摘要：近些年來(lái)，在世界范圍內(nèi)能源消耗現(xiàn)象日益嚴(yán)重，各國(guó)環(huán)境問(wèn)題日益突出，在這種情況下，我國(guó)在發(fā)展過(guò)程中，大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，將綠色能源作為發(fā)展的重點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在日常檢修維護(hù)與出現(xiàn)故障時(shí)，需要以科學(xué)的角度判定引發(fā)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因。一旦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障，工作人員應(yīng)對(duì)機(jī)組內(nèi)的傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行充分的分析，逐一排查系統(tǒng)內(nèi)不同裝置存在的故障因素。
關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；日常檢修維護(hù)；故障處理
來(lái)源：北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)
作者：陳洋，新疆風(fēng)能有限責(zé)任公司
引言
我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷深入推進(jìn)，對(duì)于一些能源工程的建設(shè)也是愈加重視，特別是發(fā)揮著重要作用的電力能源來(lái)說(shuō)更是發(fā)展的重點(diǎn)，而對(duì)應(yīng)的發(fā)電廠建設(shè)的規(guī)模也越來(lái)越大，數(shù)量也在逐年提升，為我國(guó)各項(xiàng)工程的建設(shè)和人民的日常生活需求提供有力的能源保證。但是作為區(qū)別于傳統(tǒng)火力發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電，它的普及和發(fā)展速度都是極其迅速的，帶來(lái)的效果與作用也是不可估量的。
1.風(fēng)電機(jī)組日常檢修維護(hù)常見(jiàn)故障和診斷方法
1.1主控系統(tǒng)
主控系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件之一，其主要是通過(guò)發(fā)送邏輯判斷與動(dòng)作指令的方式控制風(fēng)機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過(guò)深入的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前最常見(jiàn)的風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)主要以PLC模塊化設(shè)計(jì)和背板總線連接方式為主。雖然這種控制方式的應(yīng)用為風(fēng)電機(jī)組的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，但是由于這種控制方式在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，電子器件經(jīng)常因?yàn)槭艿酵獠恳蛩氐挠绊懚霈F(xiàn)各種各樣的故障。比如，模塊本身出現(xiàn)的數(shù)字量或者模擬量信號(hào)輸入輸出不正常、模塊指示燈熄滅等故障。針對(duì)此類故障的處理，維修人員主要采取刷新程序或者直接更換元器件的方式。另外，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的外部故障的診斷和維修，維修人員主要是借助后臺(tái)監(jiān)控SCADA系統(tǒng)中發(fā)出的報(bào)警提示，迅速的確定外部器件的故障部位，然后采取相應(yīng)的措施予以處理。
1.2齒輪箱
齒輪箱是雙饋風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的重要組成部分之一，其主要發(fā)揮著連接主軸與發(fā)電機(jī)的重要作用。維修人員在日常檢修齒輪箱時(shí)，不僅要充分重視齒輪箱管路、端蓋、中心孔、冷卻器等各個(gè)部位密封性的檢查，同時(shí)還應(yīng)仔細(xì)的觀察齒輪箱是否出現(xiàn)了漏油或者損壞的情況。定期的代開(kāi)齒輪箱觀察孔或者使用內(nèi)窺鏡等工具，檢查齒輪箱的噴油管流速以及噴油量的大小，避免因?yàn)辇X輪箱出現(xiàn)故障影響到風(fēng)電機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
1.3變槳系統(tǒng)
變槳系統(tǒng)不僅是風(fēng)電機(jī)組最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而且是影響風(fēng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制效率以及風(fēng)能利用率高低的關(guān)鍵因素。變槳系統(tǒng)作為一種旋轉(zhuǎn)不見(jiàn)，其對(duì)于輪轂內(nèi)的螺栓和器件設(shè)備的力矩以及連接緊固性都提出了嚴(yán)格的要求，所以也就增加了變槳系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率。為了確保風(fēng)電機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行，維修人員在日常檢修過(guò)程中，必須嚴(yán)格的按照要求做好變槳系統(tǒng)輪轂內(nèi)部件故障的檢查工作。
1.4發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)作為風(fēng)電機(jī)組不可或缺的核心部件，其主要發(fā)揮著將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能以及持續(xù)向電氣系統(tǒng)供應(yīng)電力資源的重要作用。隨著我國(guó)風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的尺寸也越來(lái)越大，這些問(wèn)題都在一定程度上增加了發(fā)電機(jī)密封保護(hù)工作的難度。由于發(fā)電機(jī)在不同工況或者電磁條件下持續(xù)工作的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)振動(dòng)過(guò)大、軸承發(fā)熱、轉(zhuǎn)子棒斷裂、絕緣損壞等各方問(wèn)題，所以加強(qiáng)發(fā)電機(jī)日常檢修與維護(hù)工作的力度，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于風(fēng)電發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率的提高有著極大的促進(jìn)作用。
1.5葉片
葉片是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中吸收風(fēng)能的關(guān)鍵部件。一般情況下，葉片都是由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成的。風(fēng)電企業(yè)針對(duì)葉片進(jìn)行的檢測(cè)，主要是通過(guò)分析材料在不同應(yīng)力環(huán)境中應(yīng)力變化故障的方式，利用紅外成像檢測(cè)設(shè)備，準(zhǔn)確的判斷葉片是否存在問(wèn)題。由于葉片表面出現(xiàn)裂紋、剝落等問(wèn)題，都會(huì)影響到熱輻射能量的分布，所以，工作人員借助紅外成像檢測(cè)方法，準(zhǔn)確的檢測(cè)和分析零部件表面出現(xiàn)的裂紋，就可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中葉片出現(xiàn)的故障。然后采取積極有效的措施進(jìn)行維修，確保風(fēng)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行不受影響。另外，如果在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)葉片表面出現(xiàn)脫落現(xiàn)象的話，工作人員應(yīng)該先用膠粘貼牢固脫落部位，并在確定其粘結(jié)牢固后打磨葉片，使其與原葉片形狀保持一致。
2.風(fēng)電機(jī)組的故障處理
2.1選擇采集系統(tǒng)和進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是將各種傳感器的信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成可以接受的信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。采集板卡具有各異的工作方式，巡回采集、同步采集是常用的兩種。前一種即采集卡遵循相應(yīng)規(guī)則，針對(duì)性地采集各路信號(hào)。后一種即進(jìn)行采集卡經(jīng)多路通道，對(duì)于信號(hào)進(jìn)行同時(shí)的收取。在實(shí)際應(yīng)用中，采用同步采集的方式，可以更好地完成對(duì)風(fēng)電機(jī)組的監(jiān)測(cè)。在落實(shí)設(shè)計(jì)軟件方面上，系統(tǒng)的軟件模塊關(guān)鍵性的構(gòu)成部分就是故障診斷模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊、特征提取模塊、輔助功能模塊。
2.2風(fēng)電機(jī)組故障診斷重要方面
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常處在風(fēng)力較大的環(huán)境中，一般在荒野、海島等惡劣的地區(qū)，而由于風(fēng)力產(chǎn)生的荷載具有無(wú)規(guī)律特征，并且會(huì)在瞬時(shí)狀態(tài)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，會(huì)引發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最高轉(zhuǎn)速，每分鐘可高達(dá)1.500轉(zhuǎn)，在長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，齒輪箱會(huì)出現(xiàn)高溫發(fā)熱的情況，同時(shí)在荷載的作用下，會(huì)引發(fā)齒輪箱出現(xiàn)故障。目前，齒輪箱常見(jiàn)的故障，包括局部故障和分布故障。局部故障包括齒輪損傷、彎曲疲勞等，分布故障分為齒面磨損、軸承損壞等。出現(xiàn)的故障形式包括以下幾種：
第一，斷齒。齒輪受到周期性的應(yīng)力作用后，會(huì)在根部出現(xiàn)裂紋，而在荷載長(zhǎng)期的作用后，齒輪會(huì)出現(xiàn)斷齒情況；第二，齒輪齒面疲勞。齒輪箱在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，受到機(jī)械力學(xué)的作用，產(chǎn)生的作用力會(huì)使齒輪出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的狀態(tài)，只是齒面出現(xiàn)點(diǎn)蝕、破壞性點(diǎn)蝕以及表面壓碎等情況。齒輪齒面出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，故障狀態(tài)表現(xiàn)為振動(dòng)信號(hào)出現(xiàn)嚙合頻率、振動(dòng)能量增大以及能量幅值增大等；第三，齒面膠合。齒輪受到高速重載的作用后，齒輪箱處在高溫的狀態(tài)下，此時(shí)，齒面受到高溫的影響以及壓力作用，會(huì)在齒面出現(xiàn)磨損等情況，并且在齒輪相對(duì)滑動(dòng)的狀態(tài)下，齒面未能進(jìn)行充分的潤(rùn)滑，導(dǎo)致齒面出現(xiàn)膠合故障。
發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，可分為定子繞組故障和軸承故障。出現(xiàn)定子繞組故障時(shí)，繞組出現(xiàn)破壞、磨損以及裂紋等情況，此時(shí)繞組無(wú)法提供絕緣功能。出現(xiàn)軸承故障時(shí)，不同部分的故障會(huì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)信號(hào)，以轉(zhuǎn)子不對(duì)中為例，會(huì)將這類問(wèn)題歸納為偏心故障。此外，轉(zhuǎn)子和定子是由軸承支撐，軸承會(huì)承受較大的徑向負(fù)荷，在較大的荷載作用下，導(dǎo)致軸承出現(xiàn)故障。通常情況下，軸承會(huì)出現(xiàn)內(nèi)外圈損壞、點(diǎn)蝕以及磨損等情況，而且軸承在振動(dòng)狀態(tài)下，會(huì)提升出現(xiàn)故障的概率。
結(jié)語(yǔ)
電力供應(yīng)是事關(guān)民生的一項(xiàng)大事，而對(duì)于風(fēng)電站機(jī)組日常檢修與維護(hù)則是保證供電正常的必然要求與基礎(chǔ)，所以這就要求相關(guān)的風(fēng)電站在建設(shè)時(shí)就必須要保證一個(gè)穩(wěn)定的質(zhì)量要求，同時(shí)在電站運(yùn)行時(shí)也要遵循相關(guān)規(guī)定與要求，不斷提高工作人員的專業(yè)知識(shí)技能培養(yǎng)與專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，嚴(yán)格遵守每天對(duì)于風(fēng)電站工作機(jī)組的認(rèn)真檢修與維護(hù)，從細(xì)節(jié)上避免問(wèn)題故障的發(fā)生。
*參考文獻(xiàn)
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評(píng)論