風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)分析

張志東

摘要：風(fēng)電不僅可以解決目前電力資源緊缺的問(wèn)題，而且在中國(guó)實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理念，具有非常環(huán)保的效果。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中比較危險(xiǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要部件的狀況，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維修一般采用售后維修或計(jì)劃維修。監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組的實(shí)時(shí)狀態(tài)跟對(duì)其的實(shí)時(shí)故障診斷可以對(duì)發(fā)電機(jī)的主要部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證各部件的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī);狀態(tài)監(jiān)測(cè);故障診斷;技術(shù)分析

1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常出現(xiàn)的故障

（1）雙饋感應(yīng)的發(fā)電機(jī)組相關(guān)故障。定子與轉(zhuǎn)子：繞組接地、匝間短路、相間短路、絕緣電阻低、絕緣燒毀、轉(zhuǎn)子電橋斷線(xiàn)、電纜引線(xiàn)斷線(xiàn)、燒壞等;軸承：軸承燒損、軸承振動(dòng)、軸承噪音等。冷卻系統(tǒng)：冷水機(jī)故障，冷卻風(fēng)扇故障、進(jìn)出口溫度偏差等，滑環(huán)碳刷系統(tǒng)：環(huán)火、滑環(huán)損壞、碳刷燒毀等;整機(jī)：三相電磁場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)、氣隙偏心、相電流諧波分量增大、電機(jī)損耗增大、振動(dòng)異常、噪音過(guò)大等。此外，潤(rùn)滑油（脂）泄漏、自動(dòng)注油器故障、編碼器故障、機(jī)內(nèi)異物等也是發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)故障。（2）直驅(qū)永磁的發(fā)電機(jī)相關(guān)故障說(shuō)明。由于轉(zhuǎn)子的永磁結(jié)構(gòu)，存在磁鋼脫落、磁鋼失去磁力等缺陷。除了滑環(huán)碳刷系統(tǒng)沒(méi)有故障外，其他故障與上述常見(jiàn)故障類(lèi)似。你提到了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)。（3）失效分析。繞組故障會(huì)在短期內(nèi)引起大電流，導(dǎo)致溫度急劇上升，同時(shí)三相繞組不對(duì)稱(chēng)，在繞組中容易產(chǎn)生諧波分量。軸承故障會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏心和振動(dòng)。而定子繞組中的間隙偏心感應(yīng)出相應(yīng)的諧波電流。冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致溫度異常升高?；h(huán)碳刷系統(tǒng)故障增加接觸電阻或斷開(kāi)勵(lì)磁回路，導(dǎo)致勵(lì)磁磁場(chǎng)失效，定子繞組不能產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，磁體氣隙失效，磁電勢(shì)不平衡，感應(yīng)電勢(shì)改變定子繞組。機(jī)器中的異物會(huì)導(dǎo)致過(guò)度振動(dòng)和過(guò)度噪音。定子和轉(zhuǎn)子的掃描也會(huì)導(dǎo)致電壓、電流、效率和損耗的變化。

2風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)分析

2.1齒輪箱

為了了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)，從齒輪箱這部分分析，第一，齒輪箱為風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的重要組成部分，關(guān)系著主軸與發(fā)電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，這一部分發(fā)生故障問(wèn)題的概率較高，例如：軸承故障、齒輪故障等，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行有直接的影響，現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電企業(yè)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)、故障檢測(cè)的重視程度逐漸提高，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的診斷方法，從溫度的角度出發(fā)進(jìn)行檢測(cè)中，一旦發(fā)現(xiàn)齒輪箱的溫度過(guò)高，立即檢查出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，推進(jìn)電力發(fā)電機(jī)裕運(yùn)行發(fā)展。第二，在齒輪箱診斷時(shí)，由于其中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)工作較為困難，為了進(jìn)一步提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的診斷效率與準(zhǔn)確性，可以先整理出風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行中常見(jiàn)的問(wèn)題，有針對(duì)性的檢查發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)齒輪箱中存在運(yùn)行不穩(wěn)定的情況，快速整理并優(yōu)化調(diào)整，推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2發(fā)電機(jī)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)分析中，為了進(jìn)一步提高分析有效性，從發(fā)電機(jī)這一角度分析，第一，發(fā)電機(jī)的目的為將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，技術(shù)人員合理進(jìn)行故障診斷工作，保障發(fā)電機(jī)處于良好的運(yùn)行環(huán)境。在運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)的過(guò)程中，達(dá)到提高診斷效率的目的，將重點(diǎn)檢查工作放在振幅、溫度、線(xiàn)圈等方面，例如：技術(shù)人員可以先了解發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況，在發(fā)電機(jī)不同的狀態(tài)下檢測(cè)其溫度，構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)溫度的標(biāo)準(zhǔn)范圍，在故障檢測(cè)工作中按照這一標(biāo)準(zhǔn)分析，及時(shí)了解其中存在的問(wèn)題，并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行發(fā)展。另外，為了能夠進(jìn)一步提高故障識(shí)別效率與準(zhǔn)確性，需要技術(shù)人員按照發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況，合理選擇檢測(cè)角度，了解發(fā)電機(jī)中存在的故障問(wèn)題，快速找出故障點(diǎn)，并優(yōu)化調(diào)整，推進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。第二，在檢查發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況時(shí)，提高故障查找效率，可以構(gòu)建非線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各個(gè)部分融入到其中，明確發(fā)電機(jī)中的不足，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3葉片

為了提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用合理性，需要從葉片這一角度進(jìn)行整理，第一，風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的葉片主要作用為吸收風(fēng)能，葉片長(zhǎng)度大部分為40米，為纖維增強(qiáng)型材料構(gòu)建而成的，這一部分出現(xiàn)受損問(wèn)題，修復(fù)工作極為困難，為了降低這一問(wèn)題的發(fā)生概率，可以在檢測(cè)工作中應(yīng)用光纖光柵傳感器，檢測(cè)葉片周?chē)嬖诘膯?wèn)題，有針對(duì)性的調(diào)整葉片的運(yùn)行狀態(tài)，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問(wèn)題，影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體運(yùn)行。第二，在進(jìn)行葉片狀態(tài)檢測(cè)工作時(shí)，為了提高運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)有效性，需要在調(diào)整傳感器時(shí)，將工作重點(diǎn)放在適應(yīng)環(huán)境中，提高葉片的抗腐蝕性、抗裂縫性，優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。另外，在進(jìn)行葉片故障診斷時(shí)，可以將診斷重點(diǎn)放在腐蝕、斷裂中，定期進(jìn)行維修整理，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4電氣系統(tǒng)

分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)時(shí)，從電氣系統(tǒng)角度出發(fā)整理，第一，電氣系統(tǒng)的應(yīng)用意義主要為傳遞信號(hào)，調(diào)控電氣輸出情況，由于電氣系統(tǒng)的精密性較高，需要專(zhuān)業(yè)設(shè)備分析系統(tǒng)中的故障問(wèn)題，例如：從線(xiàn)路短路、電流量等幾個(gè)角度分析電網(wǎng)信號(hào)輸出情況，了解存在的故障問(wèn)題后構(gòu)建調(diào)控措施，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，為發(fā)電工作奠定基礎(chǔ)。第二，風(fēng)力系統(tǒng)調(diào)整時(shí)，提高數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性，將性能參數(shù)檢測(cè)融入到其中，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)比電流輸出情況、功率情況等，電氣系統(tǒng)的運(yùn)行情況，有針對(duì)性的調(diào)整電氣系統(tǒng)，控制電能輸出質(zhì)量的目的，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)

3.1故障診斷分析

在對(duì)風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行故障排除時(shí)，根據(jù)設(shè)備的設(shè)計(jì)復(fù)雜性和設(shè)備運(yùn)行條件的特定條件來(lái)詳細(xì)分析許多因素，以提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有許多活動(dòng)部件，其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性使其難以排除故障。傳統(tǒng)的診斷技術(shù)需要改進(jìn)，新的技術(shù)和概念已經(jīng)被引入，各種故障的準(zhǔn)確診斷以及解決問(wèn)題的基礎(chǔ)。為了診斷風(fēng)機(jī)故障，有必要準(zhǔn)確地捕捉各種故障現(xiàn)象，并根據(jù)風(fēng)機(jī)功率、振動(dòng)、壓力、變形、磨損和溫度等性能參數(shù)進(jìn)行綜合分析，以進(jìn)行故障判斷。

3.2振動(dòng)分析

使用振動(dòng)分析的原理是在組件的振動(dòng)傳感器安裝在主要部件上（例如變速箱支架，發(fā)電機(jī)支架，主軸支架和車(chē)架）。傳感器可以準(zhǔn)確地測(cè)量主機(jī)部件的振動(dòng)。處理和分析來(lái)自傳感器的振動(dòng)反饋，快速準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備中每個(gè)組件的振動(dòng)狀況和運(yùn)行趨勢(shì)，分析振動(dòng)的原因，確定設(shè)備是否有缺陷。

3.3熱力參數(shù)分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的熱參數(shù)分析是通過(guò)分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中溫度和濕度的變化來(lái)確定運(yùn)行條件。大多數(shù)風(fēng)力渦輪機(jī)的溫度包括：主要組件的內(nèi)部溫度，（例如發(fā)電機(jī)，齒輪箱，發(fā)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，變頻器等），機(jī)艙和控制箱的溫度與機(jī)油和液壓油的溫度不同。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的大多數(shù)空氣濕度包括機(jī)艙中的濕度，和控制箱中的濕度。通過(guò)監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電機(jī)的熱參數(shù)，可以有效地監(jiān)視發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)。并且根據(jù)熱參數(shù)的趨勢(shì)和建議，能夠精準(zhǔn)地識(shí)別設(shè)備中的故障設(shè)備，并為故障原因分析提供足夠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

總而言之，受到工作環(huán)境和內(nèi)部設(shè)計(jì)的影響，與傳統(tǒng)的電氣設(shè)備相比，風(fēng)力渦輪機(jī)容易發(fā)生故障，其故障原因復(fù)雜多樣。在這方面，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控是全面而系統(tǒng)的，并且引入有效的故障排除方法以消除發(fā)電機(jī)的運(yùn)行故障并保護(hù)能源公司的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)利益。

參考文獻(xiàn)：

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