风力发电机组状态监测和故障诊断技术研究_1

风力发电机组状态监测和故障诊断技术研究
发布时间：2021-12-14T08:47:26.286Z 来源：《中国电业》2021年7月20期作者：荆辉
[导读] 近些年，风资源作为一种清洁、低成本、可再生的新能源，越来越受到重视，
荆辉
黑龙江省华富电力投资有限公司黑龙江省哈尔滨市 150000
摘要：近些年，风资源作为一种清洁、低成本、可再生的新能源，越来越受到重视，风力资源开发也进入了一个高速成长的阶段。

随着风力发电并网容量的增加，风力发电机组的关键大部件故障开始涌现，对风力发电机的运行造成一定的阻碍。

鉴于此，文章通过对风力发电机组进行分析，研究风力发电机组运行中的故障，提出有效的故障诊断技术，确保风力发电机组正常运行。

关键词：风力发电机；状态监测；故障诊断；技术分析
1风电机组概述
1.1风电机组故障
风电机组长期在恶劣的自然环境中工作，受正常和极端温度、日照、降水、降雪、盐泡、沙尘、地形等因素的影响，随着运行环境和运行时间的变化，会导致各部件的绝缘强度、抗疲劳性和性能的变化不可避免地减少。

运营商更关注的是机器安全、运营安全、发电量、风能或电网设施运行状态的变化、剩余成熟度等指标。

因此，有必要监测目前正在调查的机器的整体状况。

风力涡轮机状况监测方法的探索主要基于风力涡轮机数据采集和监测系统的运行数据。

1.2风力发电机的故障特点
风力发电机提供故障电流的时间与环境相关，风力发电机组一般情况下都设在50～80m或以上的高空，所建立的风场多位于偏远的地区，并且多数处于高空地段，有的还在海上，当机组的一个零件出现故障，不仅会造成发电量损失，而且整个机组的装置都需要换掉，这就会大大降低经济效益。

当风力发电机组工作时，桨叶的转速与随风速的变化相互关联。

当风力过大时，发动机组也受到很大的冲击，工作寿命就会大大减少。

2风力发电机诊测时会出现的问题
2.1电气故障
需要测试一些参量信号，发送的信号包括发电机定子绕组温度，定子电压、发电机输出功率、转子速度等，对其进行处理并最终确定。

可以使用定子电流检测方法，小放电控制方法和振动检测方法来查找电气故障的原因并进行处理，转子或定子绕组中的短路是由发电机转子绝缘和定子绕组的损坏引起的，包括匝间、相间和层间短路。

要监视发电机的状态，可以确定转子的电压、电流和转矩。

如果想对发电机的状态进行更全面的监控，则还可以测量温度和大气压。

在转子电流信号中，会出现短路谐波，发生这样的现象是因为发电机的定子在绕组之间短路，定子电流的对称性被破坏，并且相反地产生旋转磁场。

每个发电机绕组之间的短路检测包括负序电流，电流谐波和停车电流波形。

当短路匝数相对较少时，定子电流的变化量较小，并且在这种情况下，难以检测谐波。

2.2风轮
风力发电机的风轮是一种安装在风力发电机上的风轮的新结构，风力发动机的故障现象可能是风轮的变化不定时，但整体的风向没有太大的变动。

出现故障的原因有机舱罩或调速弹簧损坏，发电机松动导致波动太大、相邻的软件出现故障。

我们要做的是将下风向或尾舵调向的阻尼器阻力太大，扭头、仰头调速的平衡弹簧拉力小或失效，调向电机失控或带病运转或其轴承坏；风速计或测速发电机有误，调向转盘轴承进土且润滑不良，阻力太大或转盘轴承坏，不能转动，微机指令有误，调向失灵。

面对这种现象我们首先要做的就是在听到风轮发出异常声响时要停机检查，将弹簧、油缸密封圈等检查出来已经松动的部件换掉，当风轮出现摆动不均衡的现象，也有可能使发动机产生异常。

在严峻的环境下，出现这种情况很可能是由于寒冷出现积留的残冰，从而导致叶片出现不均衡的现象，这时候要尽量拆下叶片，更换新轴和叶片，重新安装。

3风力发电机组状态监测以及诊断技术
3.1技术特征分析
监视风力发电机运行状况的一种广泛使用的方法是从风力发电机的不同运行参数启动，并观察监视设备运行参数的改变来确定设备运行状态。

风力发电机具有几个重要参数，可以将其大致分为两类：测量参数和计算参数。

计算参数是指需要读取可测量的参数并使用特定算法进行计算并将计算结果用作操作参数的需要。

取决于单元的当前状况，选择合适的测量设备或算法以满足需求是确定风力发电机状态的重要条件。

风扇的功率由用于通过测量电压，电流等来获取电力的模块来实现。

如果算法使用不正确或编写不正确，则会得到错误的计算参数，这会直接影响了设备的常规运行，但是，不同类型和制造商的测量设备和算法各有优缺点，应根据设备的实际需求进行选择。

3.2可测量参数异常监测
对风力发电机的测量参数进行监测时，必须掌握一些方法和原理，应注意以下几点：（1）风扇的测量参数通常为电压、电流、频率、液压、温度等。

应根据类型选择不同的测量仪器和测量参数，是必须一起工作的众多测量仪器；（2）分析并确定测量参数的上限和下限，并根据范围选择适当的范围；（3）分析并确定测量值的正常/异常值的范围测量参数导致采取措施的措施和条件。

3.3故障诊断分析
在对风力发电厂进行故障排除时，需要根据设备的设计复杂性和设备运行条件的特定条件来详细分析许多因素，以提高诊断结果的准确性。

风力发电机具有许多活动部件，其设计的复杂性使其难以排除故障。

传统的诊断技术需要改进，新的技术和概念已经被引入，各种故障的准确诊断以及解决问题的基础。

为了诊断风机故障，有必要准确地捕捉各种故障现象，并根据风机功率、振动、压力、变形、磨损和温度等性能参数进行综合分析，以进行故障判断。

3.4风轮的叶片
风力发电机组中的叶片是吸收风能的关键部件，它能够将空气的动能转换机械能，在叶片转动时带动发电轴将机械能转换成电能。

风能发电机的叶片长度一般在四十米左右，材料种类较多，有木头、金属、玻璃钢、高强度塑料等，但用于大型发电站的扇叶一般选用纤维
增强型复合材料。

这种材料的显著特点是体积大，不方便检查与维修工作的进行。

但是因为风场在恶劣的环境中建立，所以叶片难免会因为恶劣的天气所造成的像雷击等自然灾害而受到破坏，在长时间运转系，叶片会出现裂纹疲劳失效等故障隐患。

由于叶片的工作特性，一旦叶片出现问题，不仅叶片本身会出现损坏，而且会造成风机的工作效率降低，严重的情况下还可能会造成整体的伤害。

结语：总之，风力发动机机正在经历从无到有的发展历程，面对世界严峻的自然环境，风力发电作为新能源开发与利用的重要组成部分。

电力的稳定性和可靠性是社会经济发展的基础。

风力发电机是风力发电的主要部位，要想保证风力发电机的正常运转，就要不断提高风力发电机状态监测及故障诊断技术的准确性，提升风能转化的效率。

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