（甘肃华电景泰风力发电有限公司甘肃白银730400）
摘要：风力发电机组偏航系统功能是通过气象站测出风向，通过机舱PLC和偏航变频器控制偏航驱动器使机舱准确对风，保证叶片所在平面与风向垂直。另一个功能是在风机在超出风机安全运行风速的工况下或者风机在危险转速情况下，偏离风向，降低风机叶片受力，确保设备安全。通过近年来各地风场出现的风机超速不安全案列，对今后风机设计选型中增加风机偏航系统后备电源对风机安全性的浅析
关键词：风力发电机组偏航系统后备电源安全性
0引言
目前国内风机生产厂家研发部门在风机设计选型时，只是设计风机变桨系统后备电源，其功能是确保风机在电网掉电后，运行中的风机能够紧急收桨，避免发生风机超速飞车、倒塔事故发生。但是试想风机在断电后，由于变桨系统后备电源或者控制系统发生故障，造成的经济损失巨大，事故性质也较为恶劣。本文通过国内各地风场案列，进行分析，提出偏航系统增加后备电源对风机安全保护的重要性进行分析。
一、近年来各地风场发生超速事件
1、2010年1月24日，通辽某风场风机在脱网情况下，三支叶片未收桨，在风俗10m/s的风况下，风机发电机转速旋转达到2700r/min，（正常运行转速为1700r/min），风机发生倒塔事故；
2、2011年8月份，某风场在监控盘面发现1500KW机组出现桨叶不能顺桨、机组超速故障，控制室采取停机措施无效后，就地进行手动操作偏航无效后采取其他措施进行停机。
3、2013年12月9日，某风场55号风机在风速为10.22m/s的风速下，桨叶1、2、3角度均在0.17度，转速大于2050r/min，出现超速故障，导致该风机两支叶片受损脱落，第三支叶片严重破裂。
二、某风场风机超速未遂全过程分析
1、事件发生前运行方式
某风场110kV升压站站内设备运行情况：110KV线路、1#主变、2#主变运行，35KVⅠ段母线、35KVⅡ段母线运行；3511、3512、3519、3521集电线路运行；站用变运行，SVG运行、接地变运行、FC热备用；3522备用线路冷备用。
风速5.7m/s，出力计划值9MW，负荷11MW左右，AGC控制系统保护压板投入，实际出力均在调度计划值范围内，期间未限负荷。14时58分34秒，3521风机七线告警，开关状态由合变为分。3521风机七线风机脱网，无风机通讯。
2、事件经过
（1）14时58分34秒3521风机七线跳闸事件发生后，值班人员汇报场站负责人，场站负责人安排人员到35KV开关室检查3521线综保装置告警指示。运行人员到站内35KV配电室3521风机七线开关柜就地检查。3521风机七线开关柜显示告警信息为：控制回路断线动作，并将告警信息复归，未发现其它异常现象。
（2）15时00分场站负责人在电子设备间检查SCS-500有功智能控制装置，发现装置“动作”指示灯闪烁，查看事件报告内容，为装置启动,动作时间：2016-06-2014:58:48:912,出力超短延时计划门槛值为11.8MW，需切容量2.6MW，切风机进线7，对告警信息进行复位。
（3）场站负责人根据有功智能控制系统告警和3521风机七线开关柜综合保护器告警，判断由于功智能控制系统计划调整，实际出力超出短延时门槛数值，集电线路与风机运行无其他异常。
（4）15时03分49秒，场站负责人下令合上3521风机7线开关，开关合闸正常。
（5）15时05分，3521风机7线8台风机通讯正常，场站负责人开始逐台检查80号-73号风机故障情况，在检查75号风机时，发现75号风机桨叶1、2、3叶片角度均为1.17度左右，查看轮毂转速数据为33转/分；（风机额定转速15.7转/分，最高转速19转/分，危险转速23转/分）
3、处置过程
在发生风机超速事件后，风场人员采取以下措施：
（1）15时06分，场站负责人安排运维人员就地检查，同时在中控室尝试采用故障复位的方式和安全停机的方式让风机叶片顺桨，无任何效果，远方无法也进行偏航。
（2）15时07分，场站负责人开车带人员赶赴75号风机查看情况。
（3）15时11分，到达75号风机就地后，风机转速高，检查面板发现就地风速在5-6m/s范围内变化，风向角在5-8度左右变化，风机以33转/分转速空转，就地拍下急停按钮无作用。
（4）15时12分，风场负责人在就地操控面板机舱页下调偏航速度至5%，右偏航；风向角达到18度时，风机转速由33转/分开始缓慢下降，待转速降至30转时，将风机偏航速度调整至10%，随着风向角的增大，转速明显降低；降至25转/分时，偏航速度调整至20%；降至20转/分时，偏航速度调整至40%；15时28分，速降至15转/分时，偏航速度调整至50%进行偏航，当风向角度在92度左右时，风机转速在9转/分左右。此次调整用时约30分钟。
（4）15时50分左右，对风机再次进行偏航微调，风向角在调整至86度左右，转速下降至7-8转/分。
（5）15时58分，在风机转速在6-7转/分的情况下，风场技术人员、厂家技术人员登塔后采用点动液压刹车的方式，将轮毂转速缓慢降至0，然后锁上机械锁销。
（6）16时18分，技术人员在轮毂内将已动作的超速保护开关合上，给轮毂断电后重新合闸，三个桨叶由1.17度顺桨至82度。
4、事件原因分析
（1）75号风机在3521线风机7线跳闸后，变流器故障脱网，风机在失电后，风机桨叶未紧急顺桨，电池收桨失败，其时一号电池电压263V（设计值为260V），二号电池电压258V，三号电池电压13.7V左右。
（2）风机轮毂控制系统失灵，PLC主控模块死机，由下表1可以看出14时58分57秒至15时04分26秒，PLC断电，数据未保存。
工作转速下的振动不等效、残余振动和外来振型的影响、影响系数法的分散性和计算累计误差等。通过对相关文献的查阅，有以下几种改进方法：
（1）在无试重起车情况下进行动平衡，无试重平衡法采用了影响系数法的平衡目标和优化思想，利用遗传算法进行配重的优化搜索，使转子在选定测点转速上的残余振动量达到最小。
（2）实际工程中，对转子磨损所造成的不平衡振动，可以通过一定的吸收装置来减少不平衡响应。
（3）对不同的轴颈，可以通过改变相同圆盘厚度下的几何参数来改变影响系数，进而用ANSYS软件进行有限元方法的仿真，很大程度上降低转子不平衡量。
（4）使用虚拟仪器，把影响系数法和模态平衡法结合起来，既平衡刚性转子又可以平衡柔性转子。硬件部分可以很大程度上消除白噪声和温度的影响，软件部分可以实现快速响应，并提供很好的人机接口界面，使检修工作实现很大程度上的智能化。
4结论
本文通过对几种常见的转子不平衡方法进行论述与比较，并根据现场的使用情况提出了一定的改进措施。根据机组实际情况，选择合适的方法，可以缩短检修停机时间。
参考文献
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