風力發(fā)電機軸電流抑制的有關(guān)研究

摘要：就風力發(fā)電機組的發(fā)電機軸電流抑制技改情況，以發(fā)電機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和部件的改進，以及風力發(fā)電機組的檢修維護工藝作為技改點，可以抑制發(fā)電機軸電流產(chǎn)生，實現(xiàn)發(fā)電機的良好運行。本文就對風力發(fā)電機軸電流抑制有關(guān)內(nèi)容展開分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：軸電流;軸承;軸電壓

1風力發(fā)電機軸電流的形成及軸承損壞的分析

1.1油脂積累影響軸承

依據(jù)維護標準，每六個月進行一次軸承潤滑維護，只是注入少量、定量的潤滑脂，軸承內(nèi)舊的潤滑脂只依靠軸承的自行運轉(zhuǎn)來擠出，收集在集油槽中。這樣廢舊油脂會有很大部分殘留在軸承內(nèi)，時間長了會形成酸性物質(zhì)，對軸承造成一定的腐蝕。

1.2磁力的作用造成軸承面發(fā)生老化

風力發(fā)電機組多使用雙饋異步發(fā)電機，在發(fā)電機正常運行的時候，發(fā)電機的定轉(zhuǎn)子處在正弦交變磁場當中。由于發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子扇形沖片以及硅鋼片等疊裝因素，再加上鐵芯槽通風孔等的存在，定轉(zhuǎn)子扇形沖壓片疊裝后接縫的不對稱性、硅鋼片碾壓方向不同造成導(dǎo)磁率的不同、鐵心槽和通風孔的存在及安裝的工藝使磁通不平衡等原因，這種不平衡產(chǎn)生不平衡的磁阻和不平衡的磁力，逐漸地浸蝕軸承主體表面的材質(zhì)，在長期的發(fā)熱、磁力等多種因素的作用下，造成發(fā)電機的軸承內(nèi)外面發(fā)生變化，日積月累形成類似于老化的材質(zhì)變化。在軸承運行前期，軸電流也許會很小，但是隨著軸承的磁化，尤其集中在軸承的內(nèi)外表面，軸電流就會變大。當軸電流變大就會進一步地加重軸承的劣化，形成惡性循環(huán)，加速軸承損壞的過程。

2抑制雙饋發(fā)電機軸電流的方法分析

通常，軸承內(nèi)圈與軸承外圈間的潤滑油膜起到絕緣作用。對于發(fā)電機產(chǎn)生的較低軸電壓，因油脂絕緣作用不會產(chǎn)生軸電流。當發(fā)電機軸電壓增加到一定數(shù)值的時候，尤其在風力發(fā)電機停機再啟動時，潤滑油膜還未充分形成，軸電壓將放電擊穿油膜后與大地構(gòu)成回路，產(chǎn)生很大的泄漏軸電流，有時可達到幾百安甚至上千安。由于軸承滾球金屬凸面接觸面很小，電流密度較大，使軸承局部點狀燒熔，被燒熔的軸承表面合金在輾軋力的作用下飛濺，于是在軸承內(nèi)表面上形成小凹坑。通常表現(xiàn)出的明顯癥狀是軸承外圈內(nèi)表面、軸承內(nèi)圈外表面以及保持架上被壓出條狀電弧傷痕，嚴重的時候會損壞軸頸和軸瓦。由于軸承運行時會因摩擦在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生靜電荷，轉(zhuǎn)軸因被靜電荷充電使電位升高。當運行的轉(zhuǎn)軸接觸到旋轉(zhuǎn)體以外的任何部件時，便要通過該部件對地進行放電，否則就要繼續(xù)積累靜電荷，最后產(chǎn)生過高的軸電壓。如果軸電壓超出軸承油膜的絕緣強度，積累的電荷就會在極短時間內(nèi)放電。這種現(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生，就是軸承受到損傷的主要原因。另外，軸承滾道剝落、軸承保持架斷裂等問題，分別是由于潤滑不足、發(fā)電機對中不符合要求、轉(zhuǎn)子平衡精度不夠以及軸承安裝時不規(guī)范等諸多因素導(dǎo)致，將會縮短風力發(fā)電機軸承的使用壽命。某區(qū)域風電場在經(jīng)多方論證，提出了可行性軸電流治理方法：首先，從軸電流的疏導(dǎo)上開通更好的泄流回路，結(jié)合發(fā)電機外殼結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取發(fā)電機多點接地的形式，及時疏導(dǎo)發(fā)電機軸電流;其次，從設(shè)計中提升定轉(zhuǎn)子間絕緣等級，達到甚至優(yōu)于陶瓷球軸承的效果。在檢查確認發(fā)電機滑環(huán)室內(nèi)接地連接可靠的前提下，在發(fā)電機輸入端增加接地辦法，從而提升接地可靠性。絕緣端蓋的技改方案是在接地疏導(dǎo)軸電流的同時，從技術(shù)上和設(shè)計上將設(shè)備絕緣點轉(zhuǎn)移，不再和油脂的儲存點進行交叉，進一步提升絕緣等級和可靠性。

3發(fā)電機軸承、端蓋更換技術(shù)要求分析

絕緣端蓋形式須為絕緣體嵌入式，絕緣端蓋的機械強度滿足所承受的壓力，不會造成破裂而導(dǎo)致絕緣失效，同時保證各安裝孔位的精度。絕緣端蓋絕緣等級達到H級，同時有國家風電領(lǐng)域權(quán)威機構(gòu)的檢驗報告。絕緣端蓋的機械強度、精度以及絕緣等級等各項技術(shù)要求須出具合格的檢驗報告，各項試驗數(shù)據(jù)要具有中國風電產(chǎn)品認證資質(zhì)的鑒定確認。發(fā)電機軸承更換需使用專業(yè)且合格的工器具，發(fā)電機軸承更換的過程中要注意保持作業(yè)現(xiàn)場衛(wèi)生清潔，做好廢油脂的清理回收，工器具擺放合理，作業(yè)人員安全防護用品合格齊備，同時做好人員正確的安全防護。拆除發(fā)電機聯(lián)軸器、電纜保護軟管、手動注油管、蓋板、編碼器等相關(guān)附件時應(yīng)做好相應(yīng)的保護，小心放置，避免磕碰，防止損傷、丟失相關(guān)拆卸的附件。使用阻燃型環(huán)保清洗劑清洗風扇擋圈、風扇罩、內(nèi)密封環(huán)等相關(guān)附件，保證附件清潔。使用工裝拆卸密封環(huán)、軸承時必須清理轉(zhuǎn)軸配合面，確保轉(zhuǎn)軸配合表面干凈無雜質(zhì)，避免發(fā)電機主軸拉傷。在拆卸發(fā)電機軸承過程中注意保護軸承室、軸承內(nèi)外圈部位不得碰傷。裝配新軸承工作人員的手套必須保持清潔，避免污染軸承及其潤滑油。新軸承裝配后須注入適量新油脂，軸承安裝方向應(yīng)正確。軸承安裝過程中因使用方法的不同會產(chǎn)生一定的過盈量，在風機塔上檢修時最好采用油浸式加熱或感應(yīng)器加熱軸承方法來安裝，加熱溫度范圍一般為均勻受熱80～100℃為宜;當使用油浸式加熱的時候，油溫最高不能超過120℃。發(fā)電機端蓋安裝方向與拆卸前一致。螺栓需重新涂抹適量鎖固劑，對稱交錯緊固，緊固力矩，畫緊固標記。作業(yè)結(jié)束后檢查發(fā)電機運行是否正常。

4接地裝置安裝技術(shù)要求分析

在發(fā)電機接地碳刷的選用上，最好使用知名品牌碳刷，規(guī)格為40mm×20mm×100mm。刷握端面與接地環(huán)間的間隙滿足規(guī)定2～3mm要求;安裝電刷與刷握間隙滿足規(guī)定0.1～0.3mm要求。接地電刷與接地環(huán)接觸可靠，接觸面積不低于80%，接地支架固定在徑向端蓋絕緣層的外側(cè)。安裝接地碳刷刷架及其線路，將接地碳刷監(jiān)測信號接入原發(fā)電機碳刷監(jiān)測回路中。安裝完畢之后觸發(fā)碳刷監(jiān)測微動開關(guān)，測試反饋信號正確輸入。

5發(fā)電機對中校核

首先所使用對中儀器合格，具有出廠精度檢驗合格證明或年度檢驗合格證明。其次對中過程中需至少三人進行，風速超過6m/s，不得進行發(fā)電機對中工作。確認葉片處于順槳狀態(tài)，測試能否手動盤車。用200～800N·m力矩扳手將力矩值調(diào)至800N·m，緊固發(fā)電機四個地角螺栓;用60～200N·m力矩扳手將力矩值調(diào)至190N·m，緊固發(fā)電機減震塊上的螺栓。水平、垂直對中精度達到位移偏差小于0.5mm，角度偏差小于0.02/100。

6結(jié)語

發(fā)電機的故障率嚴重影響風力發(fā)電機組的可利用率，同時關(guān)系到風電場的經(jīng)濟效益?？傊?，只有充分掌握發(fā)電機的運行特點，充分分析故障原因，才能得出安全適用、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進的技術(shù)改造方法，使發(fā)電機的技術(shù)改造產(chǎn)生真正的效果。

參考文獻

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[2]閆光臨，支永健，陳湘，等.地鐵車輛牽引電機軸承電腐蝕原理及抑制技術(shù)研究[J].機車電傳動.2019，（4）.

作者介紹：門志權(quán)，1986.01.15，性別：男。籍貫：山西大同。職稱：助理工程師，職務(wù)：現(xiàn)場負責人。單位：晉能清潔能源風力發(fā)電有限責任公司。郵編：037300。

晉能清潔能源風力發(fā)電有限責任公司，山西太原?030000