双馈风力发电机组故障分析及防范措施

双馈风力发电机组故障分析及防范措施

发表时间：2019-12-17T09:25:47.910Z 来源：《中国电业》2019年17期作者：王志亮

[导读] 经济快速发展，环境污染和能源危机问题不断涌现

摘要：经济快速发展，环境污染和能源危机问题不断涌现，各国都对如何利用可再生能源进行可持续发展予以重视。随着绿色经济、零排放的模式不断演进，在绿色能源中加以利用和研发，例如将风能等作为绿色能源的重要来源，进行技术研发，已经取得了很多的成果。双馈风力发电机组在发电运行的过程中发挥着重要作用，但其故障问题也是需要关注的重点问题。一旦出现故障问题会降低风力发电效率，造成经济损失，甚至威胁人的安全，因此对于双馈风力发电机组故障要进行及时的防范，采用相应的故障处理办法和运维模式进行维护，保障发电机的正常运行。

关键词：双馈风力发电机组；故障；防范

1双馈风力发电机组工作原理

变速风电机组通过风轮输入的风能转化为机械能，然后通过齿轮轴，把机械能传递到双馈发电机，发电机将机械能转化成电能输出到电网中。发电机与电网间通过两个变流器相连，一个是转子侧变换器AC/DC，转子侧变换器相当于在转子回路中串联一个电压向量，其作用是是对发电机进行励磁控制，可以实现对机组有功和无功功率解耦，使转子达到预期的转速。而电网侧的变换器DC/AC可以实现直流环节的有功功率和与电网间交换的有功功率的平衡，可以控制直流侧电压的稳定和交流侧功率因数。

2双馈风力发电机组的故障分析

2.1振动异响故障分析与处理

风力发动机常见故障之一就是风轮转动时，异响较大。在故障发生之后出现了机舱罩松动和叶片开裂的情况。这是由于风轮轴承的底座出现了损坏。在齿轮箱轴承损坏和增速器损坏状态下，风力发电机的受力情况出现了损伤，叶片受到冲击力度越来越大，桨叶转速受到影响，刚性链接的主轮齿轮箱、发电机等相继出现故障。对于这一故障进行处理，应更换轴承，对轴承损坏部分进行加固处理，或者是直接予以更换。对机舱罩的螺栓，采用固定螺栓的方式调整风轮轴和增速器，并且将刹车片的间隙加以重新固定。在增速器的安装上，将螺栓进行牢固紧固，如果轴承也发生了损坏，则需要进行更换。

2.2轴承故障分析与处理

针对发电机轴承损坏引起的振动，我们可以通过异响，温度等对轴承进行监测，有针对性的进行不定期维护检修。针对轴承故障，我们特意选取了部分电机进行了检查，发现不正常部分如下：轴承上油脂发黑，且排出的废油脂为黑色，轴承内圈与转子轴抱在一起，不能拆卸，拆除轴承内圈后，发现轴承主轴轻微磨损，轴承支架部分断裂。

产生这种现象的原因可能是在发电机长期运行下，发电机频繁启动停止，使其磨损增大，直到润滑失效，其金属表面互相摩擦，温度升高，导致轴承进一步磨损。针对这种现象，我们要对风力发电机系统进行不定期的检修维护，检查轴承出油情况，加强油脂使用管理制度，避免油脂在使用过程中受到污染，同时对注入的油脂进行检查，以确保润滑效果良好。

2.3齿轮箱故障分析与处理

齿轮箱作为双馈风力发电系统的传动装置，其性能的好坏不仅影响风机的的运行，也会影响整个系统的发电效率。常见的齿轮箱故障有齿面磨损，齿面变薄，齿面疲劳及断齿等。造成这些故障的原因可能：①因为齿轮箱长期工作在重载工况下，长时间不断摩擦损耗；②因为齿轮箱油管破损，导致漏油或者排油孔堵塞；③齿轮箱温度过高，针对这一问题，可以通过SCADA系统监测齿轮箱的温度来进行预测，达到预防与控制故障出现的目的。

2.4电气故障诊断分析与处理

双馈风力发电机根据故障是否有破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障，根据故障发生部位分为软件性故障和硬件性故障，根据是否有指示灯，分为有指示故障和无指示故障。我们可以通过依据经验，根据气味，是否有火花，是否有烧焦痕迹，查看继电器、熔断器开关状态以及有无烧坏裂痕，还可以查看电压，电流，转速，温度等来判断。例如变流器故障，虽然能正常复位，但并网前系统自动关机，我们通过把变频器状态码和子错误信息码对比，可以找出异常部位的具体位置，由此我们可以确定是否更换IGBT功率模块或外围二极管，电阻，电容器等。

3双馈风力发电机组故障的预防管理措施

3.1定期维护管理

风力发电企业需要针对风力发电机组定期维护工作制定相关的绩效考核方案，成立监督小组，有奖有罚，调动管理人员和技术人员的工作责任心和积极性，从而提高风力发电机组定期维护的质量。管理人员每个月都要针对风力发电机组定期维护工作进行抽查，通过这种方式可以跟踪设备的定期维护状态，可以严格把控定期维护工作的质量。

3.2加强风力发电机组故障诊断

对风力发电机组进行故障诊断时，要根据机组自身结构的复杂性和机组运行环境的特殊性，综合分析各种因素，提高故障诊断结果的准确性。风力发电机组运动部件多、结构复杂，故障诊断比较困难。因此需要更新传统诊断技术，积极应用新技术和新理念，准确诊断各种故障，为故障的解决提供依据。对于风力发电机组的故障诊断，需要准确掌握各类不同的故障现象，根据机组电力参数、振动、压力、形变、磨损、温度等性能特征进行综合分析，完成故障诊断。可以利用计算机进行数据的信息化在线监测。例如：可以采用机械式传感器或光电式传感器监测绕组振动幅值等参数，并定期的对定子绕组的磨损及紧固情况检查。依靠总线及局域网技术将采集的发电机各传感器数据传送到数据中心，在数据中心具有存储数据的功能，远程诊断中心可从数据中心调取、查阅历史数据和即时数据，作为远程数据诊断

的依据，依靠大数据分析或者专家远程指导现场的专业技术人员进行故障诊断排除。

对风力发电机组进行热力参数分析，即通过分析风力发电机组在运行过程中各项温度和湿度的变化，确定其运行状态。风力发电机组内的温度主要有：各大部件（如发电机、齿轮箱、发电机、运动电机、变流器等）的内部温度、机舱内温度、控制柜内温度、各项液压油/润滑油温度。而风力发电机组内的湿度主要有：机舱内湿度、控制柜内湿度等。通过对风力发电机组内的热力参数进行监控，能够有效监测机组的运行状态。同时根据热力参数的变化趋势和反馈结果，能够准确判断机组内产生故障的设备位置，能够为分析故障原因提供充分详实的依据。

并且，进行振动分析。振动分析的应用原理是在机组内各大部件（如齿轮箱支架、发电机支架、主轴支架、机组机架）上安装振动传感器，这些传感器能够准确测量机组内各大部件的振动情况。通过对传感器反馈的振动信号进行处理和分析，能够快速、精准地判断机组内各部件的振动状态以及运行趋势，并以此分析振动来源和产生原因，判断机组运行是否出现故障。

3.3加强对维护技术人员的培训

风力发电公司可以不定期开展专业技能培训，不断提高技术人员的工作能力和技术水平，同时也可以通过举办专业技能比赛的形式，不断激发技术人员学习的积极性，从而提高定期维护队伍的专业技能水平。通过强化风电培训基础设施建设、深化校园和企业的合作、组织开展职业技能竞赛等，成立多通道发展机制，为优秀的技术人才提供机遇和舞台。结语：综上所述，随着开发的深入，对大型风力发电机组的要求越来越高，双馈型风力发电机组的结构复杂，故障率也较多。机组出现故障，不但会导致停电影响生产应用，也会带来严重的安全事故，造成重大损失。为了使风力发电机减少故障发生率，相关设备管理人员需要采用有效的故障防控措施，加强故障诊断，做好定期维护管理，以提高风力发电机组的运行效率，保障发电生产安全。参考文献：

[1]胡兴.浅析风力发电机组定期维护管理[J].科技创新导报,2019,16(10):78+80.

[2]张明辉.风力发电机故障检修与处理[J].科技创新导报,2019,16(10):132-133.

[3]张立立.风力发电机组发电机振动故障分析[J].湖北农机化,2019(13):56.