風機安全鏈

風機安全鏈是指保護風力發電機組的安全鏈系統。大型風力發電機組通過控制系統的安全設計，採取必要的手段，儘量提高控制系統的可靠性，使系統儘量不出故障或少出故障，並在故障出現後以最快的速度修復系統，使之恢復正常工作。

基本介紹

• 中文名：風機安全鏈
• 外文名：Fan safety chain
• 類型：發電設備部件
• 系統：安全鏈系統
• 領域：能源
• 學科：新能源發電

發電系統介紹

風力發電機組控制系統的安全可靠性，不僅關係到風力發電機組能否正常發電，甚至影響到風電場長期安全可靠運行。大型風力發電機組通過控制系統的安全設計，採取必要的手段，儘量提高控制系統的可靠性，使系統儘量不出故障或少出故障，並在故障出現後以最快的速度修復系統，使之恢復正常工作。下面就瀋陽華創風能設備有限公司的CCWE-1500/82型風力發電機組的控制系統進行分析，其安全保護系統也是由安全鏈組成的。

保護系統

在風力發電機組控制系統中，安全保護系統是確保風機安全的最高層的防護措施。機組安全系統也叫做安全鏈，它是獨立於計算機系統的軟硬體保護措施。採用反邏輯設計，將可能對風力機組造成嚴重損害的故障節點串聯成一個迴路，該迴路主要包括:緊急停機按鈕(塔底主控制櫃)、發電機過速、扭纜開關、變槳系統安全鏈信號、緊急停機按鈕(機艙控制櫃)、振動開關、主軸過速模組、24 V電源失電、併網開關閉合信號、控制模組運行狀況以及主線路閉合信號。一旦其中的一個節點動作，將引起整條迴路斷電，機組立刻即緊急停機，執行機構失電，機組瞬間脫網，並使主控系統和變槳系統處於閉鎖狀態，從而最大限度地保證機組的安全。如果故障節點得不到恢復，整個機組的正常的運行操作都不能實現。同時，安全鏈也是整個機組的最後一道保護，它處於機組的軟體保護之後。

風力發電機組的安全鏈是十分重要的，在邏輯上，安全鏈系統的等級比控制系統要優先。其目的是為了確保風力發電設備在出現故障時，設備仍處於安全狀態。如果出現比較大的故障，安全鏈系統的任務是保證設備安全動作，使24V和230V帶電迴路掉電，風機正常停機。安全鏈一般分為兩部分:一級安全鏈和二級安全鏈，一級安全鏈主要是主控制系統的安全保護裝置，二級安全鏈主要是變槳系統的安保裝置。安全鏈的系統主要由復位按鈕，併網接觸器，主斷路器，發電機超速模組，葉輪超速模組，振動開關，變槳櫃急停按鈕，主控制櫃(塔底櫃)急停開關，機艙急停開關等九個節點組成，串聯到主控櫃裡中的安全繼電器中，安全繼電器是機組安全鏈的核心部件，是安全鏈的執行機構。機組上電後，正常狀態下，整個安全鏈是帶24V電的，如果機組某個部件出現故障時，那么與它所對應的節點斷開，安全鏈失電。由安全繼電器控制的230V供電迴路同時失電，整個電磁閥迴路和230V迴路中的交流接觸器失壓，機組進行緊急剎車過程。執行機構的電源230VAC, 24VDC失電，機組處於閉鎖狀態。同時每一個結點的閉合和斷開都有信號傳到數字量輸入模組中。在模組中，有信號指示燈來顯示各個節點的狀態。維護人員可通過各節點狀態分析故障原因。

故障及其分析

保護環節以“失效一保護”原則進行設計。即當控制失敗、內部或外部故障導致機組不能正常運行時，系統安全保護裝置動作。確保機組處於安全狀態。當出現超速、發電機過載故障、過振動、電網、負載丟失及脫網時的停機失敗等現象時，系統自動執行保護功能。保護環節為多級安全鏈互鎖，在控制過程中具有邏輯“與”的功能，而在達到控制目標方面可實現邏輯“或”的結果。下面就幾種常見的安全鏈故障現象及原因進行分析:

急停開關故障

故障現象:急停無反饋信號輸入到控制模組中，指示燈是熄滅的，重複按主控櫃(塔底櫃)上的復位按鈕無法復位。分析原因:

(1)機艙急停開關和主控櫃急停開關按鈕被按下;檢查兩個急停開關是否按下，如果按下，旋送按鈕後按復位按鈕即可。

(2)急停迴路斷開或主控櫃急停開關接線端子鬆開，接觸不良，造成急停開關輸出斷開信號從而使安全鏈斷開。

偏開關故障

在風機運行過程中，偏航系統達到720度的扭纜條件，扭纜保護裝置啟動，左右偏開關觸動，使安全鏈斷，機組進入緊急停機狀態。分析原因:

(1)扭纜開關凸輪計數

器是機械式的行程開關，由控制開關和觸點機構組成，當它們的行程到達設定值時，觸點機構被提升或鬆開從而觸發控制開關，因此，首先要考慮扭纜開關的左右偏開關觸點位置調整是否正確。在處理此故障時，應該解纜順攬，使凸輪計數器的基點歸位。

(2)其次要考慮線路接線是否有問題，左右偏計數器接線是否接反。

葉輪過速故障

故障現象:安全鏈失電，機艙櫃內輸入模組上過速指示燈熄滅，機組緊急剎車停機。故障分析:

(1)報葉輪過速故障時，有強風颳過，並且葉輪轉速超過設定值了，為正常保護故障，按復位按鈕即可。

(2)葉輪轉速的檢測感測器與葉輪距離過遠或過近，導致感測器采點不規律，使模組內部的計量錯亂，從而引起葉輪過速故障。

發電機過

故障現象:安全鏈失電，機艙櫃內輸入模組上過速指示燈熄滅，機組緊急剎車停機。故障分析:

(1)報發電機過速故障時，有強風颳過，並且發電機轉速超過設定值了，為正常保護故障，按復位按鈕即可。

(2)發電機轉速的檢測感測器與發電機軸路離過遠或過近，導致感測器采點不規律，使模組內部的計量錯亂，從而引起發電機過速故障。(3)發電機相序接反，也會導致同樣的效果，解決辦法是更改發電機相序。

振動開關故障

故障現象:安全鏈失電，在輸入模組上振動指示燈熄滅或者控制櫃顯示屏上看到安全鏈節點信號是0。故障分析:

(1)振動開關被其他物體碰到導致斷開，24YDC失電。檢查振動開關重錘有無被外物碰到。

(2)檢查振動開關內部線路，檢查接線是否鬆動或脫落。

變槳系統故障

故障現象:主控系統的模組指示燈會熄滅，主控系統中的安全鏈節點信號是0，以及主控系統報的故障一般是變槳驅動器故障。故障分析:

（1）變槳柜上的急停按鈕故障，查看按鈕是否正常，接線是否牢固。

（2）變槳系統內部的故障，根據變槳系統報的故障，查看變槳驅動器及線路故障，排除故障，系統恢復正常。

硬體迴路問題

安全鏈系統幾乎貫穿風機內部的所有迴路，安全鏈所接設備較多，節點也較多，並且從機艙櫃到輪毅內部的變槳櫃是需要經過滑環的，而從滑環到變槳櫃是需要重載連線器。因此，在實際運行中，安全鏈連線迴路上也經常出現問題。出現此類問題，只能對整個安全鏈迴路進行檢查。