王曉宇

摘要：習近平主席曾在十九大報告中指出，中國的經(jīng)濟建設需堅持“人與自然和諧共生”的原則，早在2005年，其任浙江省委書記時便提出了“綠水青山便是金山銀山”的口號。風力發(fā)電從理論提出至實際應用，就實踐結果來看具有高度的科學性與可行性，因此在我國相當一部分地區(qū)已投入應用。本文筆者就保證風力發(fā)電效率，維護風力發(fā)電機檢測狀態(tài)及其故障診斷技術進行簡要說明。若有不當之處，萬望指正。

關鍵詞：風力發(fā)電機;狀態(tài)監(jiān)測;故障診斷

中圖分類號：TM315

文獻標識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0163—02

1 風力發(fā)電組的常見故障種類及原因分析

風力發(fā)電機的工作原理是將風能轉化為機械功，經(jīng)轉化得到的機械功帶動扇葉旋轉最終輸出交流電。再將其概念擴展一點，風力發(fā)電也可視為太陽能發(fā)電。因為風的產(chǎn)生離不開熱源以及作為介質(zhì)存在的大氣。筆者所任單位的風力發(fā)電機機型為1500KW，是目前我國應用的普遍機型。由于該設備投入使用時間不長，就目前情況來看，并未發(fā)現(xiàn)有任何運行不良的現(xiàn)象。但為做到有備無患仍有必要對風力發(fā)電機常見故障及原因做以下整理：

1.1 風輪

風力發(fā)動機最為明顯的一個故障表現(xiàn)便為風輪運轉伴隨雜音。原因可能為機艙罩、風輪軸承座、增速器、制動器、發(fā)電機松動或軸承、聯(lián)軸器損壞。當聽到風輪發(fā)生異響時應當及時停機檢查，緊固松動的部件或替換掉損害的部件。另一種情況是風輪轉動不平衡，當風輪低速運行時輕微擺動，引起發(fā)電機發(fā)出異響。導致這種情況出現(xiàn)的因素可能有冬季積冰滯留導致葉片失衡，發(fā)電機軸承磨損或松動。

1.2 風輪轉速

風力發(fā)電機實際工作中可能會出現(xiàn)風速達到額定風速范圍以內(nèi)但風輪的轉動卻明顯滯后，風輪運轉過慢導致發(fā)電機的輸出功率減小。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因一般同調(diào)速器、轉子與定子、增速器、剎車以及變槳等部件的工作狀態(tài)有關。檢修人員可從這部分結構人手進行維修工作。

1.3 調(diào)向

調(diào)向的問題主要表現(xiàn)為調(diào)向不靈或無法調(diào)向，由于風力發(fā)電機的一部分由計算機直接控制，當無法調(diào)向時應由相關技術，人員檢驗命令是否正確。當調(diào)向不靈時應當將檢驗重點放在阻尼器、調(diào)向轉盤軸承等與風輪方向有關的構件上。

2 風力發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的基本結構

高精度的現(xiàn)代計算機系統(tǒng)是風力發(fā)電機運行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷主要支撐，作用過程一般分為采集發(fā)電機周圍信號、在線實時監(jiān)測發(fā)電機運行效率并將收集到的信號系統(tǒng)整理分析。風力發(fā)電機的振動頻率、受壓情況以及運行溫度皆反映了該發(fā)電機的運行狀況，將收集到的數(shù)據(jù)與預定數(shù)據(jù)對比能夠客觀反映發(fā)動機可能存在的故障。

信號的收集工作主要由安置在發(fā)動機及其附近的雷達等精密儀器完成，信號收集完畢后傳輸至計算機控制終端，最終由計算機對收集到的信息進行系統(tǒng)的分析與匯報工作。

3 風力發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)主要技術

3.1 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由低壓供電組合構成，主要向風力發(fā)電機輸出電能，由于其內(nèi)部結構尤其精密，因此在機器運作過程中極易發(fā)生故障。一旦電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會影響到整個風力發(fā)電機的信號輸出。一般情況下，目前所發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在電氣系統(tǒng)的故障常見的有電流大小不合適、溫度過高、線路故障等，對于這些問題常采用參數(shù)性能檢測法。也就是說在檢測電氣系統(tǒng)時利用自動化以及計算機探測技術，檢驗電氣系統(tǒng)的輸出電流、工作溫度并將其與預測參數(shù)值相比對，得出直觀的結論后針對性的展開維修工作。

3.2 葉片

葉片是將風能轉化為機械能的重要構件，葉片的設計以及維修直接影響風能的轉換效率，但由于葉片長期暴露于室外不可避免的會受到損害，因此應當對葉片進行定期檢查與修護。風能發(fā)電機的葉片長度一般在四十米左右，材料種類較多，有木頭、金屬、玻璃鋼、高強度塑料等，但用于大型發(fā)電站的扇葉一般選用纖維增強型復合材料。這種材料的顯著特點是體積大，不方便檢查與維修工作的進行。筆者查閱了與葉片維修相關的參考文獻，得出如下結論：葉片常見損傷有開裂、腐蝕等，對其故障檢測常用技術為分析葉片受力情況變化，當有裂縫出現(xiàn)或材料腐蝕時，葉片的承重能力下降，對風能的轉化能力明顯降低，另外一個明顯的反應是其旋轉過程中出現(xiàn)失衡現(xiàn)象或轉速減慢。檢測其受力情況的工具為光纖光柵傳感器，由于其具有對環(huán)境的強烈適應能力，適用于惡劣環(huán)境作業(yè)。

3.3 齒輪箱

齒輪箱是將風能轉化為動能的另一載體，它能夠將風輪在風力作用下產(chǎn)生的動力傳輸至發(fā)電機，并使其得到相應轉速，以此產(chǎn)生電能。齒輪箱同樣屬于精密構件，其內(nèi)部結構復雜稍有查錯就能引起故障發(fā)生，其內(nèi)部灰塵堆積甚至都會影響運行效率，再對齒輪箱檢查維修時應當一再小心。目前常用的齒輪箱檢測技術為溫度測量法或振動測量法，前者是用相關儀器對齒輪箱表面溫度檢測紀律并與常態(tài)作對比，最終得出結論。后者是利用振動測量儀器對齒輪箱的振動頻率檢測記錄。兩者相比較，溫度測量法更為簡單易行且誤差較小，常見于實際工作中。

3.4 發(fā)電機

發(fā)電機是將轉換后得到的電能輸出使用的裝置，是風力發(fā)電的核心構件，保證發(fā)電機的正常運行是保證風力發(fā)電效率的基礎。發(fā)電機通常暴露于電磁環(huán)境中，易出現(xiàn)發(fā)電機過熱、振動頻率過大的問題。對發(fā)電機的檢測需要用到定子電流信號分析方法，通過一系列電流信號對發(fā)動機內(nèi)部工作情況有直觀了解。

4 結束語

綜上所述，風力發(fā)電作為新能源開發(fā)與利用的重要組成部分，長遠來看，發(fā)展勢頭猛烈。風力發(fā)電機是風力發(fā)電的主體，由相當一部分精密構件組成，要想保證風力發(fā)電機的正常運行，盡可能提高風能轉化效率，就應當定期對風力發(fā)電機的構件進行故障排查。排查過程中應選用科學方法減少對元件的物理性損害。

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