浅析风力发电机故障检修与处理方法

浅析风力发电机故障检修与处理方法

发表时间：2018-06-25T16:50:56.237Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：董文鑫

[导读] 摘要：在风电场的运行中，设备的使用和维护成本占据较大比例，其对风电场的经济效益产生了直观的影响，因此做好设备检修工作，防范设备故障的发生，同时对故障范围进行有效的控制，防止经济损失的进一步扩大，一直以来都是风电场运营管理的重中之重。（国华（河北）新能源有限公司河北省张家口市 076750）

摘要：在风电场的运行中，设备的使用和维护成本占据较大比例，其对风电场的经济效益产生了直观的影响，因此做好设备检修工作，防范设备故障的发生，同时对故障范围进行有效的控制，防止经济损失的进一步扩大，一直以来都是风电场运营管理的重中之重。本文将对风力发电机故障原因加以探讨和分析，并论述几种常见故障类型的处理方法，以期全面提高故障检修效率，促使风力发电机尽快恢复到正常状态，从而保证电力生产的安全性和稳定性。

关键词：风力发电机；故障检修；处理方法

引言：现阶段，风力发电已经成为了一种重要的发电方式，既缓解了当前紧张的能源形势，又不会对生态环境产生污染和破坏，是可持续发展理念的有力举措，在我国的大部分地区都得到了推广应用。但是风力发电对环境和设备有着较强的依赖性，风力发电机长期暴露于露天环境下，发生故障的概率较高，如不能及时进行处理，将会严重影响到电力生产的持续性和稳定性。在此情况下，了解风力发电机的故障类型和诱发原因，采取行之有效的措施予以解决，也就变得尤为重要。

一、风力发电机概述

1、风能及风力发电的现状

目前，全球的风能资源总量约有2.7×109MW，其中能够被利用的风能大约有2×109MW，而中国的风能资源占据了全球第三的位置。一般情况下，风能资源的利用方式大多为风力发电，其在世界经济进步、科学技术发展的时代背景下已经跃然成为了增速最快的发电技术了，相应的风电整机容量也在不断得扩大。据近几年的相关数据统计，2010年时，世界的风力发电量占全球的电力消费的2.5%左右，2012年时，全球的新增装机容量已经达到了44711MW，总装机容量如预期般地超过了2.83×109MW，据专家预测，到了2020年时，风力发电大约能够提供增速为7.7%~8.3%的风力。

2、风力发电机的构造及工作原理

风力发电机是风能转化为电能的最基本可利用工具，主要由限速安全机构、叶轮、尾翼的调向器、储能装置、包括装置在内的发电机、塔架、传动装置（如齿轮箱、制动器、低速或高速轴等）、刹车系统、偏航系统、控制系统等部件构成；其工作的原理为叶轮在风力作用下，把风的动能转化为叶轮轴的机械能，再由叶轮轴带动发电机进行发电。这整个过程都较为简单，主要运用到了空气动力学的原理，即风在吹过叶轮时在叶片的正反两面形成了压力差而产生升力，从而让叶轮不停旋转的同时还能连续性地横切风流，从而得到了转化后的机械能。

3、故障原因分析

风力发电机是一种能量转换装置，能够将风能先转变为机械能，再通过发电装置转化为电能。而在地面受到建筑物的遮挡，会影响到风能的传递，这就要求风力发电机设置在距离地面数十米的高空中，确保风力发电机的叶片与风充分接触，才能提高风能的利用率。然而这种设计形式也具有一定的弊端，使得风力发电机的受力情况变得愈发复杂，不同气候环境、不同时刻的风速情况有所差异，造成了叶片受力的不断变化，同时叶片作为传导部件，还会将受到的冲击力传递给风力发电机的其他结构，首当其冲的就是主轴、齿轮箱和发电机，这些都是风力发电系统的重要环节，也是最容易出现故障的部件。

二、风力发电机的定期检修

当风力发电机投入使用一个阶段后，为保证风力发电机能够保持安全稳定的运行状态，应当定期开展检修工作。具体检修工作实施中，需要做好以下几方面的工作：首先，对螺栓力矩以及电气连接情况加以检测，保证各个连接点之间维持良好的连接状态，同时做好传送带等部分的润滑处理，随后，需要针对风力发电机运行重点功能部分展开测试。如果风力发电机运行时间过长，那么其螺栓很可能会出现松动情况，同时由于风力发电机是在长期震动的条件下运行的，为此，螺栓松动情况很可能会发生。如若发生了螺栓松动情况，那么其所承受的力就会不均匀，这种情况下很容易被剪切。所以，在开展日常检修工作中，要求认真检测螺栓力矩，查看螺栓有无松动情况，及时发现及时处理。在实际处理期间，若是风力发电机所处环境温度低于-5℃，则应当下调螺栓力矩，下降幅度为标准力矩的80%为宜，进而更加便于固定。另外，应当保证检测过程中周围温度在5℃以上。具体检修工作中，通常会在夏季阶段对螺栓松动状态进行检修，同时要在无风或是微风的条件下检修，防止高风力季节无法实现对风力资源的有效利用。在对传送带与有关部件采取润滑处理过程中，需要选择合适的润滑方法，要了解到不同部件所需采用的润滑方法存在较大差别。齿轮箱和偏航减速齿轮箱通常会利用稀油润滑的方式，而轴承盒偏航齿轮等部件则会利用干油润滑的方式。若是稀油润滑，则应当保证润滑油数量充足，润滑油不足时需要立即补充，但若是润滑油过期，那么应当及时更换。对于干油润滑的部件来说，通常它们都处于一种高温的工作环境下，很容易因为温度过高对零部件造成损害，降低了零部件的使用寿命。在对轴承和偏航齿轮等使用干油润滑的部件，不应补加过多的润滑油，一定要严格按照补加标准进行添加，避免由于润滑油过多而烧坏电机。

三、风力发电机常见故障及处理方法

（1）当故障表现为风轮转动时发出异常声响时，故障原因可能为叶片开裂、机舱罩松动或松动后碰到转动件；风轮轴承座松动或轴承损坏；增速器或齿轮箱轴承松动或损坏；制动器、发电机、联轴器松动或损坏。

处理方法：检查叶片是否有开裂；对机舱罩的螺栓进行紧固处理；重新调整风轮轴和增速器的同轴度，并紧固固定螺栓；当轴承已经损坏时，则应更换轴承，并对轴承底座进行重新安装；更换轴承及油封后，将增速器重新安装；重新固定制动器及调整刹车片间隙。调整发电机的同轴度并将紧固螺栓紧固牢靠。若联轴器损坏则需更换联轴器。

（2）风度达到额定风速以上，但风轮达不到额定转速，发电机不能输出额定电压时，故障原因可能为：风向标不对风；发电机转子和定子接触摩擦；增速器轴承或风轮轴承损坏；刹车片回位弹簧失效致使刹车片半制动状态；微机调速失灵；变桨距轴承损坏；变桨距同步器损坏。

处理方法：调整或更换风向标使之正对风向；检查驱动系统卡滞的位置，采取相应的措施消除卡滞现象；若由于液压驱动变桨距的油