風力發電機故障檢修與處理
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摘 要：當前隨著環境保護的呼聲日益高漲，對自然資源的利用，運用風能、太陽能等進行能源可再生利用成為熱門話題。對風力發電機的維護和運營，通過有效的控制管理，在發電質量上加以提升，需要不斷提高風力發電機的功能性能。本文圍繞風力發電機的故障檢修展開論述，期望能夠為可再生能源的利用提供借鑒。在提高風電發電機的效益上，進行了眾多的實踐和論證，這也成為當前理論界的熱點話題。
關鍵詞：風力發電機 故障檢修 故障處理
中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0132-02
利用風力發電機進行發電，就能夠為工業企業和民用提供大量的可再生能源，是非常行之有效的。綠色能源制造方式眾多，但是在日常使用中，能夠真正產生效益的，只有風力發電、太陽能發電、光伏發電等方式。以風力發電機為例，如果對風力發電機缺乏必要的管理，由于設備的精密性較高，受到各方因素的影響會導致風力發動機發生故障，繼而產生質量問題。在對風力發電機故障原因基礎上進行分析，采用相應的技術手段將故障處理好，做好相應的維護工作，能夠保障風力發動機正常運行。這對于經濟建設和企業的運營是非常有必要的。
值得注意的是，由于風力發電機的維護成本較高，而且一般處于較為偏遠的地區，環境惡劣使得機組維護工作困難較大，在如何降低成本，提高風電發電機的效益上，進行了眾多的實踐和論證，這也成為當前理論界的熱點話題。
1 風力發電機概述
風力發電機是將風能通過電力設備的運轉轉變為機械能的設備，在當前社會和經濟領域得到廣泛應用。從當前我國的風力發電機的發展情況來看，為了適應社會經濟可持續發展的需要，在風力發電的建設規模上，不斷地進行風力發電的技術研究，就如何進行電能轉換，經過理論界和實際運用的驗證，得到了大量的研究成果。在對故障問題和發生原因進行分析的過程中，得到了相應的技術手段以及故障處理的策略[1]。
風力發電機采用機械功帶動轉子旋轉的原理，是一種交流電的轉換中將風能轉換為機械功的電力設備。風力發電機一般包括了塔架風輪發電機調相器儲能裝置等構件，其工作原理相對簡單，當風能以太陽為熱源傳送到地面的時候，風輪在風力的作用下，能夠通過旋轉將動能轉化為機械能。這是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質的熱能利用發電設備。當前由于能源緊張，人們對于礦物能源的供應不穩定有了深切的認識，開始尋求清潔的可再生能源過程中，于是發現了風能就是一種非常好的無污染的自然資源。
在風能轉換上以太陽為熱源，以大氣為功的介質，將自然資源加以利用。這是風力發電機作為電源的可再生利用所得到的很有效的結果。利用風力帶動風車，然后通過增速機將旋轉的速度進行提升，最后采用發電系統中的發電機頭和具有科技含量的風力發電機充電器等進行風力發電。風力發電機由于風量不穩定，因此其輸出的電源為交流電。通過輸出之后，在充電器、整流電器充電的過程中，實現了風能發電器的電能轉化，其機械連接和功率傳播原理是對軸向和角度進行偏移的調整，將萬能彈性聯軸和高速軸加以連接，通過齒輪箱將轉距傳遞到發動機上[2]。
在轉動的過程中，阻止機械裝置的過載，將直驅型風機槳葉通過齒輪箱與電機相連。發電機的結構主要包括了機艙轉子葉片中心低速軸齒輪箱發電機電子控制器冷卻裝置塔以及充電設備等。以上結構，經過不斷的研發，在當前的風力發電機上已經形成了多種類型，例如水平軸和垂直軸風力發電機。目前國外發達國家在進行風力發電機的研發上已經擁有了很好的成果。風力發電機能夠產生維護簡單的轉向機構，在水平軸上實現新型風力發電。
目前最大功率是我國生產的50kW垂直軸風力發電，還有日本的最大功率也已經達到了30kW。通過大型垂直軸風力發電機的制造，風力發電機已經開始成為世界新能源的主力軍。
2 風力發電機常見故障及發生原因
?。?）風力發動機常見故障之一就是風輪轉動時，異響較大。在故障發生之后出現了機艙罩松動和葉片開裂的情況。這是由于風輪軸承的底座出現了損壞。在齒輪箱軸承損壞和增速器損壞狀態下，風力發電機的受力情況出現了損傷，葉片受到沖擊力度越來越大，槳葉轉速受到影響，剛性鏈接的主輪齒輪箱、發電機等相繼出現故障。對于這一故障進行處理，應更換軸承，對軸承損壞部分進行加固處理，或者是直接予以更換。對機艙罩的螺栓，采用固定螺栓的方式調整風輪軸和增速器，并且將剎車片的間隙加以重新固定。在增速器的安裝上，將螺栓進行牢固緊固，如果軸承也發生了損壞，則需要進行更換[3]。
（2）風力發電機的故障，還包括了風輪達不到額定轉速，使得風速達不到額定風速。這種故障產生的原因可能是由于剎車片失靈，導致了彈簧失效，發電機轉子和定子不斷地接觸摩擦，造成了增速器軸承和風輪軸承的損壞，便將軸承損壞之后，同步器也隨之損壞，使得風機調速受到了阻礙，對這一故障進行處理，應該采取相應的措施。
對于風力發電機的故障，包括風輪轉動時，調向不靈活，不能調向的問題，這是由于調向電機失控或者是帶病運轉。在風速機的運轉過程中，調向轉盤軸承上潤滑不良阻力太大，則會導致風輪軸承座松動或軸承損壞，這時微機顯示數據有誤，在調速油缸上，液壓管路有器密封圈發生了磨損，此時如果進行停機修理，再需要檢查轉盤軸承，應進行油封的更換，拆下機艙之后，轉盤軸承經過大修之后，再檢查微機的芯片，對于程序進行檢查，包括磁力起動器放大器等，如果是芯片出現了故障，則應該予以更換。
啟動電機，更換芯片之后就應該能夠使電機軸承順利運行。如果是程序有誤，則輸入正常程序啟動期，此時在更換之后，傳感器就會能夠進行正常運轉，拆下葉片，更換軸件等，再重新檢查微機程序。此時檢查微機的輸出情況，檢查的方式應該進行停機檢查，發電機定子繞組短路，或者是出現帶發電機正常發電之后，再進行線路的觸發，可以將發電機進行傳子的更換，檢查和排除故障，增加勵磁電流調整，刷握彈簧，消除跳動，更換整流管濾波電容，減輕軸承的負荷，進行發動機的啟動。啟動后檢查空氣是否流通，轉盤上是否有正常間隙較小的情況。檢查無誤，擰緊地腳螺母。 ?。?）驅動系統進行卡滯現象的調整，將風向標進行風向的調整之后，在液壓驅動出現堵塞不通的情況下，使用更換風電機軸承的方法，拆下轉子進行更換和矯正，將剎車片間隙進行合適距離的調整之后，排除控制系統故障，檢查速度傳感器，更換軸承以及加速器，視驅動的故障情況進行更換。
?。?）如果發生發電機軸承彎曲，則拆下轉子進行直接的校正。風力發電機出現的故障之一，還有偏航不靈或不能偏航，如果剎車片阻尼過大，電控失控等問題導致微機指令可能會發生失靈，對這一故障進行處理，應該檢查程序是否正常。偏航電機應該給予線路適當調整，再重新進行偏航電機電控設備的啟動之后，避免短路和斷路，則應該對轉盤軸承的塵土和油漬進行清洗，并更換轉盤軸承壞掉的油封再進行徹底檢修。所有的轉盤軸承發現有損壞的，立即進行更換，并將所有的潤滑油加以更換，同時查看偏航控制模板，檢驗程序是否正常，對于程序已經有誤的要進行更換。
?。?）還有一種故障是發電機不能正常發電，這是由于電刷與滑環之間出現了故障，勵磁發電機轉組繞組線路出現了斷路和短路，其他線路部分的分段器，如發電機定子繞組線和直流發電機定子轉子輸出，在勵磁路沒有接通的情況下，發生了燒壞，表現為短路連接的部分出現了晶閘管不能正常工作的情況。對于這部分故障，應在等待發電機正常發電的過程中，檢察表面彈簧，找到損壞的地方，并進行更換，重新安裝電機定子，對繞組重新下線，重新進行銅頭的焊接。排除了故障之后，重新啟動發電機。在發電機的電壓不穩的狀態下，對發電機勵磁電流異常的情況進行檢查。
?。?）電網電壓不穩定，往往是與電發電機輸出線沒有連接好有直接關系。對這一故障進行處理，應將電刷跳動進行檢查，及時匯報電網調度情況，更換已經磨損的電刷。當出現電壓電網不穩的時候，修復變頻器程序，將異常的變頻器的模塊加以更換，檢查變頻器及輸出電流是否正常，調整碳刷位置，進行風力發電機的更換，驅動電機損壞的應及時進行處理，檢查驅動電機供電電壓，檢查變壓系統控制模塊，在電壓和信號正常的情況下進行檢驗。
檢查變槳系統傳動齒輪和軸承的磨損情況，對變槳傳動鏈零部件進行更換。發現有供電組件出現問題的時候，應該對供電電壓是否正常進行檢驗。再就是發電機過熱和發電機上振動等原因。對于這部分故障，應該檢查發電機軸承的磨損情況，減輕負荷更換軸承，同時對冷卻空氣不流通的情況通過清洗通風管道加以解決。調整轉盤上的間隙，將風輪軸座更換，并將軸承的損壞部分加以更換。對于震動和頻繁晃動的原因，應進行運行標準的檢查，利用液壓扳手對軸承上的螺栓進行緊固。
3 結語
經濟快速發展，環境污染和能源危機問題不斷涌現，各國都對如何利用可再生能源進行可持續發展予以重視。隨著綠色經濟、零排放的模式不斷演進，在綠色能源中加以利用和研發，例如將風能等作為綠色能源的重要來源，進行技術研發，已經取得了很多的成果。例如大型風電發電設備，在工業企業用電上給予了更多的支持。風力發電機在運行的過程中，一旦發現問題可能造成經濟損失，并且威脅人的安全。因此對于安全隱患必須進行及時的檢修和處理，采用相應的故障處理辦法和運維模式進行維護，保障風力發電機的正常運行。
參考文獻
[1] 風力發電機組故障電壓穿越能力測試規程：GB/T 36995-2018[S].2018.
[2] 趙慧嫻.風力發電機故障監測系統數據采集單元的設計[J].價值工程，2018，37（32）：121-123.
[3] 袁文佳.風力發電機組故障診斷與預測技術研究綜述[J].建筑工程技術與設計，2018（29）：717.
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