风力发电机故障检修与处理

风力发电机故障检修与处理
摘要：随着我国社会的不断向前发展，各种资源面临短缺，人们对于可再生性清洁资源的使用重视程度越来越高。

风力发电是实现将可再生性风能资源有效转化成电力资源，为社会提供更加优质和充足的电能，推动整个社会快速向前发展。

在风力发电过程中需要使用到大量的风力发电机组，由于风力发电机组的系统构成相对比较复杂，在工作过程中转子叶片的转速会随着外部风速的变化而做出相应的调整。

基于此，本文将对风力发电机故障检修与处理对策进行分析。

关键词：风力发电机组；故障诊断；处理技术
1 风力发电机的介绍
风力发电机是把风能转换成机械能，机械能转换成电能的一种电力装置，通常由风轮、发电机、调向器、塔架以及储能装置等构件组成。

风力发电的原理可以做出如下阐述：风力驱动风车叶片转动过程，运用增速机去增加旋转速度，进而使发电机发电。

结合当前我国的风力发电机技术能力，大概是3m/s的微风速度就能开始进行并网发电。

2 风力发电机的常见故障
2.1 变流器故障
变流器是风力发电机的重要组件之一，其作用主要是在叶轮转速持续改变下调控输出端的电压水平，具体控制原理即是维持变流器内电压水平及频率和电网电压水平及频率的一致性。

通常而言，电流电压是造成变流器运行过程中发生故障问题的主要因素，在电流、电压过高的运行工况下，很容易使变流器设备发生过热现象，而电流电压过低则会导致欠电压现象，当发生以上异常状况时，便会造成变流器的开关超出设备正常运用可承受的电压电流极限范围，进而导致变流器出现运行故障，严重时发生被击穿损坏的情况。

当前，国内发电场配备的变流器设备运行期间主要采用两种散热方式，其一是风冷，其二是水冷，主要的散热
作用对象是变流器柜体，这主要是由于柜体温度过高时，便会干扰内部热敏感元
件及线路运行的稳定性，造成变流器运行异常。

2.2 发电机故障
发电机的作用主要是实现自然能、机械能、电能之间的能量转换，最后通过
电网把电能传输到用电客户应用。

异常振动、过热、线圈短路或断路等是发电机
运行期间的常见故障类型。

其中发电机振动是评估电路运行质量的一项常用指标，如果发电机出现过于强烈的振动现象将会破坏机组的稳定运行状态，增加电机大
轴断裂的风险，不利于发电场安全生产，影响经济效益。

引起发电机异常振动故
障的因素较多，包括机组设计理念不符合发电场技术要求、发电机部分零件质量
或精度不达标，发电机工作负荷过大等。

3 风力发电机故障检修与处理对策
3.1 设计角度
在设计时考虑支撑位变形的影响，轴是安装在轴承上的，轴承又是安装在壳
体上的，轴承有径向油隙和轴向油隙，壳体与轴承同样存在间隙，这些间隙会导
致齿轮在传动时不是按照理想的轴线转动的，齿轮啮合时就会发生偏差，这些偏
差需要在设计时进行补偿。

齿轮还有一个极其重要的是修行，齿轮修行直接影响
到齿轮的实际使用寿命，常见的修行有齿廓修行和齿向修行，齿廓修行是防止初
始啮合点应力过大，而齿向修行是为了在传动时载荷在齿向方向上均匀分布。

齿
轮安装尺寸设计，齿轮安装尺寸是指齿轮定位在轴上的尺寸，通常是盘类齿轮要
考虑的，部分盘轮齿轮是纯过盈在轴上的，这时就要计算过盈量是否合理，过盈
量小会导致传动时打滑，过盈量大会有胀裂的风险。

还有采用平键和小过盈的方式，采用这种方式时要特别注意键槽的设计，键槽的倒角是应力集中点，倒角的
选择应遵循标准。

除上述这些外还要考虑整个齿轮箱润滑系统的影响，润滑系统
不只润滑还兼顾散热，润滑系统设计的合理也能很大程度上减少齿轮因高温导致
的胶合、烧伤等问题。

3.2 基于大数据人工智能技术的故障诊断方法
基于大数据分析技术、人工智能技术、深度机器学习技术和在线建模技术构
建智能预警预测平台，进行风机设备异常状态预测与健康识别，在设备故障早期
识别劣化迹象并预警，避免设备损坏与非停带来的损失。

系统以风机设备为核心，主要针对风机核心设备、控制系统、主要参数、传
感器4个方面，通过机器学习识别设备亚健康状态，实现参数越限、参数趋势恶化、设备启停状态变化、设备故障和其他紧急事件告警管理，从而减少非计划性
停机损失和隐藏的发电性能不合格损失，使传统远程监测中心转型资产风险预警
中心。

3.3 建立健全检修管理制度
首先，完善发电机检测维修流程，确保发电机检测及维修工作均能有序推进。

在发电机的管理实践中，常规顺序是先检测发电机的各个元器件与线路运行状态，若发现局部存在异常情况时，则要检验检测线路的实际承受能力，若能判断出线
路或元器件不符合继续使用的需求时，则要尽早更换；如果经维修处理后通过了
质量检测检验，则可以再次投用。

检测顺序通常是局部故障检测在前，整个线路
网络的检测及维修在后。

其次，编制完善的设备维修计划，例如定时检查测量螺旋力矩之间的距离，
实现对发电机内各个零部件的有效、可靠连接。

对齿轮和齿轮之间的切合转动，
要运用润滑油进行相应的维护工作。

发电机作为风电机组的核心部件，其把旋转
的机械能转变成电能，为电气系统运行供电，对其可以采用的运行维护措施较多，比如清理清洗、检查螺栓连接状态、降低工作负荷及更换部分元器件等。

最后，不断完善设备的定期维护制度。

风力发电机运行维护期间，认真做好
定期检修工作具有很大现实意义，发电机的联接件是主要的检查对象，特别是要
检查螺栓力矩，以确保发电机传动部件之间的润滑性能及各项测试功能符合有关
要求。

发电机运行期间会出现较大的震动，故而螺栓易发生松动，故而一定要定
期检查螺栓紧固状况，紧固检查要尽量避开发电机的高出力季节，建议在夏季进行。

要科学确定定期检修维护的周期与执行方案，在检修方案内，要全面呈现出
检修周期、项目及结果等信息，持续提升发电机的检修工作质量。

3.4 基于振动信号的故障诊断技术方法
风力发电机组的系统构成相对比较复杂，其中发电机组的叶片、主轴承、发
电机、塔筒等关键性部位在运转工作过程中会生成相应的振动情况。

通过对关键
性部位进行震动监测，属于1种比较常用的故障诊断工作方法。

传统方法有3种：①加速度传感器法是将加速度传感器安装在结构物上，测量其在振动时的加速度，通过加速度积分求位移，此方法的缺点是加速度两次积分后位移误差较大；②位
移传感器是1种接触性传感器，对于难以接近的点无法测量；③全站仪自动扫描
法存在以下缺陷：环境条件差时不能观测(台风、下雨等)，各测点不同步，大变
形时不可测，实时性差，效率低。

改进方法，可采用加速度传感器与RTK融合分析，利用RTK高精度定位的特性，并通过算法还原风机塔筒姿态，在塔筒中心位
置归零时初始化加速度传感器，从而消除加速度传感器的累积误差。

4 结束语
风力发电机的运行维护是风力发电企业的重要管理任务，采用适宜的方法降
低发电机组的故障发生率，才能减少风电资源的损耗量，进而更有效地控制发电
运维成本，帮助发电企业创造更理想的效益。

为达成以上目标，相关部门及人员
要明确发电机运行维护管理重点，不断总结常见故障的成因，日常加强维护力度等，力争将故障问题扼杀在萌芽中，为我国风电事业壮大发展做出一定贡献。

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