風力發電機水冷系統電動三通閥問題的分析

（北京京能新能源有限公司旗桿風電場,內蒙古 赤峰 024500）

（北京京能新能源有限公司旗桿風電場,內蒙古 赤峰 024500）

針對風力發電機組水冷系統電動三通閥問題進行分析，從電動三通閥的安裝、控制以及內部結構方面進行研究，提出需要改良安裝工藝，更換內部器件金屬材質，來解決電動三通閥故障根源問題。

風力發電機組；水冷系統；電動三通閥；電動執行器

北京京能新能源有限公司旗桿風電場（以下簡稱旗桿風電場），位于內蒙古赤峰市翁牛特旗境內，一期裝機容量為49.5MW，安裝新疆金風科技股份有限公司生產的GW87/1500直驅永磁風電機組33臺，于2012年03月16日全部并網發電。經過1年半的運行機組已趨于穩定，但是近半年時間旗桿風電場機組常報三通閥故障，明顯的降低了風機的可利用率，給風電場帶來一定的經濟損失。

水冷系統起到在風力發電機組長時間運行時，及時的將變流器產生的熱量散發出去，使變流器能在正常溫度下穩定運行作用。而電動三通閥是通過電動執行器來控制三通閥開關的部件，是風力發電機水冷系統重要組成部分。若機組電動三通閥損壞或者開關不到位將嚴重影響變流器的散熱，造成散熱不良致使風機停機。為了解決這一問題，現將旗桿風電場故障現象做一下具體分析及改進。

1 水冷系統工作原理

如圖所示，恒定壓力和流速的冷卻液流經變流器帶走熱量，升溫后的冷卻液由高壓循環泵的進口經室外的空氣散熱器與冷空氣進行熱交換，空氣散熱器將冷卻液帶走的熱量交換出去，散熱后冷卻液再循環進入變流器。在空氣散熱器進出口散熱管路上加裝電動三通閥，根據水溫的變化，通過進出閥溫度傳感器將信號傳遞給PLC，PLC根據預設好的邏輯自動下發命令給三通閥電動執行器來控制三通閥閥門角度（0°～ 90°）開關，達到開啟內外循環作用，以控制流經換熱器的冷卻液流量比例，實現精度調節溫度的功能。（圖中M為電動三通閥）

2 故障情況

2.1 故障觸發條件

（1）三通閥自動受PLC調控時，三通閥開命令脈沖發出20次以上而沒有全開的反饋信號，或者三通閥關命令脈沖發出20次以上而沒有全關的反饋信號則報此故障。

（2）三通閥非自動受控制時（即檢修人員手動下達開關命令），三通閥開命令持續3秒沒有全開的反饋信號，或者三通閥關命令持續3秒沒有全關的反饋信號則報此故障。

2.2 故障分析處理

近期旗桿風電場有多臺風機報三通閥故障停機，檢修人員就

地檢查未見明顯異常，拆開閥體未見閥體損壞，但相應模塊的反饋信號燈不亮，判定為三通閥電動執行器問題。經過多次測試與觀察，檢修人員發現導致報三通閥故障的原因為三通閥電動執行器未能按PLC下發指令執行或者執行不到位，測量無24V反饋信號或者測得的反饋電壓達不到24V報此故障，更換三通閥電動執行器后故障消除。

2.3 故障反饋出的問題及改進

（1）電動執行器安裝位置問題分析。更換三通閥電動執行器時檢修人員發現由于水冷柜空間狹小，高瀾水冷電動執行器安裝位置很不合理，無法正常使用工具拆裝，給更換工作帶來了諸多不便，檢修人員重新調整三通閥對零刻度方位后再進行安裝，解決了這一問題，使更換工作更為簡單，大大的縮短了機組的檢修時間。

（2）電動執行器自身設計問題分析。檢修人員對更換下來的電動執行器進行拆分，檢修人員發現行程開關上金屬觸片被氧化形成氧化層，出現當行程開關觸發時不能導通或者接觸不良現象，導致三通閥電動執行器得不到反饋信號，三通閥不能正常工作。用鑷子尖端去除氧化層后，測試反饋信號正常。由此可見，隨著機組運行時間的增加，行程開關觸片處在悶熱潮濕環境下極易受到空氣氧化，長此以往必將還會導致此故障的發生，造成機組大面積停機，給風電場帶來不必要的經濟損失。

為達到機組的長久穩定運行，應該將電動執行器內部行程開關觸片更換為抗氧化更耐久的材質，保證電動執行器的使用壽命，減少部件更換頻率，節約備件更換的費用，起到經濟穩定運行效果。

3 結語

通過對風力發電機組水冷系統電動三通閥問題分析，得出三通閥故障主要是由于電動執行器內部行程開關觸片氧化腐蝕，導致觸片接觸不良。電動三通閥決定著水冷系統的散熱能力，保證水冷系統的正常運行，才能使變流器正常穩定工作，源源不斷的轉換電能，提高電能質量。根據機組以后長期運行考慮，將觸片換成抗氧化腐蝕更好的金屬材料較為實用，既減少了機組故障率，又節省了更換三通閥電動執行器的備件費用，保證了機組的經濟穩定運行。

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風力發電機水冷系統電動三通閥問題的分析

王有發

王有發（1981—），男，內蒙古呼和浩特人，本科，研究方向：電氣工程。