障。
6.1.7变桨失效
• 原因：当风轮转动时，机舱柜控制器要根据转速调整变桨位置使风轮按定值转动，若此传输错误或 延迟300ms内不能给变桨控制器传达动作指令，则为了避免超速会报错停机。
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处理方法：机舱柜控制器的信号无法传给变桨控制器主要由信号故障引起，影响这个信号的
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处理方法：可参照检查变桨编码器不同步的故障处理方法编码器问题，编码器无故障则转向
检查信号传输问题。
6.2变桨机械部分常见故障原因及处 理方法
• 变桨机械部分的故障主要集中在减速齿轮箱上，保养不到 位加之质量问题，使减速齿轮箱有可能损坏，在有卡瑟转 动不畅的情况下会导致变桨电机过流并且温度升高，因此 有电机过流和温度高的情况频发时，要检查减速齿轮箱。
6 变桨系统故障分析
• 6.1变桨控制系统常见故障原因及处理方法
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6.1.1变桨角度有差异
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叶片1变桨角度有差异
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叶片2变桨角度有差异
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叶片3变桨角度有差异
原因
• 原因：变桨电机上的旋转编码器（A编码器） 得到的叶片角度将与叶片角度计数器（B编 码器）得到的叶片角度作对比，两者不能 相差太大，相差太大将报错。
Profibus-DP 的连接也通过这个滑环实现。
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变桨控制器位于变桨中央控制箱内，用于控制叶片
的位置。另外，三个电池箱内的电池组的充电过程由安装
在变桨中央控制箱内的中央充电单元控制。
4.1 中控箱
4.2 轴控箱
• 在变桨系统内有三个轴控箱，每个叶片分 配一个轴控箱。箱内的变流器控制变桨电 机速度和方向。
6.1.2叶片没有到达限位开关动作设 定值
• 原因：叶片设定在91°触发限位开关，若触发时 角度与91°有一定偏差会报此故障。
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处理方法：检查叶片实际位置。限位开关长
时间运行后会松动，导致撞限位时的角度偏大，
此时需要一人进入叶片，一人在中控器上微调叶
片角度，观察到达限位的角度，然后参考这个角
度将限位开关位置重新调整至刚好能触发时，在
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变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的
转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空
气动力制动的方式使风机安全停机。
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风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相
连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步
的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮
与变桨轴承内齿啮合联动。
综述
• 风机正常运行期间，当风速超过机组额定 风速时（风速在12m/s到25m/s之间时）， 为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30 度之间（变桨角度根据风速的变化进行自 动调整），通过控制叶片的角度使风轮的 转速保持恒定。任何情况引起的停机都会 使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命 令时叶片会顺桨到91度限位位置）。
轴控箱图
4.3 电池箱
• 和轴控箱一样，每个叶片分配一个电池箱。 在供电故障或 EFC 信号（紧急顺桨控制信 号）复位的情况下，电池供电控制每个叶 片转动到顺桨位置。
电池箱图
4.4 变桨电机
• 变桨电机是直流电机，正常情况下电机受 轴控箱变流器控制转动，紧急顺桨时电池 供电电机动作。
变桨电机图
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风机主控接收所有编码器的信号，而
变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，
只有当电机尾部编码器失效时风机主控才
会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。
2 变浆系统的作用
• 根据风速的大小自动进行调整叶片与风向 之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个 恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨 叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。
变浆机构机械连接
变浆机构机械连接
• 电机变桨距控制机构可对每个桨叶采用一 个伺服电机进行单独调节，如图8所示。伺 服电机通过主动齿轮与桨叶轮毅内齿圈相 啮合，直接对桨叶的节距角进行控制。位 移传感器采集桨叶节距角的变化与电机形 成闭环PID负反馈控制。在系统出现故障， 控制电源断电时，桨叶控制电机由蓄电池 供电，将桨叶调节为顺桨位置，实现叶轮 停转。
所致，而过流也引起温度升高。
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处理方法：先检查可能引起故障的外部原因：变桨齿轮箱卡瑟、变桨齿轮夹有异
物；再检查因电气回路导致的原因，常见的是变桨电机的电器刹车没有打开，可检查
电气刹车回路有无断线、接触器有无卡瑟等。排除了外部故障再检查电机内部是否绝
缘老化或被破坏导致短路。
6.1.5变浆控制通讯故障
5 变桨系统的保护种类
• 位置反馈故障保护：为了验证冗余编码器的可利用性及测量精度，将每个叶 片配置的两个编码器采集到的桨距角信号进行实时比较，冗余编码器完好的 条件是两者之间角度偏差小于2°；所有叶片在91°与95°位置各安装一个 限位开关，在0°方向均不安装限位开关，叶片当前桨距角是否小于0°，由 两个传感器测量结果经过换算确定。 除系统掉电外，当下列任何一种故障情 况发生时，所有轴柜的硬件系统应保证三个叶片以10°/s的速度向90°方向 顺桨，与风向平行，风机停止转动： 任意轴柜内的从站与PLC主站之间的通 讯总线出现故障， 由轮毂急停、塔基急停、机舱急停、震动检测、主轴超速、 偏航限位开关串联组成的风机安全链以及与安全链串联的两个叶轮锁定信号 断开（24V DC信号）；无论任何一个编码器出现故障，还是同一叶片的两个 编码器测量结果偏差超过规定的门限值；任何叶片桨距角在变桨过程中两两 偏差超过2°；构成安全链、释放回路中的硬件系统出现故障；任意系统急停 指令。变桨调节模式时，预防桨距角超过限位开关的措施： 91°限位开关； 到达限位开关时，变桨电机刹车抱闸； 轴柜逆变器的释放信号及变桨速度命 令无效，同样会使变桨电机静止。 变桨电机刹车抱闸的条件：轴柜变桨调节 方式处于自动模式下，桨距角超过91°限位开关位置；轴柜上控制开关断开； 电网掉电且后备电电源输出电压低于其最低允许工作电压；控制电路器件损 坏。
主要是信号线和滑环，检查信号端子有无电压，有电压则控制器将变桨信号发出，继续查机舱柜到
滑环部分，若无故障继续检查滑环，再检查滑环到轮毂，分段检查逐步排查故障。
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变浆电机1转速高
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变浆电机2转速高
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变浆电机3转速高
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原因：检测到的变桨转速超过31°每秒，这样的转速一般不会出现，大多数由于旋转编码器