2025年变桨系统测试卷

2025年变桨系统测试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。下列每题选项中，只有一项是符合题目要求的，请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.变桨系统的主要功能不包括：(A)调节风力发电机叶片的攻角(B)控制发电机输出功率(C)实现风力发电机停机、并网、脱网等操作(D)维持风力发电机塔筒的稳定2.在变桨系统中，通常用于精确测量叶片角度的传感器是：(A)扭矩传感器(B)压力传感器(C)编码器或电位器(D)温度传感器3.变桨系统常用的驱动方式中，响应速度相对较慢，但可以提供较大扭矩的是：(A)电动油泵-液压马达(B)电动执行器(C)气动执行器(D)电磁离合器4.变桨系统中的安全锁爪主要起到的作用是：(A)实现变桨角度的微调(B)在断电或紧急情况下锁住桨叶，防止意外转动(C)提供变桨作动的动力(D)检测桨叶的转动位置5.以下哪个参数通常不直接由变桨系统控制？(A)叶片桨距角(B)发电机有功功率(C)叶根弯矩(D)风力发电机运行模式（如启动、停机）6.变桨系统液压（或气动）系统中，用于控制油（气）压和流量的关键元件是：(A)液压泵（或气源）(B)液压缸（或气缸）(C)溢流阀、减压阀、节流阀(D)油滤器、蓄能器7.变桨系统电气控制部分的核心控制器通常是：(A)PLC（可编程逻辑控制器）(B)风力发电机变流器(C)发电机励磁系统(D)偏航系统控制器8.导致变桨系统无法正常回中（归零）的常见原因可能包括：(A)对应桨叶的回中位置传感器故障(B)驱动机构（如液压缸、电机）卡滞(C)控制系统未发出回中指令(D)以上所有情况9.在变桨系统维护中，需要定期检查并更换的部件是：(A)桨叶轴承(B)液压油滤芯（或空气滤清器）(C)叶片角度传感器(D)控制器内存芯片10.变桨系统进行自动变桨（如顺桨失速、顺桨解锁）的主要目的是：(A)提高发电效率(B)在紧急情况下保护风力发电机及其部件，减少损害(C)实现叶片的自动清洗(D)降低风力发电机对电网的冲击二、判断题（每题1分，共10分。请将判断结果（正确填“√”，错误填“×”）填在题后的括号内。）1.变桨系统的主要目的是在低风速时增大捕获风能。（）2.所有的风力发电机变桨系统都采用液压驱动方式。（）3.变桨系统中的安全锁爪只有在变桨操作时才会起作用。（）4.变桨系统电气控制系统通常采用冗余设计以提高可靠性。（）5.叶片角度传感器通常安装在机舱而不是轮毂上。（）6.变桨系统故障通常会导致风力发电机无法启动。（）7.定期检查变桨系统液压油的油位和油质是必要的维护工作。（）8.变桨系统的主要负载来自于风力作用在叶片上的气动力。（）9.现代变桨系统通常可以独立对每个叶片进行变桨操作。（）10.变桨系统的调试主要是在风力发电机并网发电后进行的。（）三、填空题（每空1分，共15分。请将答案填写在横线上。）1.变桨系统通常包含机械、______、______三个主要部分。2.液压变桨系统中，油泵为系统提供压力油，油缸负责______，控制阀则用于______。3.变桨系统安全保护逻辑中，通常需要检测的危急信号包括：变桨超限、______、______等。4.电气控制系统中，PLC负责接收传感器信号，执行控制算法，并向______发出指令。5.影响变桨系统可靠性的因素包括：环境条件、元件质量、______、______等。6.变桨系统维护中，“两清”通常指______和______。7.叶片角度传感器常见的类型有______式和______式。8.变桨系统中的“顺桨失速”操作是为了在紧急停机时______叶片，以减小风载荷对机舱的冲击。四、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述变桨系统与偏航系统在功能上的主要区别。2.变桨系统进行顺桨和顺桨解锁操作的主要流程是什么？3.请列举至少三种可能导致变桨系统无法正常工作的常见故障现象。4.在进行变桨系统维护时，需要注意哪些主要的安全事项？五、论述题（10分）试述变桨系统在风力发电机运行中的重要作用，并分析其设计或维护中需要重点关注的技术环节。六、案例分析题（25分）某风场的一台风力发电机出现以下现象：在执行顺桨操作时，A桨叶能顺利顺桨到位，但B桨叶卡滞在某个角度（非0度，非极限角度），无法完全顺桨，同时控制系统报警提示B桨叶位置异常。请分析可能的原因有哪些？并简述你将如何进行检查和排除故障的步骤。试卷答案一、选择题（每题2分，共20分）1.D2.C3.A4.B5.C6.C7.A8.D9.B10.B解析：1.变桨系统主要调节攻角、控制停机脱网，不直接控制塔筒稳定，塔筒稳定主要由偏航系统承担。2.编码器或电位器用于精确测量物理角度位置，扭矩、压力、温度是其他类型传感器测量的物理量。3.电动油泵-液压马达系统响应相对较慢，但液压系统能提供较大力和扭矩，适合变桨负载。4.安全锁爪的核心功能是紧急时锁住桨叶防止转动，保障安全，其他选项非主要功能。5.变桨系统直接控制桨距角和运行模式，发电机有功功率是综合结果，叶根弯矩是受力状态，不由变桨直接控制。6.溢流阀、减压阀、节流阀等是液压（或气动）系统中精确控制压力和流量的关键元件。7.PLC是变桨系统这种复杂控制逻辑的核心控制器，负责协调各部分工作。8.任何单一或多个环节（传感器、机构、控制）故障都可能导致无法回中，故选所有情况。9.液压油滤芯（或空气滤清器）会因使用污染而需要定期更换，是维护中的易损件。10.顺桨失速是紧急停机保护措施，通过减小迎风面积来减小风载，保护发电机。二、判断题（每题1分，共10分）1.×2.×3.×4.√5.√6.√7.√8.×9.√10.×解析：1.变桨系统主要在变风况或停机时调节攻角，低风速主要靠偏航和桨距角调节，顺桨失速是停机保护。2.变桨系统有液压、气动、电动等多种驱动方式，并非都采用液压。3.安全锁爪平时锁住，变桨时松开，始终处于工作状态，不是仅在操作时。4.关键部件（如PLC、传感器、电源）采用冗余设计是提高变桨系统可靠性的常用手段。5.叶片角度传感器通常安装在靠近机舱的轮毂上或机舱内部，方便检测且环境较好。6.变桨故障（如卡滞、无法操作）确实会影响风力发电机启动和停机，甚至导致无法运行。7.液压油需要定期检查油位和油质，是液压系统维护的基本要求。8.变桨系统主要负载是驱动机构（液压缸/电机）运动所需的力，而非直接承受风载荷产生的弯矩。9.现代风力发电机多采用独立变桨，以优化发电性能和控制响应。10.变桨系统需要在出厂调试、安装后调试以及定期维护时进行检查和测试，并非只在并网后。三、填空题（每空1分，共15分）1.机械，电气控制2.驱动执行，控制流量3.失电，超速4.驱动机构（或执行器）5.设计制造，运行维护6.清洁，润滑7.编码器，电位器8.减小风载解析：1.变桨系统由物理结构和电气控制逻辑组成。2.液压系统功能是提供动力（油缸）和调节动力（控制阀）。3.常见的安全危急信号包括监测到变桨角度超出范围、系统失电、变桨速度过快等。4.PLC将控制指令发送给执行变桨动作的机构。5.系统可靠性受设计、制造、使用环境、维护等多方面因素影响。6.“两清”是维护中的基本要求，指清洁和润滑相关部件。7.常用的角度传感器类型有输出数字信号的和输出模拟信号的。8.顺桨失速的目的是通过减小叶片有效面积来降低作用于叶片和机舱的风力。四、简答题（每题5分，共20分）1.答：变桨系统主要调节单个叶片的攻角，以控制叶片吸收的风能，实现最大功率点跟踪或停机保护；偏航系统主要控制整个机舱朝向，使风力发电机迎风面始终对准风向，调节总输入风能。变桨是单叶片调节，偏航是整体朝向调节。2.答：顺桨操作流程：控制系统接收到顺桨指令（如紧急停机信号），发出指令给对应桨叶的驱动机构（如液压缸或电机），驱动机构带动叶片从当前角度转动到顺桨位置（通常约90度），同时传感器检测到位并发送信号给控制系统。顺桨解锁流程：控制系统接收到顺桨解锁指令（如并网或启动信号），发出指令给对应桨叶的驱动机构，驱动机构带动叶片从顺桨位置转动回到0度（顺桨解锁位置），传感器检测到位并发送信号。3.答：常见故障现象包括：某个或多个桨叶无法变桨或回中；变桨动作缓慢、卡滞或冲击大；控制系统报警，显示位置异常或通讯中断；顺桨/顺桨解锁失败；变桨系统漏油或异响（液压系统）。4.答：维护时需注意：①动作安全，确保断电挂牌，使用合适的工具，遵守高压（液压）作业规程；②系统隔离，操作前确认系统已隔离，防止意外启动；③防护措施，佩戴个人防护装备（手套、护目镜等）；④精确操作，按要求清洁润滑，紧固连接，避免损坏部件；⑤记录存档，详细记录维护内容和发现的问题。五、论述题（10分）答：变桨系统在风力发电机中起着至关重要的作用，主要体现在：1.功率调节与控制：通过调节叶片桨距角，变桨系统能够有效改变风力发电机吸收的风能，实现在低风速时增大功率（变桨上风），在高风速时减小功率或保护发电机组（顺桨失速），从而优化功率输出，提高发电效率并保护设备。2.安全保护：在紧急情况下（如电网故障、极端天气、维护需求），变桨系统能迅速执行顺桨操作，减小叶片受风面积，降低风载荷对机舱、传动链和塔筒的冲击，防止超速旋转造成严重损坏，保障人员和设备安全。3.停机与并网/脱网：变桨系统是实现风力发电机安全停机、从并网状态解列、以及从桨叶可调状态转为桨叶固定状态（顺桨锁紧）的关键执行机构，是风力发电机控制系统的重要组成部分。4.启动准备：在风力发电机启动前，通常需要将所有叶片顺桨到位，为启动创造安全条件。其设计或维护中的重点关注环节包括：1.驱动系统可靠性：无论是液压还是电动驱动，其动力源、执行机构（油缸/电机）和传动部件的可靠性至关重要，需选用高质量元件并定期维护。2.传感器精度与稳定性：叶片角度传感器、位置传感器、压力/流量传感器等提供关键反馈信息，其精度和长期稳定性直接影响变桨控制的准确性和安全性，需定期校验。3.控制系统安全逻辑：控制系统的软件逻辑（特别是安全保护逻辑）必须严谨、经过充分测试，确保在各种故障和紧急情况下都能正确执行安全指令。4.机械部分间隙与润滑：机械结构中的轴承、齿轮等需要保持合适的间隙和良好的润滑状态，减少磨损和卡滞风险。5.液压（气动）系统完整性：液压系统需重点关注油路密封性、油品清洁度、压力控制稳定性，防止泄漏和污染。6.定期维护与测试：建立完善的维护计划，包括清洁、润滑、紧固、检查泄漏、功能测试（如手动操作、自动变桨测试）和性能校验，是保证变桨系统长期可靠运行的基础。六、案例分析题（25分）答：可能原因分析：1.B桨叶驱动机构故障：对应桨叶的液压缸活塞杆卡滞、密封件损坏严重导致内漏、电机故障或减速器卡死等，无法输出动力。2.B桨叶位置传感器故障：检测B桨叶角度的传感器（编码器/电位器）本身损坏或连接线缆/接口故障，导致控制系统接收到错误或无法接收到的位置信号。3.控制系统故障：控制系统（PLC或控制器）自身故障，无法向B桨叶驱动机构发出正确的指令；或者控制逻辑程序错误，导致指令发送异常。4.B桨叶机械卡滞：叶片根部连接处、变桨轴承、传动轴等机械部件出现卡滞、磨损或变形，导致桨叶无法自由转动到顺桨位置。5.安全系统介入：B桨叶对应的安全锁爪可能因故障（如锁爪本身损坏、锁紧机构卡滞）未能正常解锁，或者安全系统检测到其他相关故障（如传感器信号异常）而错误地保持锁紧状态。6.液压（气动）系统问题：对于液压系统，可能是B桨叶油路泄漏严重导致压力不足，或者控制阀（如换向阀）故障无法正常动作。故障排除步骤：1.信息收集与确认：详细记录报警信息内容，确认故障现象（哪个桨叶、哪个角度、是否伴随异响等），查看历史维护记录。2.安全隔离与锁定：按照规程对风力发电机进行停机操作，并将故障桨叶通过物理方式（如安全销）临时锁定在当前角度，防止意外动作。3.检查控制系统状态：检查B桨叶驱动机构的电源指示、控制信号线连接是否完好，查看控制系统后台是否有更详细的故障代码或错误日志。4.检查驱动机构：如果是液压系统，检查对应油缸的工作压力是否正常，检查油管路有无明显泄漏，检查液压泵运行状态。如果是电动系统，检查电机电流、温度，检查传动链条是否松脱。5.检查传感器：检查B桨叶位置传感器的物理安装、清洁度、接线端子，尝试（若安全且允许）进行信号测试或替换验证。6.检查机