基于双馈风力发电机组大部件损坏原因及预防措施

基于双馈风力发电机组大部件损坏原因及预防措施

田野

（吉林中电投新能源有限公司）

摘要：双馈风力发电机组是大型风电机组的重要组成部分，本文通过吉林某风电场双馈异步发电机，发电机、齿轮箱大部件故障损坏原因，通过技术监督手段如何避免大部件损坏，对双馈风力发电机组的稳定运行起到重要意义。

关键词：双馈风力发电机组；发电机；齿轮箱；损坏原因；预防措施

DamageCausesandPreventiveMeasuresofLargeComponentsbasedonDoublyFedWindTurbine

TianYe

JilinCLPnewenergyCo.Ltd.

Abstract：Doublefedwindturbineisanimportantpartofthelarge-scalewindturbine，theJilinwindfarmforadoublyfedinductiongenerator，thedamagereasonoflargepartsofgearboxfaultofgenerator，andhowtoavoidlargecomponentdamagethroughtechnicalmeansofsupervision，andstableoperationofthedoublyfedwindturbinegeneratorsystemplaysanimportantsignificance.

Keywords：DoublyFedWindTurbine；Generator；Gearbox；Causeofdamage；Preventivemeasures

0引言

随着变桨控制技术和变频器的发展，大型风电机组发设备中的“双馈发电机”成为了典型应用，并且越来越流行，这种技术可以使风电机组发电机在相对宽广的速度范围内运行[1]。风力发电机组工作环境恶劣，对机组可靠性要求很高，双馈风力发电机组采用叶轮+齿轮箱+发电机的传动链结构简单，各类载荷分配合理，整体质量可靠性高。双馈风力发电机组实际运行中，发电机、齿轮箱是故障率较高的大部件[2]。

风力发电机组安装位置在山地、海滩、隔壁等风速大地区，交通不便，环境温度偏差大、气候恶劣，齿轮箱、发电机安装在塔顶的机舱内，维修十分困难，故保证使用寿命显得尤为重要。本文阐述了大部件损坏的原因，同时介绍了如何预防大部件的损坏。

1齿轮箱损坏分析

某风电场安装有某厂家1.5MW双馈风力发电机组33台，叶轮直径77m，2010年完成调试并网发电运行，齿轮箱平均已运行6年，齿轮箱油耐磨性能下降，在特殊工况下会产生机械疲劳磨损；由于齿轮箱内长期磨损的铁屑和杂质沉淀过多，对齿轮面产生磨损，堵塞过滤器或冷却器导致油液循环不畅、流量过小，失去了强制润滑效果从而产生磨损；在风机传动链各部位的轴承发生故障时，所产生的振动对齿轮箱造成影响，加快了机械部件的磨损速度；机舱内加热系统的设计缺陷，存在安全隐患及加热效果差，冬季，机舱内温度偏低，齿轮箱油粘度过高，润滑效果不佳；齿轮箱出厂时材质不合格，齿面硬度不够，渗碳齿轮的渗碳层深较浅，加工精度不够，齿面粗糙度差；高速、重载导致齿面承载过高的接触应力，疲劳裂纹扩展形成剥落。

2齿轮箱损坏预防措施

针对上述问题，加强齿轮箱润滑油化学监督，对齿轮箱润滑油逐台进行检验，检测率达100%。对检测不合格油脂进行更换；使用内窥镜对齿轮箱内各部位进行检查，分析齿轮磨损情况，对有异常的齿轮箱制定整改措施。对低速端磨损严重的齿轮箱进行下架技改，对高速端断齿齿轮箱进行塔上更换高速输出轴系；测试润滑油循环系统良好性，工作状态正常，定期更换齿轮箱滤芯，发现有铁屑，立即对齿轮箱内部排查；结合机组定期维护项目，对齿轮箱冷却器散热片进行清洗，保证散热系统能够达到良好的效果。研究合理方案，针对齿轮箱高温限负荷的问题要进行技术改造，保证机组在正常工作状态下运行；在运行中加强对风机监控系统监视，如系统报出齿轮箱油位低或齿轮箱油压低等故障报警时，禁止远程复位启机，第一时间安排检修人员到现场确认，及时采取措施，防止设备损坏程度扩大。

3发电机损坏分析

该机型所使用的发电机转子绕组为散线绕组，在转子高速转动时容易发生断股现象造成转子开路故障，同时绕组之间过于紧密，不利于转子散热，且工艺水平不达标。发电机前后端盖为非绝缘端盖，无法有效克服轴电流对轴承的损坏，轴电流高，对轴承造成电蚀，导致振动，使转子部分匝间绝缘垫片位移，将转子通风孔局部堵塞，使转子绕组绝缘过热老化，造成转子绕组与铁芯绝缘破坏[3]。

4发电机损坏预防措施

针对上述问题，通过技术手段针对发电机转子空心轴进行技改，使转子在高速旋转时，避免离心力的发生，避免转子与外引线的连接处损坏放电；对发电机定、转子引出线进行绝缘检查，防止绝缘外皮老化，导致发电机接地缺陷；定期使用手持式震动测试仪测试发电机震动情况，对震动大的发电机进行更换轴承工作；开展预防性试验工作，结合精细化检修对发电机直流电阻、交流耐压等项目进行预试，根据检测分析结果制定状态检修计划。

5结论

随着风电发电技术的成熟，风力发电应用越来越广泛，大部件的损坏也是逐年增加，通过科学的手段进行分析，并通过相关技术手段及切实可行的预防措施，降低大部件损坏几率，延长大部件寿命。

参考文献：

[1]Gerwin，Preisinger.SKF大型混合陶瓷深沟球轴承——风力发电机的可靠解决方案[J].电机与控制应用，2008，35（12）：54-57.

[2]姚建忠，寇生中.风力发电机组叶片关键技术的发展概述[J].机械制造，2012，50（8）：45-49.

[3]曹雪冬，刘丽.发电机转子接地分析和处理[J].科技创新与应用，2012（16）：96-97.

作者简介：

田野，1987年出生，男，吉林白城人，2010年毕业于长春工程学院，机电工程学院机械电子工程专业，从事电力生产技术管理工作。