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故障处理:风力发电机组故障处理

2020-04-06  来源:中国风力发电网  [已有0人评论]  [有偿投稿]
核心提示:风力发电机组的概述。
中国风力发电网讯:风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,是人类和自然和谐相处、推动经济发展的新能源。随着人们对气候问题重视度的提高,风力发电得以快速发展,特别是印度、中国等发展中的国家。相较于传统的发电方式,风力发电具有发电效率高、环境污染少等优势,不仅符合着国家的发展战略,也保障着人们的生活和工作。合理运用发电技术,规避发电问题,是每位从业者需要关注的问题。下面,笔者从自身经验出发,对风力发电机组的故障处理进行了如下探讨。
1. 风力发电机组的概述
1.1 风力发电机组的构成
风力发电机组是指将其他形式的能源,转变为电能机械设备,由风轮、对风装置、机头座和回转体、调速装置、传动装置、制动器、发电机等设备组成。现阶段,风力发电机组在科技、农业生产、国防等方面都得以广泛应用。发电机形式多样,但其原理都基于电磁力定律、电磁感应定律,因此其构造原则为:用合适的导电材料、导磁材料构成相互感应的电路和磁路,从而产生电磁功率,达到能量转换的效果。
1.2 风力发电机组的工作方式
在风力发电机组发电时,需要保证输出的电频率恒定。这无论是对风光互补发电,还是风机并网发电而言,都是非常必要的。要想保证频率恒定,一方面要保证发电机转速稳定,也就是恒频恒速的运行,因为发电机组经由传动装置运行,所以其必须保持恒定的转速,以免影响风能的转换效率。另一方面,发电机的转动速度随着风速变化,借助其他手段保证电能频率恒定,也就是变速恒频运行。风力发电机组的风能使用系数,和叶尖速比有着直接的关系,存在某些明确的叶尖速比,使CP值最大。因此,在变速恒定运行的情况下,发电机和风力机的转动速度,虽然发生着某种变化,但是并不影响电能的输出频率。
1.3 风力发电的优势
由于风电属于新能源,无论是技术还是成本,都和传统的水电、火电存在巨大差异,因此其要想快速发展,需要政策给予足够的扶持。
分析得知,风力发电具有如下优势:
(1)风是由大气受到太阳辐射引起的空气对流,可以说是太阳能的另外形式。风能是自然界的产物,不需要进行任何加工,也不会污染大气环境,可以直接拿来使用。相较于火力发电,其具备可再生、无污染的优势。
(2)现阶段,风力发电机组已能批量生产,特别是风力发电技术成熟的国家,2MW、5MW这种容量较高的机组,已正式投入运行。相较之下,我国的风力发电发展空间较大。
(3)风力发电占地面积小,建设周期短,成本低,发电量大,可灵活用于不同环境下,不受地形限制。而且,随着科学技术的发展,可实现远程控制。
2.风力发电机组故障分析
2.1 发电机故障
在发电机运行过程,由于各方面的原因,产生各种故障。无论其故障大小,都要采用有效措施消除,并在故障处理前切断机组电源,以免引发安全事故。
分析得知,发电机常见故障包括:
(1)轴承发热或响声不正常。润滑脂过多或不足,轴承磨损烧坏,润滑脂变质或含有异物,轴承内外圈松动等,都会导致轴承出现不正常的响动或发热。
(2)轴承漏油。发生原因和润滑脂稀化,轴承发热,密封件间隙过大或损坏,润滑脂多等相关。
(3)发电机噪声或振动。机组轴向串动,叶片角度不同,机组和发电机共振,安装不牢固,轴承损坏等,导致发电机频繁振动,出现巨大噪声。
(4)发电机失磁。该故障发生后,会降低系统电压和定子电压,升高定子电流。点亮失磁保护动作牌,使无功表指示负值,其他机组勉强动作。
(5)发电机着火。发电机周围有焦味,端部空冷室有火光,發电机差动、接地等保护可能动作。定子铁芯温度升高,表针摆动。
2.2 变桨系统故障
一般来讲,变桨系统故障主要包括这几点:
(1)变桨CANOpen通讯故障。主控和变桨通讯的连接线路为:通讯CM202、太通讯防雷、主控重载、滑环、变桨重载B1、变桨防雷和EPEC控制,只要其中的任何线路或元件出现问题,就会导致整个系统故障。
(2)变桨轴-驱动器故障。变桨驱动器由轴模块、滤模块、电源模块共同组成,常见故障模块为轴模块。
(3)轴-变桨超时故障。分析得知,该故障的发生原因和驱动器输出电压低、电机编码器出现问题、变桨电机自身问题相关。
2.3 变流器系统故障
在变流器系统运行过程中,常见故障主要包括:
(1)变流器CANOpen通讯故障。由于风机主控、控制器通讯中断,导致风机控制器发出变流器通讯故障的警告。分析得知,该故障和通讯线虚接、通讯参数设置错误、串口引脚焊接错误等因素相关。
(2)变流器跳闸。如果变流器风机主控未向变流器发出脱网的指令,而是由控制器直接发出指令,就会在检测到变流器脱网的情况下发出故障跳闸,其原因和变流器侧故障、风机侧故障、外部环境不良相关。
(3)并网超时。当发电机转速超过1250转后,风机主控就会发出指令启动变流器,随后并网闭合开关。通常情况下,并网超时故障由风速不稳、变流器充电回路故障、并网开关故障、功率模块内部故障相等因素所致。
2.4 偏航系统故障
在风力发电机组运行过程中,偏航系统故障是常见现象,主要表现为:
(1)偏航噪音大。在偏航系统运转期间,通常会产生一定的噪音,如果噪音偏大,不但会产生强烈的振动,还会影响整个机组的安全性。该现象的发生和驱动小齿轮、轴承齿圈啮合异常,偏航制动器和制动盘摩擦,机械结构件干扰等因素相关。
(2)偏航减速齿轮箱打齿。现如今,虽然偏航驱动齿轮箱已国产化,产品质量也趋于稳定,但仍有个别发电机存在驱动齿轮箱打齿的现象,发生原因和偏航制动时受外界荷载冲击、齿轮加工或加热产生缺陷、齿轮箱渗漏油相关。
(3)轴承断齿及滚道脱落。受驱动齿轮加工、冲击等因素影响,使偏航轴承齿圈出现缺陷,从而引发断齿、滚道脱落的问题。
(4)制动盘磨损。偏航制动器偏航压力大,长时间磨损使得制动盘不满足制动器需求;制动器摩擦片长时间磨损,导致液压缸和制动器直接接触,造成制动盘严重磨损。
3.风力发电机组故障处理措施
3.1 发电机故障处理
针对发电机的故障处理,主要表现为这样几点:
(1)清除或补充润滑脂,清洗或更换轴承,紧固圆螺母、螺栓。
(2)加厚或更换密封件,更换轴承,及时排除轴承发热故障。
(3)让发电机在规定功率内运行,检查垫片,发现破损后及时更换。调整发电机的振动周期,修理或更换破损的零部件。
(4)发电机失磁由FMK误跳所致,而发变组出口开关未跳闸,应立即解除开关联跳压板,试合FMK开关。若该开光无法合上,需要通知值长停机。另一方面,发电机失磁保护动作,灭磁开光跳闸,可按照发变组出口开光跳闸处理。
(5)当发电机着手时,即刻拉开FMK开关、发电变组出口开关,保证发电机转速为每分钟300转。用灭火器灭火,继续运行冷水,直到火灾扑灭。灭火过程中,同样要维持每分钟300转的转速。
3.2 变桨系统故障处理
变桨系统故障的处理,可从这样几点进行:
(1)检查轴承表面和密封性,查看是否出现腐蚀、噪声、断齿等情况,发现后及时修补,或更换变桨轴承。加大巡检力度,定期保养和维护,同时加注润滑油脂。
(2)定期检查齿轮箱的油位是否正常、是否漏油、油色是否浑浊等,手动变桨查看是否卡涩。
(3)为规避滑环转换器故障问题,保证润滑性、低电阻,需要定期添加润滑剂,日常维护时清理内部污物,并紧固接线。一旦滑环转换器破损,立即进行更换,同时在送电前进行绝缘电阻测试。
3.3 变流器系统故障处理
对于变流器系统的故障处理,可从以下几点着手:
(1)检查主控和变流器通道线缆是否压好,及时更换控制板变流器I/O扩展板,检查电机负载是否过大,变流器转矩参数是否合理。
(2)提示驱动板连接错误时,首先手动暂停风机,然后将变流器电源关掉,打开变流器的1号柜和2号柜,取下驱动线,清理插座和插头灰尘,最后重新插上开启。
(3)检查风扇是否正常运行,如果不能使用,即刻和厂家联系更换;如果风扇可正常运行,且没有任何故障,应检查1号柜的反馈线是否正常,如若线路也正常,可更换转子侧电路板。
3.4 偏航系统故障处理
为预防偏航系统故障的发生,在設置制动器偏航压力时,应结合风电场实际,明确偏航压力值。在摩擦片使用之前,对其进行充分的检验。在设计偏航制动盘时,应确保表面粗糙度满足要求。加大产品生产过程的管控力度,尤其是关键的工艺流程。为保证整个机组偏航的稳定性,应选择合适的制动力矩。对于偏航轴承而言,设计期间除要考虑轴承关键部位的安全系数外,还要根据风电场的具体情况,对轴承的疲劳寿命、承载能力进行仿真实验和分析,保证滚道润环良好。同时,严格把控产品的加工流程,提高轴承的可靠性。为防止制动盘磨损,应合理设计制动压力,选用耐磨性好的材料,检查现场巡检,及时更换受损的摩擦片,以免影响整个偏航系统的运行。
4.结语
综上所述,风力发电技术作为一种新兴技术,当前仍存在诸多问题,影响发电效率,引发安全事故。因此,相关人员需要深入分析风力发电机组的故障问题,采用有效措施进行处理,同时加大作业现场的管理力度,降低故障发生率,延长整个机组的使用寿命。
参考文献
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