淺析華銳機組（某批次）發電機整改方案

黨照宇 張海林

【摘 要】通過近兩年深入分析機組（某批次）發電機的故障原因，有針對性、逐批次的提出解決方案，經過一年多的試運行，取得了積極的效果。

【關鍵詞】華銳；集電環；發電機

一、實施原因分析

根據對2017—2018年華銳1.5MW風力發電機故障統計分析，近兩年中，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：一是軸承電蝕。現象：可在軸承內外圈形成搓板紋，如圖1所示。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。

二是缺損和破裂?，F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。

三是生銹和腐蝕?，F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。

二、整改方案

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、第一批次

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）檢測定、轉子三相直流電阻是否平衡

（a）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%。

（b）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。

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：

a）熱空氣烘干；

b）防冷凝空間加熱器烘干；

c）線圈通電烘干（已被水浸泡的電機不能使用這種方法）；

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。

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。但考慮到經濟性，剩余長度超過總長50%的電刷可以不用更換，即剩余長度少于總長50%和磨耗到限的電刷應全部更換成新電刷。新增電刷必須進行接觸面（電刷與滑環接觸弧面）研磨處理，以避免接觸不良引起打火，接觸面積不得少于總面積的80%。具體研磨操作方式為：研磨時把砂紙（00號玻璃砂紙）背靠集電環表面，砂面朝向電刷，讓砂紙背面緊貼在集電環表面進行手工來回抽動砂紙操作，當電刷接觸面達80%以上被砂紙研磨時則研磨完成。

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。

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（見圖2），需更換軸承。

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。

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）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。

針對第一、二批次及未增加接地系統的電機，在原發電機絕緣軸承、非軸伸端帶接地碳刷的基礎上，在軸伸端也增加接地碳刷。

采用此種結構后，如果轉軸上存在電流，電流也不會在圖3所示的紅色通道內形成回路，對軸承造成損傷，而是通過圖3所示的綠色通道把電流釋放到系統的接地裝置中，避免電流流過軸承，從而起到改變軸承電流回路、釋放軸電流的作用。

三、改造效果

1、設備穩定運行。通過技術整改和綜合治理后，2018年，華銳的風力發電機的集電環故障占總故障率的12%，同比降低43.2%；軸承故障占總故障率的5.8%，同比降低27%。

2、經濟效益顯著。2018年，所屬機型直接降低維修費用300萬元，提高發電量1000萬千萬時。為公司經濟運營和盈利能力均起到了積極的貢獻。

作者簡介：

黨照宇（1971.12）男，漢族，內蒙古呼和浩特市人，哈爾濱工業大學，大學本科，工程師，就職于內蒙古華電新能源分公司。

張海林（1984.08）男，漢族，內蒙古呼和浩特市人，渤海大學，碩士研究生，工程師，就職于內蒙古華電新能源分公司。

（作者單位：中國華電）