趙朋偉

摘要：本文主要對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的三種維修方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析，通過(guò)分析證明通過(guò)在線檢測(cè)進(jìn)行維修的方式更為經(jīng)濟(jì)。對(duì)如何處理風(fēng)葉機(jī)片故障的機(jī)理進(jìn)行分析，并建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：海上機(jī)組風(fēng)電機(jī)組維修

1風(fēng)電機(jī)組維修方案

風(fēng)電場(chǎng)的維護(hù)方案主要三種：定期維護(hù)、停機(jī)維護(hù)、狀態(tài)檢測(cè)。其中定期維護(hù)就是在每個(gè)固定的時(shí)間段都要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行檢查和維護(hù)，這種維護(hù)是周期性的，周期時(shí)間要根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的壽命而定。其優(yōu)點(diǎn)是：大大的降低停機(jī)率、有計(jì)劃的進(jìn)行維修、方便配件的補(bǔ)給。不足是，這種維修方案，只能到了維修的時(shí)間才能維修，如果在不是維修的時(shí)間風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障或者疲勞，就會(huì)影響到風(fēng)電機(jī)組的使用。對(duì)于海上風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，這種方式并不適合。

風(fēng)電機(jī)組很少會(huì)進(jìn)行停機(jī)檢修，除非風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)出現(xiàn)重大的故障，才會(huì)進(jìn)行停機(jī)維修。這種維修方式的缺點(diǎn)是：風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生重大故障所導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)很大，維修所需要的時(shí)間也很長(zhǎng)；無(wú)法根據(jù)維修計(jì)劃維修；配件供給會(huì)復(fù)雜一些，時(shí)間長(zhǎng)。另外由于海上天氣變幻莫測(cè)，很難對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行及時(shí)維修，導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)，產(chǎn)生十分巨大的電力損失。所以這種方案對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，也不是合適的維修方式。

狀態(tài)檢測(cè)就是對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)設(shè)備發(fā)出的各種信號(hào)實(shí)時(shí)進(jìn)行分析，根據(jù)分析的結(jié)果判定系統(tǒng)是出現(xiàn)故障，這種維修方式可以很好的確保設(shè)備在既定的疲勞和磨損范圍內(nèi)進(jìn)行工作，一旦風(fēng)電機(jī)組達(dá)到疲勞狀態(tài)就會(huì)被更換。這種維修方式的優(yōu)點(diǎn)是：風(fēng)電機(jī)組的的各個(gè)部件得到最大化的利用，有效的降低停機(jī)率，有效的執(zhí)行檢修方案，配件的補(bǔ)給也十分方便。但其也存在缺點(diǎn)，對(duì)部件的剩余使用壽命需要確切的信息，對(duì)檢修的軟件和硬件要求也高。

下圖為三種維修方案的對(duì)比：

2風(fēng)電機(jī)組易損部件

容易受損的部件主要有：葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)等。

在對(duì)海上機(jī)電組進(jìn)行故障分析的時(shí)候，齒輪箱是首要，然后是發(fā)電機(jī)。海上機(jī)組機(jī)組多陸地機(jī)組根據(jù)海上的天氣改造的，所以并不是完全適合海洋環(huán)境的機(jī)組。

3、故障原理

3.1風(fēng)機(jī)葉片

3.1.1葉片表面粗糙度

在長(zhǎng)時(shí)間的旋轉(zhuǎn)之后，葉片表面會(huì)有積土和昆蟲(chóng)的尸體，進(jìn)而變得粗糙；油漆干裂、結(jié)冰等增加葉片表面粗糙度。這會(huì)葉片的空氣場(chǎng)造成破壞，減少電力輸出，長(zhǎng)時(shí)間來(lái)說(shuō)，這種影響會(huì)越來(lái)越大。

3.12葉片不平衡。

由于旋轉(zhuǎn)葉片不平衡會(huì)使葉輪產(chǎn)生震動(dòng)，風(fēng)機(jī)被破壞的幾率會(huì)增加。下圖為三葉片風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)化圖：

假設(shè)旋轉(zhuǎn)速度為：ω，距中心r葉素的質(zhì)量為m，那么離心力就是：

Fc=mac （1）

（2）

如果轉(zhuǎn)速一樣，在平衡條件下，三葉風(fēng)片質(zhì)量滿(mǎn)足關(guān)系如下：

m1r1=m2r2=m3r3 FC1→FC2→FC3→FC1+FC2FC3 （3）

從（3）可知，當(dāng)質(zhì)量平衡的時(shí)候，每個(gè)葉片的離心力是相等的，矢量為0.如果mi和ri產(chǎn)生變化，i=1，2，3，，那風(fēng)機(jī)葉輪的質(zhì)量就會(huì)不平衡。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因有多種，比如葉片被腐蝕等。另外，如果葉片內(nèi)部產(chǎn)生松動(dòng)，也會(huì)使質(zhì)量失衡。

3.1.3空氣動(dòng)力場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)

變槳距風(fēng)機(jī)在安裝產(chǎn)生誤差使葉片攻角不同也會(huì)的失衡，也有可能會(huì)出現(xiàn)空氣動(dòng)力場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)。誤差和運(yùn)行產(chǎn)生的力場(chǎng)不平衡也會(huì)使葉輪震動(dòng)，增加風(fēng)電機(jī)產(chǎn)生故障的概率。

3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障

導(dǎo)致起軸故障的原因有很多，主要有以下幾種：負(fù)荷下工作、扭矩超負(fù)荷、材料出現(xiàn)問(wèn)題、在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中被損壞等等。

這些因素產(chǎn)生的不平衡，可以用電渦流傳感器檢測(cè)，檢測(cè)出軸心的軌跡，以及移動(dòng)位置，出現(xiàn)這種故障的特征為頻率為兩倍頻率。

3.3滾動(dòng)軸承故障

如果風(fēng)電機(jī)組的齒輪箱和發(fā)電機(jī)里有滾動(dòng)軸承的時(shí)候，就一定要對(duì)滾動(dòng)軸承這種經(jīng)常會(huì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析，方便后期更好的處理這種故障和進(jìn)行維護(hù)，下表是軸承常見(jiàn)故障列表，以及出現(xiàn)故障的原因和后果。

3.4齒輪故障

因?yàn)楹Ｉ系臍夂蚝铜h(huán)境跟陸地有很大的差別，而海上風(fēng)電機(jī)組多是根據(jù)陸地機(jī)組進(jìn)行改變，因此風(fēng)電機(jī)組的齒輪也是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障的部件，導(dǎo)致齒輪裝置經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生故障的原因如下表：

4結(jié)論

本文對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組主要機(jī)械故障的機(jī)理以及維修的方案進(jìn)行了分析比較，通過(guò)分析比較證明采用狀態(tài)檢測(cè)的方式，可以有效的及時(shí)發(fā)現(xiàn)海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的故障，并可以及時(shí)對(duì)這些故障進(jìn)行維修，大大的降低了風(fēng)電機(jī)組維護(hù)的費(fèi)用，確保風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行，使海上風(fēng)電機(jī)組檢測(cè)、維修、運(yùn)行更加的安全和經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]任臘春，張禮達(dá).基于模糊理論的風(fēng)力機(jī)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)構(gòu)建[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù).2007（05）endprint