根据风场反馈的故障现象,风电滑环的典型故障主要分为以下几类:通信故障、编码器故障、环道烧毁等。从滑环结构、工艺和维护等方面分析了产生问题的主要原因。
1.通信故障
通信故障是一种常见故障,问题的根本原因是电刷引脚与回路接触不良,影响信号传输。从问题的性质分析,可以分为两类:一是滑环自身的缺陷,导致接触不良。第二类是由于未能及时维护造成的接触不良。
(1)滑环结构和工艺缺陷导致电刷针和环道接触不良
拆卸故障滑环后,发现该品牌滑环在结构和工艺上存在以下缺陷:
a)该品牌早期滑环产品的支撑杆防腐能力不够,支撑杆生锈脱落,污染了环道,造成接触不良(甚至短路烧毁)
b)电刷和导电环材料不耐磨,电刷针磨损断裂,导致接触不良,摩擦损失造成回路粉尘污染,积尘增加接触电阻,同时滑道表面光洁度受损,导致金针弯曲跳动。 导致瞬时断开甚至短路,同时降低滑环的绝缘性能,导致通信故障或烧坏风力涡轮机的回路。
c)电刷弹性疲劳和电刷压力无法保证造成接触不良,导致铜环表面因火花现象而烧毁。在严重的情况下,刷丝会烧坏。
d)接触不良或由于线圈错位导致的刷针异常磨损。从故障零件的拆卸情况来看,该品牌滑环主轴为塑料材质,刚性不足,容易断裂,无法保证回路的同心度,容易造成接触不良等隐患,导致通讯故障。
e)滑环保护级别不够,灰尘、水蒸气和油雾从外部进入滑环,污染回路,造成接触不良。与此同时,滑环的绝缘性能降低,并会损坏和烧毁。
(2)维护不当导致刷针与线圈接触不良
根据故障统计,风电场反馈的滑环属于通信故障,约15.5%的滑环已经由供应商进行了无故障测试。滑环清洗润滑后,滑环功能正常,这主要被认为是不及时的维护。从行业内滑环技术分析,无论采用哪种技术方案,都属于滑动接触范畴,不可避免会产生摩擦和粉化,但不同品牌的滑环磨损程度不同。为了提高滑环的可靠性和使用寿命,需要定期清洗和润滑。如果不及时清理,磨损产生的灰尘会堆积在滑道表面。在旋转过程中,遇到灰尘点,金针会跳动,导致接触不可靠、传输闪烁、信息传输不稳定,甚至通讯故障。
2.环道被烧毁了
通过对故障零件的拆卸和分析,以下因素是造成环路烧毁的主要原因:
(1)电气工艺缺陷:焊接工艺不良,线芯外露,焊点尖锐,导致电气间隙过小,击穿烧毁;
(2)滑环结构和技术缺陷,导致燃烧;
(3)被闪电灼伤。
3.编码器故障
(1)该品牌滑环编码器固定在塑料主轴的端部,由于塑料主轴的刚性不易变形,导致编码器在晃动状态下运行。同时,编码器耦合结构不合理,连接灵活性不够,导致编码器在不同中心情况下损坏;
(2)编码器本身的质量问题。