宫铁光
吉林吉电新能源有限公司 130000
摘要：近年来，我国的综合国力的发展迅速，风能是一种绿色、可再生能源，在很大程度上可以解决发电产生的环境污染问题，风电机组作为风电场运行的核心装置，由于通常地处沿海区域或恶劣环境、交通不便的偏远郊区，且机舱一般位于离地面上百米的高空，因此，给风电机组日常运行维护造成一定难度。为尽量避免风电机组故障造成停机，而带来的巨大经济损失，迫切需要提高风电机组尤其是核心设备风力发电机的运行可靠性，控制风力发电机的运行维护成本。本文在分析风力发电机故障特点的基础上，具有针对性地提出运行维护策略。
关键词：风电场风机主轴；轴承保持架；失效原因分析
引言
随着风力发电机组单机容量逐步提升，对风机主要零部件的安全性和可靠性提出了更高要求。主轴轴承做为双馈型风机的核心部件，承受风轮加给主轴的轴向力和弯矩载荷。受风向的瞬时多变性影响，主轴轴承的受力较为复杂，特别是遇到湍流风况，还将发生主轴总成振动。因此，主轴轴承一直是风力发电技术发展的主要研究对象。
1风力发电机常见故障特点
1.1叶片
风电机组中叶片作为风电机组感应风能的重要构件，叶片往往承受较大风能应力，且所处环境极其恶劣，即使风电机组正常运行，也会出现一些设备故障，如：叶片结构松动造成雨水通过裂纹进入叶片内部，引起叶片不平衡；环境污染等原因增加叶片表面粗糙程度；长期受到风能应力导致叶片变形、叶片结构裂纹、桨距控制失效而造成空气动力不平衡。由于叶片受力出现形变或裂纹时，会释放时变的、高频的、瞬态的声发射信号，风电机组叶片损伤探测与评估常使用声发射检测技术，考虑到叶片故障引发的转子叶片受力不均会传导到机舱上而造成机舱晃动，可在机舱主轴上安装多个振动传感器，通过传感器采集低频振动信号，分析叶片转动空气动力不平衡等故障。
1.2齿轮箱
齿轮箱通常由一级行星齿轮、两级平行齿轮传动组成，是连接风力发电机与风电机组主轴的重要构件，通过齿轮结构可使主轴上低转速变为较高转速，以此满足风电机组的正常运行转速需要，由于风电机组齿轮箱的工作运行环境非常恶劣、传输功率较大、工况较为复杂，齿轮箱的高速轴侧轴承、行星齿轮、传动侧轴承、中间轴轴承等发生故障的几率较大。由于齿轮受冲击载荷、交变应力等作用影响，很容易出现齿面擦伤、磨损、断齿等问题，造成滚道滑伤、轴承磨损、外圈跑圈、滚子打滑等故障。由于齿轮箱故障所需的部件维修时间较长，维修费用相对较高，对于齿轮箱故障诊断可利用小波神经网络方法分析其振动信号，还可检测分析润滑油温度、油液磨粒、轴承温度等信息，对齿轮箱故障进行诊断。
1.3电动机
现阶段风电机组通常采用永磁同步发电机、双馈发电机，直驱式风力发电机是直接耦合电机转子，通常使用永磁同步电机，电机转速一般较低，电机启动转矩较大，定子绕组经全功率变流器接入电网，相对于双馈发电机其运行范围较宽，但直径较大、结构相对复杂，设备成本较高。相对于永磁同步发电机技术，双馈发电机转速相对较高，会存在一定的噪音污染，且风电机组对应需要增速齿轮箱，因此机组整体重量较重。双馈发电机为异步发电机，其额定转速为1500r/min，由于变流器连接转子，可实现功率的双向流动，确保发电机在额定转速70-105%范围内的恒频变速运行，以此获得稳定的输出功率。风电机组风力发电机中的电动机故障有机械故障、电气故障，机械故障主要表现为轴承损坏、过热，转轴形变磨损、转、定子间隙异常等；电气故障主要表现为绕组断路、短路、过热等。电动机故障通常分析电动机的温度、电流、振动等信号完成相应检测。
2风力发电机运维策略分析
2.1完善风力发电机运行维护体系
风电场需要基于自身经营战略以及发展情况，制定合理的风力发电机运行维护制度，制度需要明确以下内容。首先，明确风力发电机运行维护工作流程，对风力发电机运行维护工作的顺序、内容以条文形式一一列出，保证风力发电机运行维护工作有条不紊开展。例如，风力发电机运行维护流程是从局部故障—线路检测—检修方案的制定—检修工作开展—质检—投入使用的顺序一步步开展的。以制度条文形式明确后，要求检修人员严格按照流程，开展部件检修养护工作。其次，明确风力发电机运行维护工作的周期。风电场需要根据实际情况确定风力发电机的定期维护时间，要求工作人员按照短期、长期计划设计合理的检修维护时间。例如，风力发电机有高出力季节和空闲期，不同时期内的维护时间、频率有一定差别，工作人员在合适时间内有计划进行维护工作，可以保证风力发电机能够在运行期间内稳定安全。最后，明确风力发电机的维护方案。要求风力发电机工作人员按照维护方案开展维护工作，方案中需要包含时间、项目、结果、质检评测等内容。工作人员需要做好相关记录并保存，确保后续维护工作的条理性。
2.2引入先进的风力发电机运行维护技术，提升运维水平
风力发电机运维体系是确保运维工作有序开展的基础，风力发电机运行维护技术则是运维工作开展不可缺少的条件。因此，风电场需要加强技术投入，引入先进的风力发电机运行维护技术，结合自身的风力发电机运行维护工作，提升运维水平。具体包括以下内容。首先，风力发电机运行维护工作开展前期，工作人员需要通过全面细致的观察，初步判断风力发电机存在故障问题的部件。例如，通过观察判断风力发电机内部电缆线是否存在老化、移位、松动的问题，通过声音辨别风力发电机内部控制柜部件是否存在放电、接线端接触不良的问题。根据初步观察，大体判断风力发电机故障部位后，再进行下一步深入检查，从而制定对应维修方案。其次，目前，风力发电机运行维护工作除了故障排除以及维修外，还包含风力发电机润滑系统维护工作。风力发电机不同部件的润滑维护方式有一些差别。例如，稀油润滑的维护方式主要应用于齿轮箱、偏航减速齿轮箱。轴承过热是风力发电机运行常见故障，针对容易出现过热、高温的轴承，例如，偏航轴承、偏航齿轮等部件，具有合格资质与性能的专用润滑脂能够更好解决其过热、高温的问题。最后，风电场需要针对技术部门设定专门的技术开发创新经费，鼓励技术部门创新技术，不断提升风力发电机运行维护技术水平。
3纠正及预防措施
（1）维护单位须尽快开展风机设备润滑油脂专项检查，对设备润滑油脂劣化失效、不足的设备，先检查设备是否已造成损伤，再对润滑油脂进行清理、置换或补充。（2）维护人员须熟悉《MY1.5风力发电机组维护维修手册》各项条款要求。严格按照手册对风机设备开展维护、保养，未得到业主方同意不得擅自变更或降低维护维修要求。（3）组织21#风机主轴总成（含轴承）更换工作，回装过程注意主轴中心找正、各连接螺栓打紧力矩、各间隙配合等关键安装工艺控制。做好齿轮箱胀紧套与轴承座锁紧螺母端面、发电机与齿轮箱对中平行偏差、角度偏差等关键数据的记录。（4）按照《MY1.5风力发电机组维护维修手册》要求，B端轴承新加油脂量为10kg，润滑油脂型号为ShellStaminaHDS。采用其他替代润滑油脂品牌，必须经过风机厂家同意。首次所加润滑油脂品牌必须做好记录，后续补加油脂必须使用同一品牌。（5）运行人员需加强对设备重要参数的敏感性，当参数发生异常变化趋势，即使未达到报警值，应提前分析并采取纠正、补救措施。
结语
随着我国能源部门出台加快推进风电开发意见建议，风力发电机组扩容需求不断上升，风电机组运行持续时间也随之增加，风力发电机运行稳定性问题日益突出，运行维护人员应根据发电机运行故障特点，明确故障诊断技术方案，并有针对性地制定风力发电机运行维护策略，从而提高风电机组中风力发电机的运行稳定性。
参考文献
[1]李珉.风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断探析[J].中国设备工程,2020(9):103-104.