摘 要：隨著人們的環(huán)保意識增強，對于能源的環(huán)保要求越來越高，風力發(fā)電作為一種新型的環(huán)保能源，其逐漸替代傳統(tǒng)能源成為今后能源供應(yīng)主力。對風電機組傳動系統(tǒng)維護和故障診斷也會成為工作常態(tài)，文章針對相關(guān)問題進行討論，提出一些建議以供參考。

關(guān)鍵詞：風電機組；傳動系統(tǒng)；維護；故障診斷

風力發(fā)電的原理為將風能轉(zhuǎn)化為動能，其主要通過主軸-齒箱傳動裝置。傳統(tǒng)系統(tǒng)故障直接影響發(fā)電效率及電能質(zhì)量，如何對其進行治療維護就顯得至關(guān)重要[1]。文章就相關(guān)問題進行討論，為風電機組傳動故障診斷和維護提供參考。

1 風電機組傳統(tǒng)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)

1.1 振動故障檢測診斷法

振動故障的檢測是當前最為基礎(chǔ)的風電機組故障診斷方法，其可以進行獨立診斷，診斷具有較高的準確性。振動故障檢測方法具有其他風電機組故障診斷方法不可替代的作用。從經(jīng)濟效益來分析，振動監(jiān)測需要安裝振動傳感器，但是由于風力電組的工作環(huán)境相當惡劣，傳感器比較容易受到損壞，因此在風電機組故障監(jiān)測中應(yīng)盡量少使用傳感器，以此來降低風電機組故障監(jiān)測成本。

1.2 電信號故障監(jiān)測診斷

電信號監(jiān)測故障則可以避免傳感器損壞、安裝困難等問題。電信號故障檢測方法可以從電流和電壓進行信號監(jiān)測，因此其經(jīng)濟成本幾乎可以忽略不計。但是目前的電信號故障監(jiān)測方法對于故障的診斷面很小，技術(shù)還存在著欠缺，必須展開深入研究之后才可用于風電機組傳動系統(tǒng)維護和故障監(jiān)測。

1.3 性能故障監(jiān)測診斷法

所謂的性能故障檢測類似于電信號檢測，同樣可以節(jié)約大量的檢測成本，但是其技術(shù)也存在著一些不成熟。性能故障檢測不需要增加額外的傳感器，而可以利用風電機組系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)檢測，但是其診斷的范圍有限，對于操作人員的技術(shù)經(jīng)驗和技術(shù)水平要求比較高[2]。

2 風電機組傳統(tǒng)系統(tǒng)故障類型及診斷

2.1 齒輪箱故障

2.1.1 齒輪故障類型。齒輪箱故障按照類型不同可以分為齒輪故障和輪體故障兩類，風電機組的主要故障形式則包含：（1）齒面損耗。風電機組的齒面損耗其主要是齒輪的磨損和腐蝕。磨損是風電機組機械傳動由于潤滑不足和異物進入導(dǎo)致齒輪的輪廓發(fā)生改變、間隙增加等問題。腐蝕則主要是由于一些腐蝕性氣體或者液體等引起化學(xué)腐蝕，齒輪的咬合是發(fā)生電火花或者電弧引起機械電蝕。（2）齒面膠合。風電機組傳動系統(tǒng)中的齒輪高速運轉(zhuǎn)，如果齒輪箱中的潤滑環(huán)境較差，很可能引起齒輪中間油膜消失，齒輪間的高溫造成齒輪面發(fā)生熔焊。（3）齒輪變形。齒輪的變形主要是指塑性變形問題，齒輪箱的齒輪長時間處于重載工作狀態(tài)時，齒輪承受的載荷消失之后恢復(fù)形變，從而發(fā)生塑性形變[3]。

2.1.2 齒輪振動管信號調(diào)制。風機傳動系統(tǒng)齒輪箱故障多為齒輪電蝕、齒輪折斷等故障，這些故障均會引起周期性脈沖沖擊，振動信號會出現(xiàn)調(diào)制現(xiàn)象，并且在振動信號頻譜上表現(xiàn)為齒輪咬合頻率、齒輪箱固有振動頻率兩側(cè)分布均勻齒輪故障診斷中，其診斷信號調(diào)解工作顯得尤為重要。如果齒輪箱發(fā)生故障，則在檢測振動頻率譜上包含正常的咬合頻率、倍頻率分量、周期性脈沖引起的調(diào)制。

2.2 滾動軸承故障

2.2.1 滾動軸承故障類型。滾動軸承作為大型傳動系統(tǒng)的重要組成部分，因此滾動軸承故障也是重要的故障源。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計旋轉(zhuǎn)機械大約有30%都是由于滾動軸承故障引起，感應(yīng)電機故障之中，滾動軸承故障約為電機的40%。風機電阻故障傳動系統(tǒng)之中，軸承的故障率達到20%之多。滾動軸承主要的故障形式為裂紋、腐蝕、斷裂、壓痕以及剝落等問題，故障的發(fā)生位置可能為內(nèi)圈、外圈、滾動、保持架等地方。

2.2.2 滾動軸承故障演化。滾動軸承典型故障的演化過程如圖1所，一般軸承剛剛投入使用之后，可檢測到其振動信號振幅較小，整個頻譜很散亂。

當滾動軸承運行一定的時間之后，振動幅值繼續(xù)維持在一個水平，頻譜相比而言仍然比較單一。隨著軸承使用時間推移，振動會伴隨著噪聲逐漸增大，并且沒有異常音出現(xiàn)，頻譜圖上的故障頻率分量則開始凸顯，此時軸承逐漸進入到故障狀態(tài)。故障預(yù)警初始階段滾動軸承的振動、噪聲、溫度等均在正常范圍內(nèi)，故障頻率雖然出現(xiàn)在超聲段，但是頻譜顯示不夠明顯。二階段軸承的振動幅值、振動速度、溫度、噪聲等均顯著上升，故障頻率譜中顯示更加突出，此階段傳感器可以比較明顯探測出軸承缺陷表面滾動所產(chǎn)生的脈沖。預(yù)警期的后階段，在此階段檢測人員可以通過手摸、耳聽感受故障振動。最后一個演變階段是軸承故障運行階段，此階段中軸承處于失效狀態(tài)，運行的溫度明顯上升，且運行伴有較大的噪聲，振動幅值和振動速度明顯增大。頻譜上振動故障的頻率逐漸消失，故障頻率逐漸被寬帶高頻噪聲所淹沒。

3 風電機組傳動系統(tǒng)維護策略

3.1 齒輪箱維護與保養(yǎng)

齒輪箱維護和保養(yǎng)是風電機組傳統(tǒng)系統(tǒng)維護的重要環(huán)節(jié)，齒輪箱檢查工作主要是對齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行一系列監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)齒輪箱中可能存在著的問題，然后根據(jù)實際情況進行處理。齒輪箱中存在著油位泄露情況，齒輪箱是否完整或者油量不足將會直接影響風電機組傳動運行。齒輪箱中油量不足會導(dǎo)致齒輪間摩擦力增大，齒輪帶壓力增加，會導(dǎo)致齒面磨損進而影響齒輪箱中傳輸作用。對齒輪箱進行維護，必須對齒輪箱的彈性系統(tǒng)進行檢查，及時更換或者維修，一旦發(fā)現(xiàn)問題就應(yīng)及時進行更換，避免齒輪停止運動。

3.2 滾動軸維護和保養(yǎng)

一般軸承運轉(zhuǎn)不正常通常表現(xiàn)為軸承過熱、噪聲大、振動、軸承軸上松動、機械性能不達標、更換頻率高等問題。軸承存在著不同程度的損壞，軸承過熱通常是由于接觸型摩擦油封太緊，可以采取更換接觸型的油封，并潤滑油封表面。軸承箱內(nèi)孔不圓、軸承發(fā)生扭曲變形、箱孔內(nèi)徑過小或者支撐面不平均會導(dǎo)致軸承過熱，必須維護中檢查軸承箱、內(nèi)孔，調(diào)整底座片分布情況。由于軸承的發(fā)熱量和排熱量不穩(wěn)定，通常滾動軸承的運轉(zhuǎn)初溫速度會快速上升，達到正常狀態(tài)不太穩(wěn)定。溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)的時候，由于滾動軸承的發(fā)熱量、冷卻面積、軸承等熱容量、潤滑油量以及周圍溫度不同而不同。

4 結(jié)束語

風力發(fā)電逐步成熟，將為全球經(jīng)濟發(fā)展做出重要貢獻。文章針對風電機組傳動系統(tǒng)的維護和故障診斷方法進行論述，通過風電機組傳動故障診斷技術(shù)、診斷類型和方法以及風電機組的養(yǎng)護策略進行研究，希望能夠提升風電機組故障處理能力，為提升風電發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障。

參考文獻

[1]張照煌，丁顯，劉曼，等.基于小波變換的風電機組傳動系統(tǒng)故障診斷與分析[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2011，19（S1）：210-218.

[2]馬婧華，湯寶平，韓延.風電機組傳動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2015，38（01）：37-44.

[3]申戩林，王靈梅，郭東杰，等.基于改進小波包與包絡(luò)譜的風電機組傳動系統(tǒng)的故障診斷方法研究[J].太陽能學(xué)報，2014，35（09）：1771-1777.