远景变桨控制系统介绍及典型故障案例讲解

远景能源变桨控制系统介绍及典型故障案例讲解1主要内容12345控制系统主体结构系统外部接口定义系统工作模式变桨系统PLC变桨故障逻辑及案例解析2控制系统主体结构133系统主体结构11风机类型母线电压额定功率额定扭矩最大扭矩制动扭矩1.5MW60V4.5kW28.7Nm在1500rpm时75Nm100Nm2.0MW75V6.0kW38.2Nm在1500rpm时112Nm100Nm4系统外部接口定义2接线说明：1、图一、图二、图三为风机主控与TR-1.5MW变桨系统接线示意图，进入变桨控制系统线缆分别有ProfibusDP通讯线缆、24V控制线缆、400V电源线缆。2、400V电源线L1，L2，L3分别接入变桨A柜1XS1插头A1、A2、B1端，N线接入B2端，PE地线接入C1端。如图二所示。3、ProfibusDP通讯线接入变桨A柜1XS4插头上，DP+（红线）接C3，DP-（绿线）接C2，屏蔽线接C1，DP插头安装如图三所示。4、24V控制线接入变桨A柜1XS4插头A端，A4接EFC顺桨命令24V+,A2接信号地0V,A6接安全链入变桨系统，A7接安全链出变桨系统，A3接安全位置检测输入信号，A5接安全位置检测反馈信号。三、系系统外部接口定义统外部接口定义26系统工作模式3系统工作模式73.12014年全年，利华尖上网满发小时数2681h，东杏河上网满发小时数2477h，差异8.23%2014年8月开始，两期项目满发小时差异逐步缩小，11月开始东杏河稳步超越利华尖。系统工作模式83.2此图为AC2变频器接口。—编码器增量信号接到D3、D5端子—CAN通讯终端120欧姆电阻接到C2、C4端子—制动器控制接到F9端子—CAN通讯接到C1、C3端子—CAN通讯带载电压12VDC接到D1、D2端子—变频器使能信号接到E12端子—电容中间点电压接到E8端子，Disableemergency信号接到E6端子—控制板电源KEY接到F1端子。9变桨系统PLC4变桨系统PLC-EL1008104.1变桨系统PLC-E1008114.2变桨系统PLC-EL2008124.3变桨系统PLC-EL2008134.4变桨系统PLC144.5PLC控制器：输入：KL1408*2、KL5001、KL3204输出：Kl2408*2DI6A1-1：手动/自动6A1-2：安全链11K16A1-3：95°限位开关常闭触点6A1-4：正转6A1-5：反转6A1-6：95°限位开关常开触点6A1-7：3~5°位置传感器6A1-8：90°位置传感器7A1-1：强制手动7A1-2：无7A1-3：无7A1-4：充电器OK信号7A1-5：充电器过流信号7A1-6：防雷保护7A1-7：无7A1-8：无DO8A1-1：enable信号8A1-2：伺服重启8K1输出控制8A1-3：电机风扇8K28A1-4：安全链EFC-8K38A1-5：无8A1-6：手动允许8K58A1-7：无8A1-8：加热器8K79A1-1：PLC自锁9K19A1-2：加热风扇9K29A1-3：散热板风扇9K39A1-4：充电器停止9K49A1-5：安全位置检查9K59A1-6：无9A1-7：无9A1-8：无AIKL5001：SSI反馈KL3204：Pt100反馈变桨系统控制—EFC154.6emergency_requestBlade1_EmergencyModeBlade2_EmergencyModeBlade3_EmergencyModesavety_chainBlade1_SafetyChainTriggerBlade2_SafetyChainTriggerBlade3_SafetyChainTrigger变桨系统—TEACH164.7故障判定：当变桨至teach记录区间（紫色）时，判断有无传感器DI信号，若无则触发传感器检测故障。现场调试时通过Teach操作，在桨叶从92°往-2°变桨过程中记录此时传感器由亮到灭对应的位置区间，将记录区间保存至PLC掉电保存区，在自动模式运行过程中，通过传感器DI信号与调试过程记录区间比较，判断编码器反馈是否出现异常。变桨系统PLC-—温度控制174.8电机风扇8K2：电机定子安装PT100，PLC-KL3204卡键检测。40℃启动，35℃停止；130℃触发报警。加热器加热8K7：温控器侧安装PT100，PLC-KL3204卡键检测。10℃启动，15℃停止。65℃触发报警。加热风扇9K2：温控器侧安装PT100，PLC-KL3204卡键检测。50℃启动，46℃停止。65℃触发报警。散热板风扇9K3：温控器侧安装PT100，PLC-KL3204卡键检测。伺服内部自带温度检测。以上任一温度大于40℃启动，同时小于35℃停止。伺服自带检测温度大于75℃触发报警。变桨系统—编码器反馈及KL5001检测184.9格雷码：0001011110111000001010110二进制：0001101011010000001100100十进制：1757234对应角度：1757234/2/4096/185.04/9.27*360=45.02°变桨系统自检模式194.10风机720小时后进入变桨自检，只有在收到安全位置信号DI_NacellePitchAllBladesInFeatherPos置1时，才会开桨实际自检：桨叶自检采用三个叶片独立自检的方法，进入桨叶自检后，主控首先控制1#桨桨叶走桨至0度（2°/s)，1#变桨系统会通过PLC自动断开电源管理模块，确保完全由超级电容驱动叶片走桨至89°度位置，同时监测桨叶从0°开始走桨到89°停止时的电容压降，如果此时压降低于一定值，报出桨叶自检失败故障，之后以同样方式对2、3#桨叶自检，整个过程除了检测单个桨叶回桨过程中的电容压降之外，还会检测整个变桨自检的时间，如果超过一定设定时间，会报出桨叶自检超时故障，但一般这个时间设定较长，不容易触发。20变桨故障逻辑及案例解析5变桨故障逻辑及案例解析215.11.最佳桨距角逻辑上的含义是能给出来的桨角最小值，这个值风机可以达到最好的转速2.主控未收到桨叶安全位置信号当桨叶实际角度＞88.5°&主控设定角为89°&DI_NacellePitchAllBladesInFeatherPos=0时，报出故障。3.桨叶不在合理范围DI_NacellePitchAllBladesInFeatherPos该信号置true，且任意一个桨叶角度大于95度或小于87度，持续500ms，则报出桨叶角度不在合理范围内，199号刹车，断开EFC。4.变桨初始化失败变桨部件的推荐标准中低温性能一般要求通电到启动的运行时间一般不超过2小时。常温型的风机要求运行最低温度在-20℃仍可以运行，根据以前华电的反馈（根据其以前北方风场的运行），低温-20℃的情况下，启动时间一般不会超过60分钟。所以当时设置的70分钟也认为是留了10分钟裕量的，超过70分钟，报出变桨初始化失败变桨故障逻辑及案例解析225.25.某一桨叶桨距角过小因为某一桨叶桨矩角过小SC触发条件是桨距角小于PAR_Blade_PitchAngleEnc1Min=-5时，没有延时的触发故障回桨。6.伺服驱动器首次上电会对内部参数存储区进行自检，如未能自检成功将报出EEPROM故障，该故障会禁止伺服启动。通过伺服断电重启后若恢复正常，将不影响系统正常运行。伺服驱动内部有三个驱动参数存储区，在上电时进行比较，有两个存储区数据相同即认为正常，伺服正常工作。如果三存储区数据都不同，需要重启伺服驱动或PLC下发NMT复位信号。出现三个存储区数据不同情况时，有可能是由于伺服内部供电电压不在正常范围导致，在电压恢复后需要PLC下发复位信号消除故障7.某一SSI传感器故障SSI故障模块传过来故障位置1或相邻两周期采集到的位置差值大于0.2°变桨故障逻辑及案例解析235.38.华电变桨自检中，对于控制柜充电被断开后，延时4s，期间属于低电压穿越，如果电网电压期间还未恢复，变桨进入急停，EFC断开，但是此类故障在自检期间均被屏蔽了变桨故障逻辑及案例解析245.49.中间点电压故障中间点采集的电压如果为端电压的一半的值±2之内是不会报故障的，超出这个范围，主控延时50ms，就会报故障（变桨内部延时1S）发现电容电压有瞬间跌落现场（几十或几百毫秒内电压跌落4-10V），但是桨叶无明显速度，说明是8K1接触器本身问题导致（抗震动能力较差），电压跌落10V的能量很大，如果是真实跌落，必定会带动电机运行，电机电流即使变到400A也不会降的这么厉害的。如果电压跌落到0V，且其他的伺服驱动器信号也消失，说明是变桨CANbus问题导致10.电容电压过低私服驱动器检测到电容电压低于53V时，主控延时200ms，报出故障（变桨内部延时100ms）11.桨叶速度差异过大：对比这两个故障都是短时间内速度出现了重大的跳变。就是短时间内编码器速度变化过快，相当于16ms速度变化差异超过3°/s12.桨叶撞95°限位故障包括：电机堵转、变桨CAN通讯故障、PLC失效、SSI编码器故障，其余变桨故障时，桨叶均回89°