风力发电机状态监测和故障诊断技术的探讨

风力发电机状态监测和故障诊断技术的探讨

李晓菲

中车永济电机有限公司     山西永济       044500

摘要：随着我国风力发电技术的不断成熟及应用，为优化我国能源结构发挥了重要性作用。风场基本上处于山区或者近海区域，自然环境较为恶劣，这就增加了风力发电机组发生故障问题的几率。为了确保风力发电的持续稳定运行，可以有效的采用风力发电机组的状态监测和故障诊断技术，对风力发电机组的运行状态进行监测，从而提升风力发电机故障诊断及维修工作的效率和质量。

关键词：风力发电机；状态监测；故障诊断；技术

风能属于可再生能源，合理的利用风能进行发电可以有效的提高我国电力资源的应用效率，有效的缓解社会经济发展过程中对电力资源需求紧张的现状。风力发电机作为风能发电的核心设备，其关键性作用是能够将风能转换为电能。由于风场处于环境较为恶劣的地区，发电机故障问题出现的几率较大，这就需要对风力发电机的运行状态进行监测，实时的掌握发电机的运行状态信息，进而对故障问题进行及时的发现并处理，确保风力发电的稳定运行，从而降低经济损失。

一、风力发电机状态监测和故障诊断技术应用的重要性

随着我国风力发电技术的不断发展成熟，风力发电的规模也不断的增大。为了能够更好的获取风能资源，风场基本上处于偏远山区或者近海区域，因此，风力发电机在运行过程中会受到阵风和侵蚀等多种因素的影响。风力发电机组通常加设在70米左右的高空，在发电机组运行过程中还会受到力荷载的影响。风力发电机组也存在设计和焊接质量等因素的影响导致出现各种故障问题。风力发电机状态监测和故障诊断技术的应用，能够合理的利用计算机控制系统，对发电机运行过程中设备的信号进行采集，并且实现线上监测和分析，及时的发现风力发电机组的故障问题，并做出及时的处理。

二、风力发电机状态监测技术分析

（一）计算参数异常监测

风力发电机中各个设备的运行参数都是固定的，在对计算参数进行选择的过程中，应合理的利用监测技术和检测手段。在风力发电机运行期间，应从以下方面对计算参数的异常情况进行监测。首先，应由专业人员对计算参数进行确定，并且要结合类型不同的风力发电机实际情况。在一些风力发电机运行过程中需要利用特殊的算法，这就需要从多种类型的计算策略中进行科学的选择。风力发电机组计算参数进行确定的过程中应结合风力发电机运行的现状和要求进行，不同的算法会得到到结论存在差异，因此，选择科学准确的算法能够有效的提升监测参数的精准性和可靠性。其次，计算算法选择后，还需要合理的选择硬件设施，对算法的准确性提供保障。同时还需要具有稳定的传输和测量设备作为辅助支持，从而为计算和数据输出的算法操作提供可靠的通道。

（二）齿轮箱状态监测及故障诊断

齿轮箱是风力发电机中的重要组成部分，主要作用是连接风力发电机的主轴，齿轮箱的内部结构相对复杂，也是风力发电机在长时间运转过程极易出现故障问题的部分。齿轮箱如果出现故障问题，会导致风力发电机出现严重的故障问题，甚至导致出现严重的电量损失。因此，做好风力发电机齿轮箱的动态监测和故障诊断非常关键。在具体监测过程中，主要利用振动和温度监测两种方式。这两种方式在实际监测过程中的应用存在一定的差异。振动监测的原理是利用检测齿轮性的振动情况，获得其运行的数据参数，通过对监测参数的比对和分析，获得齿轮箱运行的具体状态。温度监测技术应用的原理是通过对齿轮箱在运行期间内部不同零部件的运行温度进行掌握，从而得到齿轮箱的运行状态。

（三）叶片状态监测和故障诊断

叶片是风力发电机吸收风能的重要装置，由于叶片需要长期暴露在露天环境中，恶劣的天气会导致叶片出现较大的损伤。风力发电机的叶片长度大约在30厘米左右。因此，在叶片运行期间会发生颤振，从而导致叶片发生不同程度的裂纹。如果在沿海地区还会受到海水潮湿的影响出现严重的腐蚀情况，阵风和雷击等都可导致叶片的运行受到影响。为了确保叶片运行的安全稳定性，吸收更多的风能，需要对叶片的材料和质量等进行严格的设计，避免叶片在短时间内出现损坏或者裂纹等情况导致整个风力发电机组的运行安全受到威胁。对叶片运行状态进行监测，可以合理的利用应力应变测量方法，但应结合叶片材料以及运行实际环境情况，对应力应变传感器的使用要求进行满足。光纤光栅传感器由于自身具有较好的抗电磁干扰和尺寸小以及抗腐蚀性强等应用优势，更加适用于叶片的应力应变检测当中。

（四）发电机状态监测和故障诊断技术

发电机作为风力发电机组运转的核心组成部分，主要功能是能够将机械能转换为电能。由于发电机需要长时间处于工况不断变化和电磁环境当中，并且随着发电机组规模的不断扩大，为发电机的密封保护工作增加了难度。因此，发电机会出现振动过大或者轴承过热以及线圈短路等多种故障问题，在这些故障问题中，轴承故障以及定子故障发生的几率较高。在对发动机状态监测和故障诊断过程中，需要对转子和定子的电流信号以及电压信号以及整个系统的输出功率信号的实际状态进行监测，通过发电机运转过程中这些信号数据信息的监测，能够获得辅助的真实数据信息，再利用谐波分量的变化对发电机的故障类型进行判断和分析。

结束语：

风力发电机组内部结构相对复杂，并且在恶劣的自然环境下运行，增加了风力发电机故障问题的发生几率。为了能够确保风力发电机运行的安全可靠性，需要应用状态监和故障诊断技术对发电机组的运行状态进行实时的监控，精准的获得发电机组运行的数据参数信息，从而对故障问题能够进行有效的预防，降低故障问题发生的几率。

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