1.5MW風力發電機組佳木斯發電機整改優化

楊楸珺內蒙古華電輝騰錫勒風力發電有限公司

1.5MW風力發電機組佳木斯發電機整改優化

楊楸珺
內蒙古華電輝騰錫勒風力發電有限公司

本文擬對華銳風電提供的佳木斯電機存在的轉子故障、集電環故障、軸承故障等故障問題分兩批進行整改優化，以期能夠降低故障率，提高風力發電機組的安全性能。

佳木斯電機；故障；整改方案

一、整改對象情況統計

根據華銳風電提供的佳木斯電機明細，將需要整改對象分為兩個批次：一批次為佳木斯總部生產故障發生在轉子及接地系統共計69個。二批次為成都整改前生產故障發生在接地系統共計90個。

二、故障原因分析

根據對近兩年佳電1.5MW風力發電機故障統計分析，其中集電環故障占總故障率的55.2%（其中集電環打火占集電環故障的90%），軸承故障占總故障率的32.8%，轉子等其他故障占12%。

1、針對轉子等其他故障

主要原因在于前期本部生產的部分電機，個別工人操作意識不強，引線防護或浸漆等環節處理不好所致，后期已做整改。

2、針對集電環故障

主要可能原因有碳刷接觸面積未到到要求，碳刷不預磨或維護不到位及部分集電環本身質量問題導致。

3、軸承故障

產生軸承故障的可能原因有：

（1）軸承電蝕。現象：可在軸承內外圈形成搓板紋。原因：發電機與變頻器相連，從變頻器輸出的三相電壓是一系列的矩形脈沖，不是真正的正弦波。三相電壓的總和不為零，就形成了共模電壓，造成電蝕軸承。

（2）缺損和破裂。現象：軸承內、外圈以及滾動體部分破損。原因：油脂不干凈；有異物進入軸承；不正確的裝配方法。

（3）剝離。現象：軌道表面層金屬被剝離，表面發生剝離后非常粗糙。原因：碾壓疲勞。

（4）刮痕。現象：表面粗糙并且有細小微粒附著。原因：滾動體在滾動過程中產生滑動，而潤滑劑性能差，不能有效地避免滑動。

（5）變色。現象：軌道表面變色。原因：潤滑脂變質在其表面沉積。

（6）生銹和腐蝕。現象：軸承內、外圈和滾動體表面生銹，嚴重時有腐蝕現象。原因：軸承進水或腐蝕性物質（如酸性物質）或空氣中的水分凝結到軸承里。

三、整改技術方案

根據IEC 60034-25標準的推薦，以及結合多年生產實際經驗，可以通過以下方案解決上述問題：

1.第一批改造方案

針對第一批次佳木斯總部生產的發電機，本著盡量在桿上處理的原則，制定以下維護及檢修方案：

1.1檢測定、轉子三相直流電阻是否平衡。（1）定子電阻。定子各線端間的阻值與3個線端電阻的平均值之差應不大于1.5%。（2）轉子各線端間的阻值與3個線端電阻的平均值之差應不大于2%。如若超出上述值，應看現場情況，如若無法繼續檢測以發現問題所在，則需下桿處理。

1.2檢測電機定、轉絕緣電阻值。發電機繞組的絕緣電阻在冷態時，應不低于5MΩ；發電機繞組的絕緣電阻在熱態時，應不低于下式計算數值：

式中，R為發電機繞組的絕緣電阻，單位為兆歐（MΩ）；U為發電機繞組的額定電壓，單位為伏（V）；P為發電機額定功率，單位為千瓦（kW）。

如果兆歐表讀數小于上述公式計算值，其原因可能是線圈受潮所致，可用下列形式烘干：（1）熱空氣烘干；（2）防冷凝空間加熱器烘干；（3）線圈通電烘干（已被水浸泡的電機不能使用這種方法）；（4）絕緣烘干溫度為120℃，要慢慢地加熱，應先用90℃烘干大約6小時（以防止蒸汽進入線圈）。然后再慢慢升溫到120℃；

在加熱前，應先測絕緣電阻，此后每2至3小時測一次，觀察絕緣電阻變化情況。若絕緣電阻仍不能達到標準范圍，則需下桿處理。

1.3檢測集電環及接地碳刷工作情況。包括檢測接線是否正確、信號是否暢通，報警開關的工作狀態是否正常。當發現電刷長度有少于總長30%的，需進行電刷更換工作。更換新電刷時，為了保證負荷分配的均衡性，原則上應全部一起更換。另外，需檢測集電環表面是否粗糙，電蝕，如若發上上述情況則需對集電環進行維護、打磨。如果無法打磨，則需要更換集電環。

1.4檢測電機軸承是否存在電蝕現象。檢測時需對伸端、尾端軸承同時進行檢測，如若發軸承電蝕，需更換軸承。

1.5檢測自動注油泵工作情況。主要包括，泵內潤滑脂存儲量，潤滑脂存儲時間，如不足或過期，則需要填充或更換，另外還要檢測注油泵管路是否暢通，注油周期、注油量是否需要更改。使用條件惡劣、軸承溫度高、運行條件差必須縮短潤滑周期，可根據發電機的運行環境及條件，設定自動潤滑系統的潤滑周期，一般情況下，潤滑間隔為1500小時，潤滑脂量為100 g，按照潤滑泵每個出口每循環排量進行潤滑脂量分配和時間設定。在補給潤滑脂5次之后，應更換所有潤滑脂。

1.6檢測輔助接線盒接線。需根據輔助接線盒內接線指示圖上的內容對照檢測輔助接線盒內接線，如有斷線、虛接等，須及時處理。

2.第二批改造方案

第二批次電機相對第一批次，轉子工藝得到了徹底地改進，對于該批次電機主要解決軸承接地問題。因此針對第二批次電機，我司采取措施的基本原則為：首先檢測軸承，根據結果確定是否更換，然后增加裝接地，同時對電機整體進行系統的檢查，根據實際情況進行相應處理，具體操作指導見附件，相關技術分析及工作內容見前文。

2.1軸承故障判斷。軸承狀態檢測主要通過機組運行時軸承溫度、振動、噪音三個維度進行判斷，同時結合工程師經驗確定是否對軸承進行更換。

2.2接地系統。采用適宜的接地系統是解決高頻軸承電流的基礎，通過適宜的接地系統可以有效的消除高頻軸承電流中的轉軸接地電流、電容性放電電流。

2.3其他

（1）檢測自動注油泵工作情況。主要包括，泵內潤滑脂存儲量，潤滑脂存儲時間，如不足或過期，則需要填充或更換，另外還要檢測注油泵管路是否暢通，注油周期、注油量是否需要更改。（2）檢測輔助接線盒接線。需根據輔助接線盒內接線指示圖上的內容對照檢測輔助接線盒內接線，如有斷線、虛接等。

四、結論

綜上所述，本文針對佳木斯風力發電機組常見的故障進行了兩批次整改，整改效果良好。在今后的工作中要對風力發電機組的常見故障進行狀態檢修，提前發現故障并整改，以期能夠降低故障率，提高整個機組的安全性能，減少經濟損失。

［1］謝建民，邱毓昌，張治源.風力發電機優化選型與云南省風力發電場規劃研究［J］.電力建設，2001，22（5）:27-31.

［2］朱文娟.雙轉子永磁風力發電機的設計與優化［D］.華南理工大學，2011.