摘要：变桨系统是风力发电机组中重要的组成部分，它主要根据风速的大小自动进行调整机组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，并且同时利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机气动停机。变桨系统能否正常运行，直接影响到机组的安全稳定，对机组安全运行起到至关重要的作用。本文主要阐述了目前风力发电机组采用较多的SSB变桨系统结构、常见故障及分析方法，针对由于变桨系统缺陷导致机组超速的防范措施。
关键词：风电机组；变桨系统；故障；浅析
1引言
随着风电装机容量迅速扩大，特别是电动变桨技术在变桨距风电机组中广泛被采用，为我们对电动变桨系统的结构认识、运行维护以及机组的安全运行积累了实践经验。但是，随着风电机组运行时间的加长，变桨系统缺陷也日益表现出来。因此，风电场运维人员全面了解变桨系统的结构特点，掌握变桨系统常见故障及处理方法，制定有效的防范措施，对风电机组安全稳定运行至关重要。
2 SSB变桨系统介绍
SSB变桨控制系统由七个柜体组成：三个轴控柜，三个蓄电池柜和一个中控柜，他们不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，而且能够在事故情况下担负起安全保护作用，实现叶片顺桨操作，具备变桨系统的故障诊断、状态监测、故障状态下的安全复位功能，同时还完成了变桨系统的雷电保护控制、电池管理等功能，确保了系统的高可靠性。
3 SSB变桨系统功能实现
电动变桨系统不仅实现风机启动和运行时的桨距调节，还实现了风力发电机组的气动刹车功能。在正常停机和快速停机的情况下，变桨系统将叶片回桨到89°位置，使叶轮转速逐渐下降到停转。 在三级故障或安全链断开的情况下，在变桨系统紧急停机，每一个叶片分别由各自的蓄电池控制完成顺桨操作，即使叶片碰到91°限位开关，利用叶片的气动刹车，起到安全保护作用。
4 SSB变桨系统故障分析及处理
4.1变桨角度有差异
原因分析：叶片角度不符合要求，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，两者如果相差太大，超过系统设定值，将报错。
处理方法：方法一，由于B编码器是机械凸轮结构，与叶片的变桨齿圈啮合，精度自身不高且会不断磨损，在有较大晃动时有可能产生较大偏差，因此可以先选择复位，排除故障的偶然因素。方法二，如果反复报此故障，检修人员需进轮毂检查A、B编码器，检查的步骤是先看编码器接线与插头，若插头或接线松动，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。
4.2变桨限位开关故障
原因分析：叶片设定值在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。
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，此时需要一人进入轮毂，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，在中控器上将角度重回91°。限位开关是由螺栓拧紧固定在轮毂上，调整时需要专用工具。
4.3变桨电机温度高
原因分析：温度过高大多数由于线圈发热引起，有可能是电机内部短路或外载负荷太大所致，而过流也引起温度升高。
处理方法：先检查可能引起故障的外部原因，变桨齿轮箱是否卡滞，变桨齿轮有无异物。再检查因电气回路导致的原因，常见的是变桨电机的电磁刹车是否打开，检查电气刹车回路有无断线，接触器有无损坏或不能吸合。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。
4.4变桨控制器出错
原因分析：变桨控制器内部发出的故障，变桨控制器OK信号中断，可能是变桨控制器故障，或者信号输出问题。
处理方法：此故障一般与其他变桨故障一起发生，当中控器故障无法控制变桨时，PITCH CONTROLLER OK信号为0，可进入轮毂检查中控器是否损坏，一般中控器故障，会导致无法手动变桨，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，3.4提到的滑环问题也能引起此故障。
4.5变桨机械故障
变桨机械部分的故障主要集中在减速齿轮箱上，保养不到位加之齿轮箱自身质量问题，使减速齿轮箱有损坏，卡滞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。
4.8变桨蓄电池故障
a．变浆蓄电池充电器故障
原因分析：轮毂充电器不能充电，有可能充电器已经损坏，也有可能是由于电网电压过高导致无法充电。
处理方法：观察停机代码，一般轮毂充电器不工作引起三面蓄电池电压降低，将会一起报“叶片蓄电池电压故障”。检查充电器，测量有无230V交流输入，若有230V交流电压说明输入电源没问题，再测量有无24V直流输出，有输入无输出则可更换充电器进行测试，若由于电网电压短时间过高引起，则电压恢复后即可复位。
b．蓄电池电压低故障
原因分析：若只是单面蓄电池电压故障，则不是由轮毂充电器不充电导致，可能由于蓄电池损坏、充电回路故障等原因引起。
处理方法：按下轮毂主控柜的充电实验按钮，三面反复测试充电情况，此时检测吸合的接触器出线端有无230V直流电源，再顺着充电回路依次检查各电气元件的好坏，检查时留意有无接触不良等情况，确定充电回路无异常，则在检查是否由于蓄电池本身故障导致不能充电。
5由于变桨系统缺陷导致超速的原因分析及预防
主要依据风力发电机组变桨系统的构成及工作原理，可能由于变桨系统缺陷导致机组超速的原因有以下几种：
5.1蓄电池的原因
由变桨系统构成可以得出，在风机因突发事件紧急停机时，是完全依靠轮毂中的后备蓄电池来进行顺桨的。因此轮毂中的蓄电池容量不足或电压过低，导致出机组故障时，不能及时回桨，而会引发超速。蓄电池故障方面的因素：由于蓄电池前端的轮毂充电器损坏，导致蓄电池无法充电，电池亏损。或由于蓄电自身的质量问题，如果蓄电池组中有1-2块蓄电池亏电，在出现故障后不能在提供正常电动力，来有效的促使桨叶顺桨。
5.2通讯滑环的原因
该类型变桨系统的风机绝大多数变桨通讯故障都由滑环接触不良引起。齿轮箱渗漏油时造成滑环内进油，油附着在滑环与插针之间形成油膜，导电性能降低，导致变桨通讯信号时断时续，致使主控柜控制单元无法接受和反馈处理超速信号，导致变桨系统无法停止；也有由于滑环的内部构造原因，会出现滑环滑道与触针接触不良等现象，也会引发信号的中断或延时，其中不排除触针会受力变形。
5.3超速模块的原因
超速模块主要作用就是监测主轴及齿轮箱低速轴和叶轮的超速。该模块同时监测轴系的三个转速测点，以三取二逻辑方式，对轴系超速状态进行判断。三取二超速保护动作有独立的信号输出，可直接驱动设备动作。具有两通道配合可完成轴旋转方向和旋转速度的测量。当该模块失效或信号感知出现问题，会导致在超速时，风机主控不能判断故障而及时停机，而引发机组飞车。
5.4预防措施
定期的检查测试蓄电池单体电压，定期的做蓄电池充放电实验，并将蓄电池检测时间控制在合理区间内，机组运行过程中密切注意电网供电质量，尽量减少大电压对轮毂充电器及UPS的冲击，尽可能的避免不必要的元器件的损坏。定期开展滑环的维护清洗工作，保证滑环的通讯及供电正常，有针对性的测试超速模块的功能，避免该模块故障的所形成的超速。
6结语
本文从现场实际情况出发，针对SSB变桨系统的结构原理，常见故障诊断分析处理，以及由于变桨系统原因导致机组超速飞车原因及防治方面进行了简单的阐述，为今后风电场运行维护及缺陷处理水平提供了普遍性的指导意义。
参考文献
[1] SSB变浆系统说明书及故障分析手册。
[2]风力发电机组变桨系统控制原理图。