風力發電機組批量性故障分析及處理

白海存

摘 要：風力發電機組的故障分為常規性簡單故障、批量性故障、大部件損壞等，而機組批量性故障、大部件損壞是機組穩定安全可靠運行的重要影響因素，導致實際可利用率低，維修維護費用升高，運營成本增加，且批量性故障、大部件損壞直接影響發電量的重要方面。文章針對某風電場風力發電機組出現的一些典型批量性故障進行了統計分析，提出了處理及預防措施。

關鍵詞：批量性故障；分析處理；預防措施

1 概述

通常將五臺及以上風力發電機機組在一段時間內頻繁出現同一故障稱為批量性故障。批量性故障產生的原因有以下幾種：（1）部分部套廠家設計更改后，未通知相關廠家，造成配套的元器件不匹配而引發批量性故障；（2）同批次元器件存在質量隱患，在運行一段時間后，將陸續出現批量性故障；（3）機組同部位零件因安裝或維護不到位，長期運行易導致批量性故障產生等。

批量性故障發生后，將造成機組批量頻繁出現相同故障而停機，使實際可利用率降低，維修維護費用升高，運營成本增加，并導致用戶滿意度下降。

文章主要針對某風電場風力發電機機組投運后，因部套廠家設計更改原因及安裝維護不到位等原因導致的批量性故障進行分析，并提出處理及預防措施，如：發電機風扇1批量性故障、貝克注油小齒輪脫落批量性故障。

2 批量性故障處理流程

建立機組運行、故障檔案臺賬，記錄機組運行、故障、消缺、維護、巡檢、整改等各項工作情況做為數據支撐庫，便于機組運行情況掌握、匯總統計、分析并得出的批量性故障，進而分析故障原因、制定處理方案及預防措施。

批量性故障處理的基本程序：

（1）熟悉系統：要詳細了解系統狀態及各種參數、工藝流程圖或布置圖。

（2）調查故障現象：收集故障案例，進行故障詳細描述并統計。

（3）調查故障原因：調查與故障有關的所有原因事件和各種因素。或根據經驗教訓和事故案例進行分析。按其邏輯關系，逐級找出直接原因的事件，直至所要分析的深度。

（4）制定處理方案及計劃：以可行性為標準。

（5）采取的預防性措施：通過機組運行、故障檔案臺賬統計出故障發生的頻次及時間驗證措施的效果。按已有的作業標準進行操作和執行，處理方案或預防措施是在按標準化作業發生故障后分析并實施。

3 案例：發電機風扇1故障分析及處理

3.1 故障現象

在2012年，某風電場陸續有10臺機組頻繁報“發電機風扇1”故障，主控柜發電機風扇1的Q3.1繼電器跳開，造成機組停機。

3.2 故障檢查及原因分析

經對上述報“發電機風扇1”故障的機組進行檢查，除了主控柜發電機風扇1的Q3.1繼電器跳開外，其它控制線路、發電機風扇1的電機內阻均正常。發生故障的東風發電機散熱風扇為單風扇。

根據檢查情況，分析其故障原因如下：

發電機單風扇電機在690VAC工作電壓時額定電流為6.41A，而主控柜設計Q3.1繼電器最大保護電流為6.3A，小于發電機風扇電機額定電流值，在機組長時間運行狀態下，發電機風扇運行時間較長且處于滿載運行狀態時，造成了Q3.1繼電器跳開，機組報故障停機。

3.3 改造方案選擇

根據檢查情況和故障原因分析，其改造方案有兩種：

方案1、重新選擇并更換Q3.1繼電器。

方案2、就地取材，尋找可替換繼電器：將偏航24的繼電器Q2.6（最大保護電流為10A，實際其控制1個偏航電機，工作時額電流為3.03A）與發電機風扇1的繼電器Q3.1繼電器互換。

方案1需采購新的繼電器且數量大（100臺左右的機組），而方案2因偏航24的繼電器Q2.6只接有1臺偏航電機2，其Q3.1繼電器可滿足偏航電機的使用要求。

故選擇方案2進行改造。

3.4 改造方案實施

將偏航24的繼電器Q2.6與發電機風扇1繼電器Q3.1繼電器接線互換，后調整整定值。

具體操作步驟如下：

（1）斷開Q2.6與Q3.1繼電器開關后，使用萬用表確認繼電器下部無690VAC后進行操作。

（2）接線互換2步如下所示：按順序依次將Q2.6繼電器下端2、4、6端子排的32、33、34號線與Q3.1繼電器下端2、4、6端子排的44、45、46號線互換。

將Q2.6繼電器上輔助13端子排的361號線與Q3.1繼電器上輔助13端子排的349號線互換。

注：緊固線路時規范操作，防止電擊危險、虛接打火或滑絲

（3）將Q2.6與Q3.1繼電器標簽互換

在互換標簽后，重新設定發電機風扇1的繼電器整定值為8.5A，偏航24的繼電器整定值為6A。

（4）進入控制面板通關軟件控制檢查發電機風扇旋轉方向是否正確，斷開偏航1、3電機Q2.1和Q2.2繼電器，手動順時針只運行偏航電機2，檢查偏航電機2實際是否為順時針方向，驗證控制與實際運行方向保持一致。

（5）如Q2.6繼電器與Q3.1繼電器接線互換線路不夠長，可直接互換Q2.6繼電器與Q3.1繼電器位置，從第3步不再開始執行。

3.5 改造效果

對100臺采用單風扇發電機的機組進行改造后，再未出現“發電機風扇1”故障。

4 案例：貝克注油小齒輪脫落故障分析及檢查預防措施

4.1 故障現象

某風電場有10臺機組陸續報“變槳電機電流不對稱”等故障停機。

在進行檢查時，發現上述10臺機組均為注油小齒輪安裝板偏移，固定螺栓斷裂，注油小齒輪脫落，其中有3臺機組輪轂內的B編碼器損壞或輪轂內其它部件被脫落的注油小齒輪砸壞等一系列相關故障發生。檢查剩余98臺機組，其注油小齒輪均存在偏移情況，具有故障安全隱患。

4.2 故障原因分析

檢查故障貝克注油小齒輪的結構及其安裝位置情況，發現貝克注油小齒輪為純金屬件；其有可調節位置的腰形安裝孔。

根據檢查情況，分析其故障產生的原因有以下兩種：（1）安裝位置不當，注油小齒輪與變槳軸承大齒圈不同心或間隙未調整好。（2）固定螺栓的力矩未達到要求。

4.3 檢查預防措施及調整方法

經分析，貝克注油小齒輪的脫落故障發生前，注油小齒輪安裝板將出現偏移過程，因此，通過對機組的日常巡檢和定期維護時，檢查注油小齒輪的安裝板是否偏移并對已發生偏移的注油小齒輪安裝板按要求進行調整，能預防貝克注油小齒輪的脫落故障發生。

檢查預防措施：（1）檢查注油小齒輪安裝板位置是否偏移。（2）檢查注油小齒輪與變槳軸承大齒圈是否同心，間隙是否正常。（3）檢查安裝板固定螺栓力矩是否符合要求。

4.4 效果

按預防檢查措施對貝克注油小齒輪進行檢查調整后，經過風場為期一年的機組運行驗證，再沒發生貝克注油小齒輪脫落等故障。

5 結束語

通過處理批量性故障使技術人員提高了檢查統計、分析及解決問題的有效方法，了解批量故障處理的流程，為解決處理其它故障積攢經驗。

參考文獻

[1]FD82B風力發電機組電氣原理圖[Z].