張明輝

摘 要：當前隨著環(huán)境保護的呼聲日益高漲，對自然資源的利用，運用風能、太陽能等進行能源可再生利用成為熱門話題。對風力發(fā)電機的維護和運營，通過有效的控制管理，在發(fā)電質(zhì)量上加以提升，需要不斷提高風力發(fā)電機的功能性能。本文圍繞風力發(fā)電機的故障檢修展開論述，期望能夠為可再生能源的利用提供借鑒。在提高風電發(fā)電機的效益上，進行了眾多的實踐和論證，這也成為當前理論界的熱點話題。

關鍵詞：風力發(fā)電機 故障檢修 故障處理

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0132-02

利用風力發(fā)電機進行發(fā)電，就能夠為工業(yè)企業(yè)和民用提供大量的可再生能源，是非常行之有效的。綠色能源制造方式眾多，但是在日常使用中，能夠真正產(chǎn)生效益的，只有風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、光伏發(fā)電等方式。以風力發(fā)電機為例，如果對風力發(fā)電機缺乏必要的管理，由于設備的精密性較高，受到各方因素的影響會導致風力發(fā)動機發(fā)生故障，繼而產(chǎn)生質(zhì)量問題。在對風力發(fā)電機故障原因基礎上進行分析，采用相應的技術手段將故障處理好，做好相應的維護工作，能夠保障風力發(fā)動機正常運行。這對于經(jīng)濟建設和企業(yè)的運營是非常有必要的。

值得注意的是，由于風力發(fā)電機的維護成本較高，而且一般處于較為偏遠的地區(qū)，環(huán)境惡劣使得機組維護工作困難較大，在如何降低成本，提高風電發(fā)電機的效益上，進行了眾多的實踐和論證，這也成為當前理論界的熱點話題。

1 風力發(fā)電機概述

風力發(fā)電機是將風能通過電力設備的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的設備，在當前社會和經(jīng)濟領域得到廣泛應用。從當前我國的風力發(fā)電機的發(fā)展情況來看，為了適應社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要，在風力發(fā)電的建設規(guī)模上，不斷地進行風力發(fā)電的技術研究，就如何進行電能轉(zhuǎn)換，經(jīng)過理論界和實際運用的驗證，得到了大量的研究成果。在對故障問題和發(fā)生原因進行分析的過程中，得到了相應的技術手段以及故障處理的策略[1]。

風力發(fā)電機采用機械功帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的原理，是一種交流電的轉(zhuǎn)換中將風能轉(zhuǎn)換為機械功的電力設備。風力發(fā)電機一般包括了塔架風輪發(fā)電機調(diào)相器儲能裝置等構(gòu)件，其工作原理相對簡單，當風能以太陽為熱源傳送到地面的時候，風輪在風力的作用下，能夠通過旋轉(zhuǎn)將動能轉(zhuǎn)化為機械能。這是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)電設備。當前由于能源緊張，人們對于礦物能源的供應不穩(wěn)定有了深切的認識，開始尋求清潔的可再生能源過程中，于是發(fā)現(xiàn)了風能就是一種非常好的無污染的自然資源。

在風能轉(zhuǎn)換上以太陽為熱源，以大氣為功的介質(zhì)，將自然資源加以利用。這是風力發(fā)電機作為電源的可再生利用所得到的很有效的結(jié)果。利用風力帶動風車，然后通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度進行提升，最后采用發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機頭和具有科技含量的風力發(fā)電機充電器等進行風力發(fā)電。風力發(fā)電機由于風量不穩(wěn)定，因此其輸出的電源為交流電。通過輸出之后，在充電器、整流電器充電的過程中，實現(xiàn)了風能發(fā)電器的電能轉(zhuǎn)化，其機械連接和功率傳播原理是對軸向和角度進行偏移的調(diào)整，將萬能彈性聯(lián)軸和高速軸加以連接，通過齒輪箱將轉(zhuǎn)距傳遞到發(fā)動機上[2]。

在轉(zhuǎn)動的過程中，阻止機械裝置的過載，將直驅(qū)型風機槳葉通過齒輪箱與電機相連。發(fā)電機的結(jié)構(gòu)主要包括了機艙轉(zhuǎn)子葉片中心低速軸齒輪箱發(fā)電機電子控制器冷卻裝置塔以及充電設備等。以上結(jié)構(gòu)，經(jīng)過不斷的研發(fā)，在當前的風力發(fā)電機上已經(jīng)形成了多種類型，例如水平軸和垂直軸風力發(fā)電機。目前國外發(fā)達國家在進行風力發(fā)電機的研發(fā)上已經(jīng)擁有了很好的成果。風力發(fā)電機能夠產(chǎn)生維護簡單的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，在水平軸上實現(xiàn)新型風力發(fā)電。

目前最大功率是我國生產(chǎn)的50kW垂直軸風力發(fā)電，還有日本的最大功率也已經(jīng)達到了30kW。通過大型垂直軸風力發(fā)電機的制造，風力發(fā)電機已經(jīng)開始成為世界新能源的主力軍。

2 風力發(fā)電機常見故障及發(fā)生原因

（1）風力發(fā)動機常見故障之一就是風輪轉(zhuǎn)動時，異響較大。在故障發(fā)生之后出現(xiàn)了機艙罩松動和葉片開裂的情況。這是由于風輪軸承的底座出現(xiàn)了損壞。在齒輪箱軸承損壞和增速器損壞狀態(tài)下，風力發(fā)電機的受力情況出現(xiàn)了損傷，葉片受到?jīng)_擊力度越來越大，槳葉轉(zhuǎn)速受到影響，剛性鏈接的主輪齒輪箱、發(fā)電機等相繼出現(xiàn)故障。對于這一故障進行處理，應更換軸承，對軸承損壞部分進行加固處理，或者是直接予以更換。對機艙罩的螺栓，采用固定螺栓的方式調(diào)整風輪軸和增速器，并且將剎車片的間隙加以重新固定。在增速器的安裝上，將螺栓進行牢固緊固，如果軸承也發(fā)生了損壞，則需要進行更換[3]。

（2）風力發(fā)電機的故障，還包括了風輪達不到額定轉(zhuǎn)速，使得風速達不到額定風速。這種故障產(chǎn)生的原因可能是由于剎車片失靈，導致了彈簧失效，發(fā)電機轉(zhuǎn)子和定子不斷地接觸摩擦，造成了增速器軸承和風輪軸承的損壞，便將軸承損壞之后，同步器也隨之損壞，使得風機調(diào)速受到了阻礙，對這一故障進行處理，應該采取相應的措施。

對于風力發(fā)電機的故障，包括風輪轉(zhuǎn)動時，調(diào)向不靈活，不能調(diào)向的問題，這是由于調(diào)向電機失控或者是帶病運轉(zhuǎn)。在風速機的運轉(zhuǎn)過程中，調(diào)向轉(zhuǎn)盤軸承上潤滑不良阻力太大，則會導致風輪軸承座松動或軸承損壞，這時微機顯示數(shù)據(jù)有誤，在調(diào)速油缸上，液壓管路有器密封圈發(fā)生了磨損，此時如果進行停機修理，再需要檢查轉(zhuǎn)盤軸承，應進行油封的更換，拆下機艙之后，轉(zhuǎn)盤軸承經(jīng)過大修之后，再檢查微機的芯片，對于程序進行檢查，包括磁力起動器放大器等，如果是芯片出現(xiàn)了故障，則應該予以更換。

啟動電機，更換芯片之后就應該能夠使電機軸承順利運行。如果是程序有誤，則輸入正常程序啟動期，此時在更換之后，傳感器就會能夠進行正常運轉(zhuǎn)，拆下葉片，更換軸件等，再重新檢查微機程序。此時檢查微機的輸出情況，檢查的方式應該進行停機檢查，發(fā)電機定子繞組短路，或者是出現(xiàn)帶發(fā)電機正常發(fā)電之后，再進行線路的觸發(fā)，可以將發(fā)電機進行傳子的更換，檢查和排除故障，增加勵磁電流調(diào)整，刷握彈簧，消除跳動，更換整流管濾波電容，減輕軸承的負荷，進行發(fā)動機的啟動。啟動后檢查空氣是否流通，轉(zhuǎn)盤上是否有正常間隙較小的情況。檢查無誤，擰緊地腳螺母。

（3）驅(qū)動系統(tǒng)進行卡滯現(xiàn)象的調(diào)整，將風向標進行風向的調(diào)整之后，在液壓驅(qū)動出現(xiàn)堵塞不通的情況下，使用更換風電機軸承的方法，拆下轉(zhuǎn)子進行更換和矯正，將剎車片間隙進行合適距離的調(diào)整之后，排除控制系統(tǒng)故障，檢查速度傳感器，更換軸承以及加速器，視驅(qū)動的故障情況進行更換。

（4）如果發(fā)生發(fā)電機軸承彎曲，則拆下轉(zhuǎn)子進行直接的校正。風力發(fā)電機出現(xiàn)的故障之一，還有偏航不靈或不能偏航，如果剎車片阻尼過大，電控失控等問題導致微機指令可能會發(fā)生失靈，對這一故障進行處理，應該檢查程序是否正常。偏航電機應該給予線路適當調(diào)整，再重新進行偏航電機電控設備的啟動之后，避免短路和斷路，則應該對轉(zhuǎn)盤軸承的塵土和油漬進行清洗，并更換轉(zhuǎn)盤軸承壞掉的油封再進行徹底檢修。所有的轉(zhuǎn)盤軸承發(fā)現(xiàn)有損壞的，立即進行更換，并將所有的潤滑油加以更換，同時查看偏航控制模板，檢驗程序是否正常，對于程序已經(jīng)有誤的要進行更換。

（5）還有一種故障是發(fā)電機不能正常發(fā)電，這是由于電刷與滑環(huán)之間出現(xiàn)了故障，勵磁發(fā)電機轉(zhuǎn)組繞組線路出現(xiàn)了斷路和短路，其他線路部分的分段器，如發(fā)電機定子繞組線和直流發(fā)電機定子轉(zhuǎn)子輸出，在勵磁路沒有接通的情況下，發(fā)生了燒壞，表現(xiàn)為短路連接的部分出現(xiàn)了晶閘管不能正常工作的情況。對于這部分故障，應在等待發(fā)電機正常發(fā)電的過程中，檢察表面彈簧，找到損壞的地方，并進行更換，重新安裝電機定子，對繞組重新下線，重新進行銅頭的焊接。排除了故障之后，重新啟動發(fā)電機。在發(fā)電機的電壓不穩(wěn)的狀態(tài)下，對發(fā)電機勵磁電流異常的情況進行檢查。

（6）電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，往往是與電發(fā)電機輸出線沒有連接好有直接關系。對這一故障進行處理，應將電刷跳動進行檢查，及時匯報電網(wǎng)調(diào)度情況，更換已經(jīng)磨損的電刷。當出現(xiàn)電壓電網(wǎng)不穩(wěn)的時候，修復變頻器程序，將異常的變頻器的模塊加以更換，檢查變頻器及輸出電流是否正常，調(diào)整碳刷位置，進行風力發(fā)電機的更換，驅(qū)動電機損壞的應及時進行處理，檢查驅(qū)動電機供電電壓，檢查變壓系統(tǒng)控制模塊，在電壓和信號正常的情況下進行檢驗。

檢查變槳系統(tǒng)傳動齒輪和軸承的磨損情況，對變槳傳動鏈零部件進行更換。發(fā)現(xiàn)有供電組件出現(xiàn)問題的時候，應該對供電電壓是否正常進行檢驗。再就是發(fā)電機過熱和發(fā)電機上振動等原因。對于這部分故障，應該檢查發(fā)電機軸承的磨損情況，減輕負荷更換軸承，同時對冷卻空氣不流通的情況通過清洗通風管道加以解決。調(diào)整轉(zhuǎn)盤上的間隙，將風輪軸座更換，并將軸承的損壞部分加以更換。對于震動和頻繁晃動的原因，應進行運行標準的檢查，利用液壓扳手對軸承上的螺栓進行緊固。

3 結(jié)語

經(jīng)濟快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源危機問題不斷涌現(xiàn)，各國都對如何利用可再生能源進行可持續(xù)發(fā)展予以重視。隨著綠色經(jīng)濟、零排放的模式不斷演進，在綠色能源中加以利用和研發(fā)，例如將風能等作為綠色能源的重要來源，進行技術研發(fā)，已經(jīng)取得了很多的成果。例如大型風電發(fā)電設備，在工業(yè)企業(yè)用電上給予了更多的支持。風力發(fā)電機在運行的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)問題可能造成經(jīng)濟損失，并且威脅人的安全。因此對于安全隱患必須進行及時的檢修和處理，采用相應的故障處理辦法和運維模式進行維護，保障風力發(fā)電機的正常運行。

參考文獻

[1] 風力發(fā)電機組故障電壓穿越能力測試規(guī)程：GB/T 36995-2018[S].2018.

[2] 趙慧嫻.風力發(fā)電機故障監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集單元的設計[J].價值工程，2018，37（32）：121-123.

[3] 袁文佳.風力發(fā)電機組故障診斷與預測技術研究綜述[J].建筑工程技術與設計，2018（29）：717.