風力發電機冷卻器故障及防范措施

唐澤容 張鐵峰 晏關忠

【摘? 要】? 本文描述風力發電機冷卻器在風場出現的故障，進行原因分析，制定針對性的防范措施。

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0 引言

風力發電機是風電機組的關鍵部件之一。目前，國內功率2.5MW及以下雙饋風力發電機為主要機型，大多采用空空冷卻方式，電機主要結構為主體+冷卻器。冷卻器的風機與扇葉一起轉動， 將外部較低溫度的環境空氣與內部熱空氣（電機內部發熱）進行熱交換達到冷卻發電機本體的效果，一般采用離心式和軸流風機，頂驅風機加速內部熱空氣循環，軸向風機將熱空氣帶走。

從風場反饋的風力發電機故障來看，冷卻器故障率為發電機故障為15%，占有重要的成分。尤其是風機出現故障，輕者引起發電機短時過熱;重者出現風機燒毀、停機斷電，造成經濟損失和影響聲譽。

1 主要故障

統計風場的風力發電機的冷卻器故障主要有四類：①風機燒毀②空氣開關跳閘③葉片脫落、刮蹭、斷裂④軸承故障、異音。

2 原因分析

2.1 風機燒毀

① 空開單相接線處有發黑痕跡。測量線路發現，此相已經斷路，缺相燒毀風機。

無論在風機起動還運行過程中，缺相都會引起線路過電流，直至燒毀風機。

缺相引起的原因有以下幾種：供電回路中接觸不良，接觸電阻大，在電壓相同的情況下，此相電流大，在接觸處熱量集中直到燒斷。機械損傷，造成線路斷裂。線路中絕緣老化。

② 運行一段時間后軸承潤滑油失效，造成軸承潤滑不良，直至抱死，引起電流過大，燒毀風機。

③ 振動大，引起扇葉螺絲松動，扇葉剮蹭，甚至卡死，引起電流過大，直至燒毀風機。

2.2 空氣開關跳閘

空氣開關是一種電流超過額定電流就會自動斷開的開關，對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護。引起空開跳閘可能的原因如下：

① 空開進出線接線不牢固，造成接線處電流大。

② 空開與風機線路匹配不合理。

③ 風機線端子壓接不牢固，造成線路電流大。

④ 線路中絕緣防護不到位，造成接地故障。

⑤ 風機軸承潤滑不良，轉動不靈活，導致線路過流。

⑥ 扇葉剮蹭，增加負載，導致線路過流。

2.3 葉片脫落、刮蹭、斷裂

① 振動大，螺絲緊固力不夠，扇葉緊固螺絲松動。

② 扇葉緊固螺絲安裝未到位（有浮釘）或過緊、個別扇葉斷裂、偏離。

2.4 軸承故障

① 風機軸承潤滑油失效，運行中出現異音，甚至抱死。

② 振動大，損傷軸承零部件。

除以上故障外，還有冷卻器與本體連接螺栓斷裂情況，究其原因有：振動大，螺栓松動，螺栓緊固應力集中，造成部分螺栓過緊，引起振動大，受力斷裂。

3防范措施

根據現場反饋的故障現象來看，嚴重故障有電機燒毀、軸承故障、扇葉斷裂等。造成故障的原因有缺相、軸承潤滑油失效、振動大等。可以從細節著手、做好零配件的選型、安裝、檢查、測試，現場維護工作，減少故障發生，制定防范措施，降低故障的發生。

3.1組裝

① 冷卻器廠家安裝扇葉時，螺栓定點調節做好、科學緊固，防止偏心造成剮蹭故障;使用防松螺栓，定力矩等措施，運行中防止出現扇葉斷裂、脫落等故障。

② 冷卻器安裝前，檢查扇葉是否有剮蹭、異常聲響、轉動不靈活等異常現象。

③ 檢查處理風機線所經路線接觸物體表面的毛刺，不光滑表面，尤其是倒角處，連接過渡區域，可能在發電機運行中因振動摩擦損傷絕緣層，造成漏電、斷相的故障。

④ 剪線要留余量，考慮熱脹冷縮、現場振動，防止引起線過緊，造成接線松動、斷裂的故障。

⑤ 風機接線端子制作：剪齊，裝好，壓實，防止出現虛接隱患。

⑥ 連接接線盒端子連接必須牢固可靠，不能有虛接，松動問題，防止運行中出現過流、斷相故障。

3.2測試

發電機組裝完成后，在測試階段可驗證零部件和組裝的質量。

① 測量風機絕緣電阻，排查線路與機座間是否存在絕緣擊穿故障，排查相與地線接錯的問題。

② 在輔助接線盒出線端測量風機繞組直流電阻，超過要求值，查看電阻高的線路是否存在線路松動、接線不牢固、壓接不牢固等質量隱患。

③ 查看風機銘牌，接電源線。送電，查看風機轉向與標識一致，在扇葉端觀察是否為吸風，有無扇葉剮蹭現象。監聽風機聲音，有無異常聲響。測量連接處是否有振動大的問題。

④ 測量起動波形（記錄起動電流、起動時間），穩定運行電流（三相電流是否平衡，出現平衡度超出要求，查明原因）;根據測量的電流選擇配置合適的空氣開關，避免起動跳閘和運行中跳閘的故障。

3.3風場安裝

① 按照要求同軸度安裝、調節齒輪箱與發電機，測試機組運行振動情況，減少振動引起的零部件松動引起的故障發生率。

② 輔助接線盒內風機引出線端UVW與風場電源線按UVW順序依次連接，檢查接線牢固后，送電查看風機轉向是否與標識一致，運行中注意電機繞組溫度，是否有異常現象。

③ 給風機安裝缺相保護器，可以避免因缺相引起的風機燒毀故障。

④ 積累現場經驗，進行定期維護，風機潤滑油失效前更換風機。

此外，風機軸承使用高效軸承潤滑油，可以降低軸承故障。發電機組裝后測量各零部件的振動高幅值是否出現在電機運行頻率區間，若運行轉速范圍內出現共振現象，改制結構。測量各部位容易出現故障的振動情況，排查原因，降低振動引起的故障。

4結束語

產品質量在實際使用中才能驗證是否達到要求，從零配件、材料的選用、組裝、測試、安裝、調試、維護各個環節做到精細，才能共同保證產品的質量和使用壽命。

【參考文獻】

1.才家剛著，電機試驗手冊，中國電力出版社

2.才家剛著，電機試驗技術及設備手冊.機械工業出版社