運達2.0MW機組安全鏈故障診斷分析及處理方法研究

田政 賈宏偉

摘要：本文以PILZ安全繼電器為例，從安全鏈構成、安全繼電器的工作原理、安全繼電器在安全鏈電路中的作用、安全鏈的復位方式等幾個方面分析了安全鏈電路，進而分享了風機安全鏈故障的處理指導思路[1]。

關鍵詞：安全鏈;PILZ安全繼電器;故障處理

一、前言

要提高風機的可利用率或實現風電場無人值守運行，最重要的工作是要確保風機安全穩定的自動運行。風機安全鏈是確保風機安全運行的核心控制電路[1]。風機安全鏈主要由主斷路器反饋、機艙過振動、風輪過轉速、機艙、塔基急停按鈕組成的獨立于風機主控制系統的硬件安全保障，安全繼電器在安全鏈的保護電路中起到至關重要的作用。本文主要對運達2.0MW機組安全鏈電路中安全繼電器為重點展開對安全鏈電路的介紹，并針對目前該機型實際運行中遇到安全鏈故障問題進行診斷分析及處理方法研究。

二、運達2.0MW風機安全鏈簡述

（一）安全鏈的構成

所謂風機安全鏈就是由直流24 V供電，串聯一系列常閉開關接點的繼電器自鎖回路。安全鏈中這個特殊的繼電器叫安全繼電器。風機正常時，安全繼電器得電自鎖閉合，遇到緊急狀況時，對應故障的常閉開關接點斷開，安全鏈斷開，安全鏈繼電器斷開，處于緊急剎車狀態，葉片通過后備電源快速收槳，風機高速軸剎車立即抱死。

（二）安全繼電器的工作原理

運達2.0MW機組安全鏈采用PLIZ（皮爾茲）安全繼電器，其主要功能可以通過急停按鈕斷開Pilz安全繼電器內部控制單元1和2的供電，從而有效的切斷安全鏈1供電電源，間接使安全鏈2斷電。

運達2.0MW機組采用型號為Pilz PNOZ X2的安全繼電器。通過其使用說明資料查得其內部原理圖，如圖1所示。

A1和A2為安全繼電器供電電源（24VDC）;S11和S12、S21和S22分別串接塔上、塔下急停按鈕，當按下任意急停按鈕時，可以同時斷開K1和K2兩個繼電器線圈電源，導致對應輔助觸點開路，使得13與14、23與24對應電路開路，從而分別斷開安全鏈1供電電源及690VAC相關設備總供電電源接觸器（K49.1/K49.2）;S33和S34是安全繼電器的復位電路。

（三）安全繼電器在安全鏈電路中的作用。

結合Pilz內部原理圖和運達2.0MW機型控制系統原理圖，總結簡化出一副看起來非常直觀的電路拓撲圖。

當急停按鈕未觸發狀態時，Pilz安全繼電器供電輸入24VDC后，先看Start Unit1、Start Unit2兩個啟動單元，紅線為啟動單元的供電電路，藍線為電路回路即負極。那么什么情況下情況下才能讓Pilz安全繼電器正常工作呢？首選要保證塔上、塔下的急停按鈕處于未觸發狀態，即保證Start Unit1的負極回路接通（S21和S22藍色線路）和Start Unit2的觸發回路接通（S11和S12，綠色線路）。然后對pilz安全繼電器進行復位操作，即連通S33和S34（黃色線路），從圖2中可知，其復位電路的連通只是復位了Start Unit1。復位完成之后，Pilz安全繼電器正常工作，K1和K2線圈使得對應的輔助觸點均閉合，連通13和14、23和24兩條電路。

根據實際工作經驗發現，對于Start Unit2啟動單元單純只是通過觸發電路（綠色電路）是不足以觸發Start Unit2的，要想是K2線圈正常工作，Start Unit2必須收到Start Unit1信息，即通過復位電路（黃色電路）復位后方可實現Start Unit2的正常工作（Start Unit1和Start Unit2之間存在信息通道）Start Unit1正常工作后不需要復位電路（黃色電路）持續信號刺激，而Start Unit2正常工作后還需要觸發電路（綠色電路）的持續刺激。

（四）PILZ安全繼電器的復位方式

Pilz安全繼電器的復位方式有兩種：第一種為塔上、塔下控制柜上的硬件復位按鈕，按下任意一個復位按鈕后k62.3都會得電，也就是Pilz安全繼電器都會進行點動復位動作，如果Pilz安全繼電器復位完成后再對其進行復位操作便不會起到作用，因為復位電路已經被K49.1和K49.2的輔助常閉觸點斷開。第二種為K49.8時間延時繼電器復位，此種復位必須為機組重新得電，并且為自動復位，復位次數為一次，簡稱為點動復位，One shot。其作用是線路停電后再次上電不需要我們每臺機組親自進行硬件復位。

Pilz安全繼電器正常工作后，安全鏈1的供電產生，即13和14的電路接通。安全鏈1繼電器得電后，會使得安全鏈2供電產生，安全鏈1正常工作是安全鏈2工作的必要條件，安全鏈繼電器2得電后，才證明安全鏈復位完成;同時K49.1和49.2供電電源接通，繼電器K49.1和K49.2線圈得電，導致對應的690VAC設備具備工作能力，他們分別是：偏航電機、齒輪箱冷卻風扇、齒輪箱潤滑泵、發電機冷卻風扇、齒輪箱加熱器、液壓泵。

三、安全鏈故障處理分析

在遇到安全鏈故障時，很多檢修人員會二仗和尚摸不著頭腦，其主要是不知道如何判斷其故障點，那么接下來我們來結合原理研究一下如何判斷故障點。

當我們去處理故障時沒有對急停和復位按鈕操作時，發現：

1、CH1的指示燈亮，CH2的指示燈滅。

此種情況唯一的可能就是S11和S12的外部電路開路，即Start Unit2觸發電路開路導致。

2、CH1的指示燈滅，CH2的指示燈亮。

此種情況唯一的一種可能就是S21和S22的外部電路開路，即Start Unit1負極電路開路導致。

3、CH1的指示燈和CH2的指示燈滅（此種情況少見）。

此種情況即為上述兩種情況同時發生，概論較低（排除電源供電異常的情況）。

根據以上三種情況我們知道故障點就是外部急停串聯電路，我們直接排查對應電路即可找到故障點，有時候故障點虛接，給排查帶來難度，我們只能將對應電路所有連接點緊固一遍即可。

當我們去處理故障時對急停按鈕進行操作后再復位，發現：

1、CH1的指示燈滅，CH2的指示燈滅。

此種情況涉及S21和S22電路、S11和S12電路和S33與S34電路，其都有可能存在斷點，需分別檢查（排除電源供電異常情況）。

2、并不是每次對PILZ安全繼電器復位都會正常工作。

此種情況涉及S21和S22電路、S11和S12電路和S33和S34電路，其都有可能存在斷點，情況為虛接，需分別檢查（排除電源供電異常情況）。

四、結束語

本文分析了安全鏈電路的構成，對風機安全鏈故障診斷進行分析，對安全鏈故障處理方法提出了一些指導建議。

參考文獻：

[1] 陽雄杰、徐文舉。風機安全鏈電路分析及安全鏈控制策略的探討[D].四川：東方電氣風電有限按公司

[2] 運達WD2000控制系統原理圖

作者簡介：

田政（1991-），男，中電建賀州新能源有限公司，大桂山風電場，風電場運行維護。