淺析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動鏈的定檢維護(hù)

張睿

摘要：風(fēng)力發(fā)電作為綠色能源隨著近20年的市場發(fā)展，日益擴(kuò)大著在電力能源行業(yè)中的比重，“兩會”期間，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報告中提出“要求加快推進(jìn)可再生能源并網(wǎng)”要求。因響應(yīng)政府號召，國內(nèi)風(fēng)電市場出現(xiàn)了前所未有的風(fēng)電機(jī)組“搶裝潮”。隨之也帶來了巨大風(fēng)電機(jī)組運維市場，而運維水平的參差不齊成為一塊行業(yè)詬病，不良的運維工作嚴(yán)重影響了機(jī)組可靠性并導(dǎo)致高額經(jīng)濟(jì)損失。本文結(jié)合雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動鏈頻繁出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析對比，以某風(fēng)電場2000型雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例，淺析主傳動鏈的定檢與維護(hù)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作原理是由風(fēng)能驅(qū)動葉輪（葉片輪轂組合）帶動主軸，通過主軸連接的增速齒輪箱將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能繼而傳遞給發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。主傳動鏈包括主要設(shè)備為：葉輪系統(tǒng)、主軸設(shè)備、增速齒輪箱、高速聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)。本文主要針對故障率較高的增速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、滑環(huán)、高速聯(lián)軸器進(jìn)行定檢維護(hù)相關(guān)問題進(jìn)行分析說明。

增速齒輪箱即為增速增速齒輪箱，不同機(jī)型通過不同的速比（1：127/1：108/1：118等，根據(jù)風(fēng)速、空氣密度等不同設(shè)計最秀的速比）將葉輪輸入的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速。在運行過程中，增速增速齒輪箱易發(fā)生的故障有：①、低速、高速、箱體等漏油;②、箱體開裂;③、高速軸竄軸;④、齒面腐蝕、脫落等導(dǎo)致的運行卡頓。

究其原因，導(dǎo)致增速齒輪箱損壞的主要原因為密封性不足、巡檢不到位、潤滑油品失效等，因此增速齒輪箱應(yīng)進(jìn)行定期巡檢及油品檢測以確保平穩(wěn)運行。在日常巡檢及定檢過程中，運維人員應(yīng)及時使用清洗劑及面紗、棉布等對增速齒輪箱表面進(jìn)行清理，觀察增速齒輪箱箱體表面、空氣帽口、低速端、高速端等部件是否存在脫漆情況，如脫漆需及時補漆。

增速齒輪箱的巡檢主要通過巡視及力矩校驗的方式進(jìn)行檢查，主要包括增速齒輪箱加熱器的接線、所有的PT100、壓力傳感器、數(shù)顯表等電氣元件是否連接可靠、數(shù)顯正常。另外，增速齒輪箱彈性支撐屬于增速齒輪箱箱體抗扭矩及減少機(jī)架震動的必要設(shè)備，因此檢查彈性支撐是否正常，有無裂紋、老化及損壞現(xiàn)象為維護(hù)保養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。

增速齒輪箱潤滑油檢查與維護(hù)。潤滑油可以在齒輪運行中，在齒面保持一層油膜以確保齒面不會在高速度、高壓強(qiáng)、高接觸應(yīng)力的情況下，避免齒面出現(xiàn)粘連導(dǎo)致的點蝕、麻面等情況。在檢查的過程中，需確保潤滑油位是否正常，油位計及油壓開關(guān)接線是否牢固。

增速齒輪箱潤滑油根據(jù)大多數(shù)廠家要求，原則上每5年更換一次。若油液通過油品取樣分析，確定潤滑油的質(zhì)量指標(biāo)仍能滿足使用要求，則可繼續(xù)使用。潤滑油更換時，必須使用和之前相同牌號的油品，不允許使用混合油或不同廠家的油脂。

在增速齒輪箱與發(fā)電機(jī)之間，由彈性聯(lián)軸器進(jìn)行連接。彈性聯(lián)軸用以抵消發(fā)電機(jī)在風(fēng)電機(jī)組長期不穩(wěn)定、不規(guī)則擺動中產(chǎn)生的輕微位移，如不及時維護(hù)，則會對增速齒輪箱高速軸輸出端、發(fā)電機(jī)輸入端產(chǎn)生嚴(yán)重影響，最終導(dǎo)致增速齒輪箱高速軸制動盤跑偏、摩擦起火、發(fā)電機(jī)輸入端軸承磨損等情況。聯(lián)軸器的維護(hù)方式包括及時激光對中、檢查力矩兩種方式。

激光對中是通過安裝在發(fā)電機(jī)輸入端及高速軸制動盤上的激光對中儀進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)核。根據(jù)機(jī)組圖紙所示兩軸端距離尺寸（L=高速輸出軸至發(fā)電機(jī)輸入軸間距離）以及設(shè)計允許偏差值（本文選型機(jī)組偏差值見下表及圖1）進(jìn)行增速齒輪箱軸和發(fā)電機(jī)軸對中。若設(shè)備下安裝有減震器，則對中48小時后再核對對中情況。

聯(lián)軸器固定螺栓的力矩維護(hù)則是通過檢查聯(lián)軸器固定螺栓是否生銹、損壞，橡膠墊是否磨損、老化進(jìn)行判定。如圖2所示：

在傳動鏈的最后一個設(shè)備，便是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電機(jī)設(shè)備。發(fā)電機(jī)一般采用高速永磁或勵磁方式，一般運維人員在運行維護(hù)過程中，只需對發(fā)電機(jī)潤滑油是否缺少，本體表面是否清潔、導(dǎo)流罩是否完好、散熱風(fēng)道是否清潔、發(fā)電機(jī)地腳螺栓是否存在松動情況進(jìn)行檢查。

在年檢定檢中，還需對發(fā)電機(jī)接線含定轉(zhuǎn)子、地線、外殼接地、前后軸承接地等進(jìn)行檢查及緊固。需要注意的是，測量被試電機(jī)的絕緣電阻時，應(yīng)分別在發(fā)電機(jī)實際冷狀態(tài)和熱狀態(tài)（或溫升試驗后）下進(jìn)行。測量繞組絕緣電阻時應(yīng)同時測量繞組溫度，但在實際冷狀態(tài)下測量時可取周圍介質(zhì)溫度作為繞組溫度。

兆歐表的選用見下表：

發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組對機(jī)座的絕緣電阻在熱狀態(tài)或溫升試驗后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計算公式應(yīng)不低于0.7MΩ。防冷凝加熱器冷態(tài)絕緣電阻不低于30MΩ，熱態(tài)絕緣電阻不低于2MΩ;溫度傳感器冷態(tài)絕緣電阻不低于30MΩ;軸承熱態(tài)絕緣電阻不低于1MΩ。

在日常的檢查中，碳刷部分的檢查一般是比較容易忽略的一個位置。當(dāng)碳粉堆積、碳刷磨損短缺、刷架松動的情況下，會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子燒毀、點蝕的嚴(yán)重后果。因此在檢查過程中，需檢查碳刷架有無松動情況，并使用扳手對碳刷架固定螺栓進(jìn)行緊固;檢查碳刷磨損行程開關(guān)是否有效;手動觸發(fā)碳刷磨損行程開關(guān)，檢查風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障狀態(tài);檢查碳刷和固定器緊密配合情況及碳刷固定后的活動性：拉住電刷刷線反復(fù)多次上下拉拔，檢查碳刷固定后的活動性，并保證保證恒壓彈簧到位及恒壓圈走圓。清理滑環(huán)室碳粉。發(fā)電機(jī)滑環(huán)室碳粉需要定期清理，運行6個月風(fēng)場，清理碳粉時候，拆下發(fā)電機(jī)滑環(huán)室維修蓋板，對發(fā)電機(jī)滑環(huán)室碳粉進(jìn)行清理。

結(jié)論：

不論風(fēng)力發(fā)電機(jī)的任何部件，都需要定期及時的進(jìn)行檢查、保養(yǎng)與維護(hù)。維護(hù)工作是否到位直接決定了風(fēng)電機(jī)組的可靠性繼而影響風(fēng)電機(jī)組的可利用率，而機(jī)組的可利用率則直接關(guān)乎業(yè)主方的切身收益。因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的維護(hù)工作應(yīng)以預(yù)防性、預(yù)判性維護(hù)為要點，通過排除“小故障”避免“大隱患”。

參考文獻(xiàn)：

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[2]廖明夫.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)[G].西北工業(yè)大學(xué)出版社