風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)綜述

張明

（黑龍江省哈爾濱市龍?jiān)葱履茉窗l(fā)展有限公司，黑龍江 哈爾濱 154800）

風(fēng)力發(fā)電不僅僅可以滿足當(dāng)前比較緊缺的電力資源，并且使用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電還非常的環(huán)保，貫徹了中國可持續(xù)發(fā)展的理念，具有非常環(huán)保的作用。由于風(fēng)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候比較危險(xiǎn)，所以說沒有辦法及時(shí)了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)候關(guān)鍵部件的狀況，在維護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的時(shí)候一般采用事后維修或者是計(jì)劃維修的方式。而風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷可對(duì)發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障各個(gè)零部件正常運(yùn)行。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械故障監(jiān)測(cè)以及診斷

機(jī)械故障包含的內(nèi)容非常多，有發(fā)電機(jī)振動(dòng)的幅度以及頻率過大，發(fā)電機(jī)的軸承壞了，等等。機(jī)械故障信號(hào)的診斷可以通過控制發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)、溫度、轉(zhuǎn)速等來實(shí)現(xiàn)。在監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)機(jī)械故障的時(shí)候還可以通過發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)候輸出的電壓、電流以及電阻這些方面的頻率來診斷。一旦發(fā)電機(jī)振動(dòng)幅度比較頻繁的話，那么就有可能是因?yàn)檩S承出現(xiàn)了故障。一般情況下軸承故障以后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率是正常情況才的一千多倍甚至于更高，利用振動(dòng)傳感器獲取軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率，然后對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率進(jìn)行分析就可以獲得軸承故障的信號(hào)。當(dāng)前在診斷軸承故障的時(shí)候采用的方法主要有峰值能量法、小波分析法、包絡(luò)解調(diào)法等這幾種方法。軸系不對(duì)稱的故障可以通過對(duì)發(fā)電機(jī)振動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行放大、過濾以后來獲得故障的信號(hào)。發(fā)電機(jī)在不斷的運(yùn)行，而發(fā)電機(jī)的軸承在長期的運(yùn)行不斷地受到磨損，磨損以后溫度就會(huì)升高，這樣就會(huì)造成軸承變形，這樣發(fā)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子偏心故障，該故障還可以通過監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)輸出的電壓以及電流頻率。在診斷發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心故障的時(shí)候還可以使用連續(xù)小波的方法進(jìn)診斷。假如是較為輕微的機(jī)械故障在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)候，轉(zhuǎn)軸就會(huì)通過振動(dòng)而引起氣隙振動(dòng)，這樣也會(huì)造成機(jī)械故障，也可以通過這個(gè)方面進(jìn)行機(jī)械故障站診斷

二、監(jiān)測(cè)和診斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電氣故障信號(hào)

除了上述文章中描述的機(jī)械故障，還有電氣故障信號(hào)監(jiān)測(cè)以及診斷。在監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)電氣故障的時(shí)候一般通過發(fā)電機(jī)的電子圈的溫度、發(fā)電機(jī)的定子電壓、發(fā)電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子的電流等等方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用這些方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理以后就可以得出發(fā)電機(jī)是否出現(xiàn)了電氣故障。當(dāng)前在診斷電氣故障的時(shí)候一般采用電流檢測(cè)法、振動(dòng)檢測(cè)法、磁通監(jiān)測(cè)法、電流高次諧波法等等方法.當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子、定子線圈絕緣損壞的時(shí)候就睡造成匝間短路、相間短路等等短路請(qǐng)況，所以說發(fā)電機(jī)的電氣故障診斷需要集中短路上面。為了更好的檢測(cè)發(fā)電機(jī)的狀況就需要監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)的電壓以及轉(zhuǎn)子扭矩，而且還可以適當(dāng)?shù)慕柚髿鉁囟纫约皦毫Φ惹闆r。發(fā)電機(jī)最經(jīng)常發(fā)生的電氣故障就是匝間短路，而一旦發(fā)生匝間短路以后發(fā)電機(jī)的定子電流就會(huì)失去對(duì)稱性，一旦對(duì)稱性打破以后，發(fā)電機(jī)就會(huì)生成一個(gè)反向的磁場(chǎng)，然后就會(huì)產(chǎn)生故障諧波分量。當(dāng)前診斷匝間短路的方法也有很多，常用的有電流park 矢量軌跡、電流諧波成分等方法。但是當(dāng)發(fā)電機(jī)的匝間短路的匝數(shù)比較少的時(shí)候，定子電流的變化量非常地微弱，甚至有些不明顯，這個(gè)時(shí)候諧波的成分就會(huì)比較難以監(jiān)測(cè)。在使用的方法中較為明顯、較為好用的方法是park 矢量軌跡的方法，因?yàn)楫?dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)匝間短路的時(shí)候，park 矢量軌跡表現(xiàn)的最為明顯，該種方法可以在最短的時(shí)間內(nèi)通知你發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了問題，發(fā)電機(jī)壞了。發(fā)電機(jī)壞以后表現(xiàn)出來特征就是溫度升高、定子轉(zhuǎn)流出現(xiàn)故障，這個(gè)時(shí)候帕克矢量軌跡的方法可以將這些變化通過軌跡表現(xiàn)出來，并且變現(xiàn)的非常清晰，大家在觀察的時(shí)候也會(huì)比較容易，不至于說表現(xiàn)得內(nèi)容大家看不明白。發(fā)電機(jī)短路不僅僅有匝間短路這一種表現(xiàn)形式，還有相間短路，這種短路的形式也是非常獨(dú)特的，它有三種表現(xiàn)的形式。相間短路發(fā)生以后，發(fā)電機(jī)的溫度、磁場(chǎng)都會(huì)發(fā)生非常明顯的變化，發(fā)電機(jī)相間短路可以通過發(fā)電機(jī)的電流、溫度以及振動(dòng)信號(hào)等這些方面確定，常用的相間短路診斷方法是BP、EIMAN、PNN 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。這三種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)踐以后發(fā)現(xiàn)各自有各自的優(yōu)點(diǎn)。BP 神經(jīng)網(wǎng)路法主要的優(yōu)點(diǎn)是收斂的速度比較快，ELMAN 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的主要優(yōu)點(diǎn)是解構(gòu)非常的簡單，PNN 神經(jīng)網(wǎng)路法的優(yōu)點(diǎn)主要是容錯(cuò)能力非常的強(qiáng)大，這三種方法各自都有各自的優(yōu)點(diǎn)，誰也沒有辦法取代誰。該方法還處于研究的階段，還沒正式的投入使用，但是，該方法一旦投入使用以后一定能為發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷做出巨大的貢獻(xiàn)。

結(jié)束語

簡言之，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是非常環(huán)保的技術(shù)，對(duì)于滿足當(dāng)前用電量起到了非常重要的作用。為了更好的保障風(fēng)力發(fā)電的正常運(yùn)行需要采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷技術(shù)，將故障扼殺在搖籃里，減少故障發(fā)生的頻率，提升風(fēng)力發(fā)電的效率。發(fā)電機(jī)的及西厄診斷和電氣診斷的方法都可以將發(fā)電機(jī)中蘊(yùn)含的問題得到較好的解決。