1、我公司风力发电机组分别采用 SSB 和 LUST 公司生产的电动式变桨系统，分别对其进行介绍。1 SSB 变桨系统的调试1.1 系统上电在机舱闭合机舱柜中的开关 202Q1（变压器 690/400V，向轮毂供电） 、203Q1（变桨的 400V 供电）和 203F4（变桨的 230V 供电） 。在闭合开关之前，需要先在开关的上侧测量电源是否正常，如电压值是否正常，是否有缺相的情况等。进入轮毂，打开变桨主控柜，确认电源是否已经供进来了，可以在 1F2的上侧（2，4，6）检查 400V，在 2F5 的 5 和 1 端子检查 230V。如果供电顺利供入主控柜，然后手动吸合 2K1。在主控柜中闭合开关
2、 1F2（向轴柜 1 供400V） 、1F3（向轴柜 2 供 400V）和 1F4（向轴柜 3 供 400V） 。依次闭合 3 个轴柜上的开关 1Q1（向柜内供 400V） 。1.2 系统校零在机舱柜中将 24V 接入 EFC 端子，在轮毂主控柜中的 X6 的 2 端子上检查24V 是否进来。EFC 是在安全链闭合的情况下从机舱柜通过滑环给变桨系统的24V 信号。只有在 EFC 信号为高的情况下，变桨系统才能够进行变桨。将 24V直接接入 EFC 端子，使变桨系统能够在安全链不闭合的情况下也能进行变桨。对变桨系统进行校零，需要通信接口 CIF 60-PB 卡和调试程序 Pitch Visu。通
3、信接口 CIF 60-PB 卡如图 1 所示。图 1 通信接口 CIF 60-PB 卡把 Profibus 的接线端子打到“ON”的状态，如图 2 所示。图 2 Profibus 的接线端子将 CIF 60-PB 卡接出的红绿两根线接入主控柜中 8F1 的 7 和 11 端子，红线接入 7 端子，绿线接入 11 端子。将 CIF 60-PB 卡插入笔记本电脑，找到驱动并安装。找到 Pitch Visu 的安装文件 SetupPitchVisu_FB_V20.exe 并安装。打开 Pitch Visu，首先要选择控制器 GEL 8230 的 Profibus 从站地址，如图3 所示。图 3 选择
4、从站地址SSB 变桨系统需要选择 3。然后单击“Connect ”按钮进行连接，如图 4 所示。图 4 连接控制器如果连接成功，显示的信息如图 5 所示。图 5 连接成功的显示信息单击“OK”按钮，进入主调试界面，如图 6 所示。图 6 主调试界面在主调试界面的右上角可以查看通信是否出现错误。没有错误的话如图 7所示，出现错误如图 8 所示。图 7 通信无错误图 8 通信有错误查看变桨系统的 3 个叶片是否都已触动 91限位开关，如果没有的话，单击主调试界面左上角的箭头，变桨使每个叶片都触动 91限位开关，如图 9 所示。图 9 实际角度值的显示、改变和校准单个箭头为慢速变桨，两个箭头为快速变
5、桨。选中“Calibrate value”选项下的“92” ，分别单击三个“Cal.”按钮，使“Actual position”选项下的A1、B1、A2、B2、A3 和 B3 的显示值均为 92。在机舱中按下机舱柜门上的“变桨旁路”按钮，3 个叶片回到 89。最好是逐个对叶片进行校零，防止在风大的时候出现危险。单击主调试界面左上角的箭头，别使叶片转向 0。在叶片转到 0附近的时候，需要调试人员到轮毂外查看轮毂上的箭头与叶片上刻度尺上的 0是否对齐，如果不齐的话，需要单击主调试界面左上角的箭头调整叶片的角度，直到对齐为止。选中“Calibrate value”选项下的“0” ，单击“Cal.”按
6、钮，使对应的该叶片的两个编码器的显示值均为 0，则该叶片校零结束。使其转回 92。依此方法对其他两个叶片进行校零。也可以使用主调试界面左下角的部分进行变桨，如图 10 所示。图 10 变桨操作界面在“Position”选项下可以设定变桨的目标角度值，在“Velocity ”选项下可以设定变桨时角度的变化速度。如果想让某个叶片不动作，可以在“Axis 1 OFF”、 “Axis 2 OFF”或者“Axis 3 OFF”前面的空格中打上对号。单击“Start Position”按钮，开始变桨，单击同一按钮，停止变桨。1.3 正常变桨对变桨系统校零结束后，可以进行正常变桨。在正常变桨之前，检查所有的
7、 IO 状态是否正常。在主调试界面上显示了数字输入的一些状态，如图 11 所示。图 11 数字输入信号状态在“Termininal block E2”选项下的“DE2.2” 、 “DE2.3”、 “DE2.4”、“DE2.5”、 “DE2.6”、 “DE2.7”、 “DE2.8”和“DE2.9 ”分别表示轴 1 的“BTB converter ready”、 “mcb fan pitch motor axis 1”、 “thermistor mot. protection axis 1”、“motor overload relais armature axis 1”、 “battery vol
8、tage monitor axis 1”、 “limit switch 91axis1”、“limit switch 95axis1”和“battery charger monitor 1 over- / undervoltage ok”。当轴柜 1 中的 DGNR 正常工作（其上的 LED21 和 LED22 亮） ，则“BTB converter ready”信号为高，如果为低的话，说明 DGNR 出现故障，风力发电机组需要紧急顺桨。 “mcb fan pitch motor axis 1”为监测轴 1 电机外部风扇信号，正常情况下为高，如果为低的话，说明外部电机风扇过载。 “thermi
9、stor mot. Protection axis 1”为监测轴 1 电机是否过热的信号，正常情况下为高，如果为低的话，说明电机绕组处温度超过 150，风力发电机组需要顺桨，等电机冷却下来以后，检查是否外部风扇出现故障。 “motor overload relais armature axis 1”为监测轴 1 电机是否过载信号，正常情况下为低，如果为高的话，说明电机过载继电器触发。 “battery voltage monitor axis 1”为轴 1 电池电压监测信号，正常情况下为高，如果为低的话，说明电池电压低于设定的电池电压最小值。“limit switch 91axis1”为监测轴
10、 191限位开关是否触发的信号，如果触发的话，信号为高，否则为低。 “limit switch 95axis1”为轴 1 监测 95限位开关是否触发的信号，如果触发的话，信号为高，否则为低。 “battery charger monitor 1 over- / undervoltage ok”为监测充电器是否电压过高或过低信号，正常情况下为高，如果为低的话，说明充电器电压过高或者过低。“Termininal block E3”选项和“Termininal block E4”选项分别代表轴 2 和轴 3。在主调试界面上显示了一些模拟输入的一些状态，如图 12 所示。图 12 模拟输入信号状态在“
11、Termininal block E5”选项中， “AE1.4”、 “AE1.5”和“AE1.6”分别表示轴 1、轴 2 和轴 3 的电机温度，范围是在-40到 215。 “AE1.7”保留备用。在“Termininal block E6”选项中， “AE1.1”、 “AE1.2”和“AE1.3”分别表示轴 1、轴 2 和轴 3 的电机电流，范围是在-17A 到 68A。检查变桨系统主控柜中的 19A1 和 3 个轴柜当中的 8A1 上的最右边绿色LED 是否亮，正常情况下应该是亮的状态，说明器件供电正常。另外两个黄色的 LED 显示的是加热状态。主控柜中的 19A1 和 3 个轴柜当中的 8
12、A1 均是ABB 的温控开关，控制主控柜和 3 个轴柜的加热。检查变桨系统主控柜中的 19K1 和 3 个轴柜当中的 8K1 上的 LED 是否亮，正常情况下应该是亮的状态。主控柜中的 19K1 和 3 个轴柜当中的 8K1 是柜内温度控制的延时继电器。检查 3 个轴柜当中的 7U1 上的各个 LED 的状态，绿色的 LED 亮，说明供电正常。绿色的 LED 闪是启动延时的指示。黄色的 LED 是否亮为继电器是否输出的指示。红色的 LED 是否亮为相应阈值是否失效的指示。红色的 LED 闪是触发相应继电器的指示。7U1 的作用是监测电池电压是否过大或过小。如果以上器件的 LED 灯显示正常，可
13、以进行正常变桨。可以利用主调试界面右下角的部分进行循环变桨，如图 13 所示。图 13 循环变桨 在“Position”选项下可以设定循环变桨角度的目标值。在“Velocity ”选项下可以设定向两个不同方向变桨时的角度变化速度。在“Waittime”选项下可以设定向另外一个方向变桨时的死区时间。单击“Start Test”按钮，开始进行循环变桨，同时查看主调试界面左上角显示的各个编码器的值是否正常。单击同一个按钮停止循环变桨。1.4 紧急停机在正常变桨完成以后，需要进行紧急停机测试。正常变桨时电机由外部电源供电，紧急停机时电机由电池供电。首先分别闭合 3 个轴柜上的开关 5Q1（将电池柜中电
14、池电压供入轴柜） 。通过测量 6F1 的端子 2 和 6K2 的端子 5 之间的电池电压的值，如果值低于240V，需要等待电池柜充电完成再做紧急停机。查看主控柜中的电池充电器 6A1 上面的 3 个绿色的 LED 显示是否都是亮的，正常情况下应该都是亮的。 “SENSOR OK LED”亮，说明温度传感器正常。“UV/OV OK LED”亮，说明输出电压在指定范围之内（ 166V 到 255V） 。“BATT/MAINS OK LED”亮，说明充电器供电正常，并且与电池连接正常。充电器对电池充电的顺序是逐个对电池充电，每一次充 15 分钟。按一下9S1，检查充电顺序是否正常。如果 3 个电池的
15、电压都正常，将接入 EFC 的 24V 电源拆去，注意：此时如果叶片不在 92，系统会紧急顺桨。按下机舱柜门上或者塔底柜门上的“重启”按钮，使安全链闭合，按下机舱柜门上的“变桨旁路”按钮，叶片回到 89。利用调试界面变桨到 80，拍塔底柜门上或者机舱柜门上的“紧急停机”按钮，如果 3 个叶片顺桨到 92，紧急停机正常。1.5 主控联调如果前面几个步骤没有问题，可以进行主控联调。首先保证通信没有问题。保证变桨控制器上 Profibus 3 号站为“ON”的状态，与变桨控制器连接的 Profibus 接头上为“OFF”状态，机舱柜中的 22 站上的 Profibus 接头为“OFF ”状态。如果通
16、信正常， 22 号站的 BK3150 上面的1、5 和 7 灯亮。通信正常以后，18K1，18K2 和 18K3 的辅助触点动作，3 个电机的刹车释放。在塔底柜用维护钥匙把风力发电机组转换到维护模式。如果此时 3 个叶片的角度在 92，在塔底或者机舱按柜门上的“重启”按钮，3 个叶片回到 89，离开 91限位开关。在机舱按“开桨”按钮，3 个叶片应该同时向 0方向旋转，按“顺桨”按钮，3 个叶片应该同时向 92方向旋转。如果主控联调正常，则变桨系统调试结束。2 LUST 变桨系统的调试2.1 系统上电上电前测量 400V 三相电两相是否短接，是否与地短接； 24V 控制信号供入，20K1 线圈
17、得电，手动使能信号供入；断开轴箱开关（ 6S1、5Q1 ） ，闭合主控箱400V 开关 1Q1，柜内开关闭合 400V 电供入。2.2 安全链闭合轴箱继电器 2K4 线圈吸合，17K7 辅助触点短接；主控发出 TP 模块高电平为 500ms(现为 5s)的脉冲信号，安全链闭合并形成自锁， 19K2 线圈得电，线圈 8K3 得电，安全链闭合，进入正常变桨模式。2.3 手动变桨三个轴箱开关 5Q1 皆断开，1 号轴箱的开关 6S1 闭合，保证其他两个轴箱的 6S1 断开； 2 号和 3 号轴箱必须处于限位开关动作状态；以上两种情况是手动变桨的必要条件，系统设计考虑是安全问题；手动拨动 15S1，观
18、察 15A1 的IO 状态，直到 15A1 第一通道亮停止，动作 15S2 开桨和顺桨，完成开桨恢复到91 度限位开关位置；2 号和 3 号重复上述动作，变桨正常。2.4 系统状态监测笔记本连接变桨系统 BECKOFF 的 PLC，通过 System manager 观察 FB-INPUT(主控向变桨发出的信号)和 FB-OUTPUT(变桨向主控发出的信号)；编码器值正确，各叶片的桨叶角为 91 度左右（2 个编码器） ；System manager 观察FB-INPUT 和 FB-OUTPUT，Error 变量点值为 0；各柜内温度值，运行时电机电流值正确；System manager 观察 FB-INPUT 的 control 变量的 heart beat 一直为 0，并没有出现 0 和 1 变化，而 normal-operation-mode=1；2.5 主控联调22 号站打到 OFF，观察总线耦合器的 FB 指示灯是否变绿，通信不通为红灯闪烁；主控设定位置值、速度值、加速度值；每 20ms 周期pitch_control_heartbeat_to_pitch 置 1 和置 0 同时接收变桨系统发出 heart beat 信号是否 0 和 1 变化，接收错误高于 8 次报故障；pitch_control_normal_operation_mode 置 1，进入变桨状态。
