風力發(fā)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(fā)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。

【關鍵詞】風力發(fā)電機 冷卻器 風機 故障 扇葉 原因 措施

0 引言

風力發(fā)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(fā)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(huán)境空氣與內部熱空氣（電機內部發(fā)熱）進行熱交換達到冷卻發(fā)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(huán)，軸向風機將熱空氣帶走。

從風場反饋的風力發(fā)電機故障來看，冷卻器故障率為發(fā)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(fā)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(tǒng)計風場的風力發(fā)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(fā)黑痕跡。測量線路發(fā)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(fā)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?？梢詮募毠?jié)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(fā)生，制定防范措施，降低故障的發(fā)生。

3.1組裝

① 冷卻器廠家安裝扇葉時，螺栓定點調節(jié)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?，F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(qū)域，可能在發(fā)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(fā)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(jiān)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(wěn)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(jié)齒輪箱與發(fā)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(fā)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(fā)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(qū)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(huán)節(jié)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(yè)出版社