根據風場反饋的故障現象,風電滑環的典型故障主要分為以下幾類:通信故障、編碼器故障、環道燒毀等。從滑環結構、工藝和維護等方面分析了產生問題的主要原因。
1.通信故障
通信故障是一種常見故障,問題的根本原因是電刷引腳與回路接觸不良,影響信號傳輸。從問題的性質分析,可以分為兩類:一是滑環自身的缺陷,導致接觸不良。第二類是由于未能及時維護造成的接觸不良。
(1)滑環結構和工藝缺陷導致電刷針和環道接觸不良
拆卸故障滑環后,發現該品牌滑環在結構和工藝上存在以下缺陷:
a)該品牌早期滑環產品的支撐桿防腐能力不夠,支撐桿生銹脫落,污染了環道,造成接觸不良(甚至短路燒毀)
b)電刷和導電環材料不耐磨,電刷針磨損斷裂,導致接觸不良,摩擦損失造成回路粉塵污染,積塵增加接觸電阻,同時滑道表面光潔度受損,導致金針彎曲跳動。 導致瞬時斷開甚至短路,同時降低滑環的絕緣性能,導致通信故障或燒壞風力渦輪機的回路。
c)電刷彈性疲勞和電刷壓力無法保證造成接觸不良,導致銅環表面因火花現象而燒毀。在嚴重的情況下,刷絲會燒壞。
d)接觸不良或由于線圈錯位導致的刷針異常磨損。從故障零件的拆卸情況來看,該品牌滑環主軸為塑料材質,剛性不足,容易斷裂,無法保證回路的同心度,容易造成接觸不良等隱患,導致通訊故障。
e)滑環保護級別不夠,灰塵、水蒸氣和油霧從外部進入滑環,污染回路,造成接觸不良。與此同時,滑環的絕緣性能降低,并會損壞和燒毀。
(2)維護不當導致刷針與線圈接觸不良
根據故障統計,風電場反饋的滑環屬于通信故障,約15.5%的滑環已經由供應商進行了無故障測試。滑環清洗潤滑后,滑環功能正常,這主要被認為是不及時的維護。從行業內滑環技術分析,無論采用哪種技術方案,都屬于滑動接觸范疇,不可避免會產生摩擦和粉化,但不同品牌的滑環磨損程度不同。為了提高滑環的可靠性和使用壽命,需要定期清洗和潤滑。如果不及時清理,磨損產生的灰塵會堆積在滑道表面。在旋轉過程中,遇到灰塵點,金針會跳動,導致接觸不可靠、傳輸閃爍、信息傳輸不穩定,甚至通訊故障。
2.環道被燒毀了
通過對故障零件的拆卸和分析,以下因素是造成環路燒毀的主要原因:
(1)電氣工藝缺陷:焊接工藝不良,線芯外露,焊點尖銳,導致電氣間隙過小,擊穿燒毀;
(2)滑環結構和技術缺陷,導致燃燒;
(3)被閃電灼傷。
3.編碼器故障
(1)該品牌滑環編碼器固定在塑料主軸的端部,由于塑料主軸的剛性不易變形,導致編碼器在晃動狀態下運行。同時,編碼器耦合結構不合理,連接靈活性不夠,導致編碼器在不同中心情況下損壞;
(2)編碼器本身的質量問題。