关于风力发电机组发电机日常维护及问题处理探讨车成雨

关于风力发电机组发电机日常维护及问题处理探讨车成雨

车成雨

（国电联合动力技术（保定）有限公司河北省保定市071051）

摘要：风力发电机是风力发电机组中将机械能转化为电能的装置,它不仅直接影响到输出电能的质量和效率,而且也影响到整个风电转换系统的性能。因此,对风力发电机进行日常维护和常见故障处理就显得极为重要。在常用并网型风力发电机组中发电机有三种形式:一是定浆距失速型发电机组,主要的功率输出单元为双速双绕组异步发电机;二是变浆变速恒频双馈发电机组,主要的功率输出单元为双馈异步发电机;三是变浆变速恒频直驱发电机组,主要的功率输出单元为永磁或电励磁同步发电机。尽管发电机的形式不同,但对其日常维护和常见故障处理却大致相同。本文从发电机几个关键部位的日常维护方式进行了阐述，并提出了常见问题的处理方案。

关键词：风力；发电机；维护；问题处理

一、日常巡检

在巡检前,风场巡检人员应认真阅读用户手册,了解电机的种类、各种标识及基本工作原理并进行必要的培训。巡检时,应注意检查发电机全部螺栓是否紧固,检查绝缘电阻是否满足要求,转动部件周围应有保护装置,通风罩上不要放置任何物体,避免因接触造成事故。开机工作时,检查旋转方向、轴承温度、轴承异音、旋转的平稳度以及达到轴承温度的稳定状态时间。若发现功率输入增大、温度升高、振动加剧、有异常声音和气味、监控系统反映异常等,要按照用户手册规程,立即关断电源并通知有关维护人员进行处理。

二、轴承的维护和润滑

不同形式的风力发电机,其轴承的类型也不同。如笼型电机两端均采用非绝缘深沟球轴承,双馈电机两端均采用绝缘深沟球轴承。常见的永磁同步发电机有内转子和外转子两种方式,又因转子与风轮或齿轮箱连接方式不同,所以轴承也各不相同。这里仅以深沟球轴承为例加以说明。深沟球轴承分别装配于机座两端前后端盖的轴承室内,轴承盖中设迷宫式油封或有甩油杯,将多余的油脂从轴承盖中甩出。轴承盖底部开口,装配泄油口和集油器。传动端为定位轴承,非传动端为游动轴承,装配预紧力弹簧,使轴向压紧,这样可以保证轴承能够低噪音运行。定位轴承的位置保证其能承受来自于电机的轴向和径向力,不能承受附加的外部轴向力。前后两端盖均装配有锥型润滑油嘴或自动注油器,用于加注油脂。

一般风力发电机轴承设计寿命为20年,平均维护间隔时间为6个月。一般情况下轴承转动灵活无异音,温升平缓。如果发现轴承转动时有异响或轴承温升突然快速升高,应及时找出原因并进行处理。一般原因有加油过多或过少、油质不纯或变质、轴承径向游隙太小、轴承窜油、轴承质量不良,油封摩擦以及内部不干净，或轴承已有磨损等。应及早按用户手册要求处置,以免使问题扩大化。

为保证轴承的使用寿命,要求对轴承进行定期润滑。电机长期存放重新启用时,应进行轴承润滑检查。如有轻微漏油,应查找原因及时补充润滑脂。特别注意严格保证润滑脂的清洁,每加一次新油脂后,在最初工作的一小段时间内轴承温度会稍高,继续运行一段时间后将恢复正常。加注润滑脂时使用的工具、润滑脂的牌号、加注周期、数量、自动注油器油脂的补充、罐和电池的更换及废油从集油器中排除等都应按照用户手册的要求进行。如果在塔架上更换轴承,要用乙醚等溶剂彻底清除轴承室内的旧油,重新按出厂要求加油。

电机轴承润滑方式有手动和自动注油两种。手动注油是定期使用油枪通过位于前后端盖上方的注油管将油脂加入。自动注油是通过安装在发电机上的自动注油器，按照设定的时间间隔自动将油脂加入发电机前后轴承，应定期向自动注油器的油箱补充洁净的油脂，并检查润滑线路是否存在破损隐患及所有润滑点是否能得到润滑。加入的新油脂要求清洁且其牌号要与电机铭牌所标注的一致，并定期清理轴承下方的集油器中的废油。

三、滑环、电刷和刷握的维护

滑环室安装在电机外部的非传动端,防护等级IP23,滑环室用一个单独的通风风扇冷却或从冷却风电机组分流部分风量来冷却。滑环装配在转轴上,可方便地拆卸。滑环由三个绝缘滑环和一个没有绝缘的轴接地滑环组成。打开滑环室侧盖,可方便维护电刷、刷握和滑环。过滤器与滑环室下方用软管相连,滑环室空气经过滤器后,使大部分碳粉沉积在过滤器毛毯上,过滤后的空气排出机舱,一般过滤器应每年更换一次。

（一）碳粉的清理

由于滑环表面粗糙、毛刺和锈蚀以及电刷本身的质量或其它问题造成电刷磨损严重,其粉末称之为碳粉。尽管有通风,但碳粉还会在滑环室内各部件上产生一定堆积,特别是滑环相间绝缘体表面粗糙时,易积碳导致绝缘电阻减小对地或滑环相间出现爬电现象。因此,应定期（一般每半年一次）打开滑环室侧盖,检查或更换电刷和滑环时应将滑环室内及各部件上的碳粉、尘垢和污浊进行清洁。

（二）滑环的维护

滑环是电刷的接触面,正常运行时会留下电刷的刷痕,滑环的表面质量反映出电刷的运行特性。一般在更换电刷时,在电机静止状态下,用软刷仔细清洁滑环的槽和中间的空间,用不带纤维的软布或沾湿丙酮,清洁所有部件,用工业真空吸尘器彻底清洁滑环室,然后用兆欧表测量,滑环的绝缘电阻应大于500MΩ。

目测滑环表面,如果表面粗糙、有毛刺和锈蚀,或滑环的径向跳动超差(一般不大于0.05mm),则要求重新磨滑环;如果表面有烧结点、大面积烧伤或烧痕,或滑环的径向跳动超差,则必须用专业的与滑环的实际弯曲面一致的研磨工具重磨滑环,重磨时尽可能不要磨掉光泽层,光泽层可使电刷接触良好。修磨时要注意不要超过用户手册规定的滑环最小直径。

（三）电刷的维护

电刷要定期检查和更换。不同的产品检查和更换周期也有所差别，一般电刷的检查周期为6个月，更换周期为12个月,或在电刷监控系统反馈下进行电刷维护。在电机静止时打开滑环室侧盖,检查电刷状态,逐个取下,检查电刷的摩擦面是否光滑。为了更好地判断电刷的状况,应同时检查滑环的状况。若检查主碳刷有损坏、损耗殆尽或达到更换周期的，需一次性更换全部主电刷，且应与旧电刷保持相同型号规格。

（四）通风冷却系统的维护

一般发电机空冷却器放置在电机上方,由前端或上方的小通风电机驱动。电机工作时,冷却器开启,电机内部通过转子风扇转动形成内循环风路,将热空气送到电机上方冷却器的散热器管路外壁上,管路外壁吸收电机内部热量,散热器的两个轴流风扇从机舱内部吸入冷空气并使之仅通过散热器管路内壁,形成独立于电机外部的风路,把管路外壁吸收的电机热量带走,从而不断地冷却电机。有些电机空冷器部分空间与滑环室相连,使部分冷却风通过空冷器管道进入滑环室冷却滑环,并经过滤器将碳粉过滤后吹出。有些电机滑环室内非传动端轴上安装风扇,冷却风由周围环境吸入经滑环室通过过滤器吹出机舱。日常维护时应定期检查小通风电机接线是否松动,轴承是否正常,确保滑环室通风冷却的正常运行。

四、结论

加强对风电设备的日常维护和管理,是风电场减小维修费用、降低风力发电成本的有效手段,也是增加企业竞争力、加快风电设备国产化和促进风电事业发展的重要手段。

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