風力發電機狀態監測與故障診斷技術分析

張志東

摘要：風電不僅可以解決目前電力資源緊缺的問題，而且在中國實現了可持續發展的理念，具有非常環保的效果。由于風力發電機在運行過程中比較危險，在運行過程中無法準確判斷風力發電機主要部件的狀況，風力發電機的維修一般采用售后維修或計劃維修。監測發電機組的實時狀態跟對其的實時故障診斷可以對發電機的主要部件進行監測，保證各部件的正常運行。

關鍵詞：風力發電機;狀態監測;故障診斷;技術分析

1風力發電機組常出現的故障

（1）雙饋感應的發電機組相關故障。定子與轉子：繞組接地、匝間短路、相間短路、絕緣電阻低、絕緣燒毀、轉子電橋斷線、電纜引線斷線、燒壞等;軸承：軸承燒損、軸承振動、軸承噪音等。冷卻系統：冷水機故障，冷卻風扇故障、進出口溫度偏差等，滑環碳刷系統：環火、滑環損壞、碳刷燒毀等;整機：三相電磁場不對稱、氣隙偏心、相電流諧波分量增大、電機損耗增大、振動異常、噪音過大等。此外，潤滑油（脂）泄漏、自動注油器故障、編碼器故障、機內異物等也是發電機的常見故障。（2）直驅永磁的發電機相關故障說明。由于轉子的永磁結構，存在磁鋼脫落、磁鋼失去磁力等缺陷。除了滑環碳刷系統沒有故障外，其他故障與上述常見故障類似。你提到了雙饋感應發電機。（3）失效分析。繞組故障會在短期內引起大電流，導致溫度急劇上升，同時三相繞組不對稱，在繞組中容易產生諧波分量。軸承故障會導致轉子偏心和振動。而定子繞組中的間隙偏心感應出相應的諧波電流。冷卻系統故障導致溫度異常升高。滑環碳刷系統故障增加接觸電阻或斷開勵磁回路，導致勵磁磁場失效，定子繞組不能產生感應電勢，磁體氣隙失效，磁電勢不平衡，感應電勢改變定子繞組。機器中的異物會導致過度振動和過度噪音。定子和轉子的掃描也會導致電壓、電流、效率和損耗的變化。

2風力發電機狀態檢測與故障診斷技術分析

2.1齒輪箱

為了了解風力發電機的狀態檢測與故障診斷技術，從齒輪箱這部分分析，第一，齒輪箱為風力發電機中的重要組成部分，關系著主軸與發電機的運行質量，并且風力發電機在運行的過程中，這一部分發生故障問題的概率較高，例如：軸承故障、齒輪故障等，對風力發電機的運行有直接的影響，現階段風力發電企業對風力發電機的狀態、故障檢測的重視程度逐漸提高，轉變了傳統的診斷方法，從溫度的角度出發進行檢測中，一旦發現齒輪箱的溫度過高，立即檢查出現的問題，進行優化調整，保障計算機系統能夠穩定運行，推進電力發電機裕運行發展。第二，在齒輪箱診斷時，由于其中的內部結構較為復雜，運行狀態檢測工作較為困難，為了進一步提高風力發電機的診斷效率與準確性，可以先整理出風力發電機運行中常見的問題，有針對性的檢查發電機的運行情況，一旦發現齒輪箱中存在運行不穩定的情況，快速整理并優化調整，推進風力發電機穩定運行。

2.2發電機

風力發電機狀態檢測與故障診斷技術分析中，為了進一步提高分析有效性，從發電機這一角度分析，第一，發電機的目的為將機械能轉化為電能，技術人員合理進行故障診斷工作，保障發電機處于良好的運行環境。在運行狀態檢測的過程中，達到提高診斷效率的目的，將重點檢查工作放在振幅、溫度、線圈等方面，例如：技術人員可以先了解發電機的運行情況，在發電機不同的狀態下檢測其溫度，構建發動機正常運行時溫度的標準范圍，在故障檢測工作中按照這一標準分析，及時了解其中存在的問題，并進行優化調整，避免影響風力發電機運行發展。另外，為了能夠進一步提高故障識別效率與準確性，需要技術人員按照發電機的運行情況，合理選擇檢測角度，了解發電機中存在的故障問題，快速找出故障點，并優化調整，推進風力發電機穩定運行。第二，在檢查發電機的運行情況時，提高故障查找效率，可以構建非線性數學模型，將風力發電機的各個部分融入到其中，明確發電機中的不足，進行優化調整，保障風力發電機能夠穩定運行。

2.3葉片

為了提高風力發電機狀態檢測與故障診斷技術的應用合理性，需要從葉片這一角度進行整理，第一，風力發電機中的葉片主要作用為吸收風能，葉片長度大部分為40米，為纖維增強型材料構建而成的，這一部分出現受損問題，修復工作極為困難，為了降低這一問題的發生概率，可以在檢測工作中應用光纖光柵傳感器，檢測葉片周圍存在的問題，有針對性的調整葉片的運行狀態，避免出現嚴重的故障問題，影響風力發電機整體運行。第二，在進行葉片狀態檢測工作時，為了提高運行狀態檢測有效性，需要在調整傳感器時，將工作重點放在適應環境中，提高葉片的抗腐蝕性、抗裂縫性，優化風力發電機的運行穩定性。另外，在進行葉片故障診斷時，可以將診斷重點放在腐蝕、斷裂中，定期進行維修整理，保障風力發電機能夠穩定運行。

2.4電氣系統

分析風力發電機狀態檢測與故障診斷技術時，從電氣系統角度出發整理，第一，電氣系統的應用意義主要為傳遞信號，調控電氣輸出情況，由于電氣系統的精密性較高，需要專業設備分析系統中的故障問題，例如：從線路短路、電流量等幾個角度分析電網信號輸出情況，了解存在的故障問題后構建調控措施，保障風力發電機能夠穩定運行，為發電工作奠定基礎。第二，風力系統調整時，提高數據分析準確性，將性能參數檢測融入到其中，通過計算機技術對比電流輸出情況、功率情況等，電氣系統的運行情況，有針對性的調整電氣系統，控制電能輸出質量的目的，保障風力發電機能夠穩定運行。

3風力發電機組故障診斷技術

3.1故障診斷分析

在對風力發電廠進行故障排除時，根據設備的設計復雜性和設備運行條件的特定條件來詳細分析許多因素，以提高診斷結果的準確性。風力發電機具有許多活動部件，其設計的復雜性使其難以排除故障。傳統的診斷技術需要改進，新的技術和概念已經被引入，各種故障的準確診斷以及解決問題的基礎。為了診斷風機故障，有必要準確地捕捉各種故障現象，并根據風機功率、振動、壓力、變形、磨損和溫度等性能參數進行綜合分析，以進行故障判斷。

3.2振動分析

使用振動分析的原理是在組件的振動傳感器安裝在主要部件上（例如變速箱支架，發電機支架，主軸支架和車架）。傳感器可以準確地測量主機部件的振動。處理和分析來自傳感器的振動反饋，快速準確評估設備中每個組件的振動狀況和運行趨勢，分析振動的原因，確定設備是否有缺陷。

3.3熱力參數分析

風力發電機的熱參數分析是通過分析風力發電機運行過程中溫度和濕度的變化來確定運行條件。大多數風力渦輪機的溫度包括：主要組件的內部溫度，（例如發電機，齒輪箱，發電機，驅動電動機，變頻器等），機艙和控制箱的溫度與機油和液壓油的溫度不同。風力發電機中的大多數空氣濕度包括機艙中的濕度，和控制箱中的濕度。通過監視風力發電機的熱參數，可以有效地監視發電機的工作狀態。并且根據熱參數的趨勢和建議，能夠精準地識別設備中的故障設備，并為故障原因分析提供足夠的基礎數據。

4結束語

總而言之，受到工作環境和內部設計的影響，與傳統的電氣設備相比，風力渦輪機容易發生故障，其故障原因復雜多樣。在這方面，對風力發電機的實時監控是全面而系統的，并且引入有效的故障排除方法以消除發電機的運行故障并保護能源公司的經濟和社會利益。

參考文獻：

[1]高鵬.風力發電機狀態監測與故障診斷技術分析[J].現代鹽化工，2020（5）：93-94.

[2]沈艷霞，李帆.風力發電系統故障診斷方法綜述[J].控制工程，2017（20）：789-795.