风力发电机组振动故障诊断分析

风力发电机组振动故障诊断分析

李建政

国家电投集团山东能源发展有限公司，山东  济南  250000

摘要：在可持续发展背景下，新能源开发备受关注，作为一种典型的新型能源，风力发电拥有广阔的发展前景。风力发电机组在运行过程中，很容易受到一些因素的影响，出现振动故障，在这种情况下，需要做出正确诊断，判断振动故障成因，并且采取正确措施进行维护，保证风力发电机组的稳定运行，这也是风力发电机组维护工作中的要点内容。本文对风力发电机组振动故障进行分析研究，并且提出了几点浅见。

关键词：风力发电；发电机组；振动故障；维护策略

一、风力发电机概述

风力发电机是风力发电厂中的核心内容，其运行效果非常重要，关系到了风力发电效率和发电安全性。从结构上看，风力涡轮机由转子、轮毂、结构、偏转器系统、变速箱、发电机、电气系统以及液压系统等进行的共同组成。首先需要把风车改造为机械式，然后运用齿轮、主轴、发电机把机械能转化成电能，实现风能的产生。如果仅仅通过调节风向来调节机组的运行，那么在风力发电机的运行中很难应用风向参数，也很难改变转速和转速。风扇的转速也会改变发电机的功率，自然导致发电机振动降低。因此，对风力发电机组的在线运动进行持续跟踪是至关重要的，以便能够不断跟踪传输链中的瞬态异常，跟踪波动趋势，对历史数据进行分析，确保风力发电机能够正常运行。

二、风力发电机组振动故障成因分析

风力发电机在运行过程中，经常会出现各类故障，主要的故障类型包括发电机过热、线圈短路、轴承过热、振动增大、转子损坏、绝缘损坏等，主要由异常振动决定。风力涡轮机的波动对设备的安全运行产生重大影响，安全对于风电场来说至关重要。其中，引起设备异常波动的因素包括设计、制造、安装、运行和维护。静态风电机组的运动控制时间是一个漫长的过程，必须由传动链的具体变化来确定，这对于诊断较小的传输时间也很有用。发电机工作时，转子的转速很高，如果转子的转动中心和质心不能有效匹配，转子也会产生很大的不平衡，产生离心力，造成设备振动，当离心力超过阈值时，设备会剧烈振动。为此，在安装机组转子时，对叶片的每一级进行平衡试验，出货前进行低速和高速平衡试验，确保不平衡程度在规定范围内。此外，转子不平衡是由于加工不当和安装质量差造成的，为保证转子的初始平衡，要提高加工精度，保证装配质量，防止出现叶片断裂、脱落、腐蚀、磨损、结垢、绕线松动等问题。由于周期性冲击产生的离心力，转子在旋转过程中也经常振动，当转子变形时，如果发电机的动能部分没有摩擦，就很可能发生振动，其振动特性与转子质量不平衡引起的振动特性相似。例如，发电机的定子和转子之间的气隙不均匀以及绕组中的短路都会导致设备出现异常振动。对于旋转机械，如果振幅在规定范围内，应该有轻微的振动，这也是正常的。

三、风力发电机组振动故障处理措施

（一）传动链波动抑制技术

传动链在能量传递过程中不可避免出现波动，通过优化控制策略，在传动链异常波动时，优化变流器及发电机控制，可以起到抑制传动链波动的效果，达到降低振动的目的。机组在满负荷运行过程中，两条红线之间的区域未施加抑制技术，明显可以看出，传动链波动明显高于红线外区域，通过现场运行情况来看，传动链波动抑制技术对传动链波动有明显抑制作用，也可适当降低机组的振动。

（二）防振动硬件整改

由于风场空气湿度大，运行环境较差，厂家未能充分考虑到这一特殊工况，机组振动传感器按照平原低湿度工况配置，导致机组在运行一段时间后，振动传感器经常发生误报，造成机组停运，为彻底解决该问题，电场根据环境特点，使用抗干扰性能更好、高原防潮的振动传感器替换原传感器，进一步提升传感器的抗干扰能力和防潮能力，避免了因传感器自身误报引起机组停运的情况，提升传感器运行的稳定性。

（三）校核叶片零位

叶片作为风机的受风位置，运行工况直接影响风机的整体性能，要保证三支叶片的同步运转，所以叶片零位设置是至关重要的，如果叶片零位设置存在误差，将会造成风机运行不平衡振动加大，同时也影响风机的发电效率，任何一支叶片零点位置设置出现误差，都会引发频繁振动超限故障，需要对现场经过多次排查，重新设置零点才将故障彻底消除。

四、风力发电机组保养维护策略

（一）定期维护

在进行一些保养工作时，做好以下几个方面的工作：首先测试扭矩螺栓的电气，以确保每个连接点连接正确，并确保输送带和其他部件得到润滑。风机长时间运行时螺栓可能会松动，如果螺栓松动，则保持力会不均匀，更容易切割。因此，在实际维修工作中，详细检查螺栓扭矩，以检查螺栓是否松动并及时处理。在实际加工过程中，当风机环境温度低于-5度时，应将螺栓扭矩降低至标准扭矩的80%，使其更容易拧紧。此外，必须确保在测试期间室温高于5摄氏度。对于一些维修工作，螺栓通常在夏季并在风力条件下进行维修，以有效利用风力资源。据了解，输送带及相关部件的润滑要选择合适的润滑方式，不同的部位应用不同的润滑方式。去毛刺减速机通常采用稀油润滑，但轴承、去毛刺齿轮等部位应采用干油润滑。用稀油润滑时，确保润滑油量充足，如果润滑剂不足，应立即添加。用干油润滑的零件，如轴承、去毛刺齿轮等，不能过量添加润滑油，必须严格按附加标准添加，以免润滑油过多损坏发动机。

（二）远程故障排除

远程故障排除，是风电风电机组故障处理的有效措施，一台风机的良好运行不仅关系到其内部部件的质量，还关系到网络的质量。因此，为了处理各种故障，可以通过风机的双向保护来有效消除故障问题。由于风能资源的强不稳定性，特别是风速和风向的控制难度很大。因此，必须启用自动复位控制，以自动恢复风速和最高工作温度。例如可以自动恢复发电机组的温度，以及变速箱和工作环境的温度。在实际运行过程中，风力发电机组经常出现过载，在这个阶段可以自动恢复。除了自动复位错误外，以下几个原因也容易引起远程错误复位：一是风机故障报警，二是检测传感器故障，三是风机运行不可靠或控制系统工作不正常。

（三）日常检修

为确保风力发电厂顺利工作，日常维护工作是至关重要的，唯有注重风力发电厂的日常维护工作，才能保证风力发电厂的平稳状态，也有助于及时出现问题，而扼杀故障问题也是改善风力发电厂的使用效果与使用寿命的最有效方法。检查一下梯子与固定平台上的螺钉有无松动，并逐一检测柜内装置有无正常工作，检测是不是有放电或任何杂物，并检查一下风力发电机夹板、导线等有无松动、有无偏移现象，检查一下风力发电厂的轴承、磁盘破坏、断路器等部件是否有异响。在进行日常保养操作之后，进行保养工作的人员应立即清洗风电机组发电机，并清除油管压力站接头等，以保持发动机的干净、清洁。

五、结束语

综上所述，风力发电能够为社会提供洁净能量，产生高效环境价值，以满足国家可持续发展战略需要，因此近年来风力发电的发展速度也比较显著。由于风力发电单元是风力发电的核心要素，其运营的安全与稳定性将直接影响风力发电效益，所以政府应该高度重视风力发电单元的运营维护。风力发电机的工作缺陷与故障对整个风力发电系统都有重大危害，最重大时会造成风力发电停顿的重大问题。所以，要全面落实运行保障措施，积极改善风能发电厂的工作效能，以提高整个风力发电系统的生产效率，促进风电领域的发展。

参考文献

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