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技術干貨 - 雙饋發電機故障診斷及分析

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01雙饋風力發電機故障背景介紹

我們國家風力發電經過近十年的高速發展,裝機容量逐年增加;目前,國內主流風機類型主要是雙饋型和直驅型。雙饋發電機主要是高速運轉,加之需求量大,制造廠家質量把控不到位,導致發電機在出質保后,故障頻出,造成風機停機,給風電場造成很大的經濟損失。
主要原因是設計制造缺陷逐步暴露以及運行維護沒有及時跟進。
 
發電機故障現象主要有:
1、發電機振動大;
2、軸承頻繁損壞;
3、發電機滑環打火、碳刷燒損;
4、發電機自動潤滑泵損壞,油路堵塞;
5、發電機繞組燒損等故障。
針對雙饋發電機存在的故障問題,根據現有的儀器、技術方法,從發電機的故障診斷技術、故障類型、故障原因分析以及修復方法展開講述。
 
02故障診斷技術介紹
故障診斷:根據電機運行產生的各種信息,運用技術和儀器設備判斷電機運行是屬于正常還是發生了異常,識別電機是否發生了故障。
所有的故障都是按一定機理發生和發展的,有一定的客觀規律,電機故障診斷的目的就是要根據這種規律,利用先進的檢測手段和方法,并利用多年的設計、運行經驗和理論研究所形成的豐富的診斷軟件,判斷故障原因,并制定排除故障的維修方案。 
故障診斷三個基本環節:檢查和發現異常、診斷故障狀態和部位、分析故障類型。
因為發電機是一個綜合性的(包含電路系統、磁路系統、絕緣系統、風路系統、機械系統)運行部件,根據故障類型,主要有以下診斷技術:
 
1、 振動診斷:通過對電動機的振動檢測,對信號進行各種分析和處理,診斷電機產生故障的原因和部位,并制定處理辦法。
2、 絕緣診斷:利用各種電氣試驗和特殊診斷技術,對電機的絕緣結構、工作性能和是否存在缺陷作出結論,并對絕緣剩余壽命作出預測。
3、 溫度診斷:用各種溫度檢測方法和紅外測溫技術,對電機的各部分溫度進行檢測和故障診斷。
 
03塔上故障檢測方法
針對塔上在運行發電機,受塔上施工條件限制,主要用以下儀器和方法檢查:
1、目視及手動檢查
主要查看發電機緊固螺栓是否松動,發電機排油是否暢通,發電機防護漆是否有脫落,發電機配件是否有裂紋、打火痕跡。
2、絕緣電阻表檢查
發電機定轉子繞組、滑環、刷架、電纜以及各傳感器及電源線對地絕緣電阻??梢园l現繞組絕緣是否接地。
檢查要求:定轉子繞組、滑環、刷架、電纜用1000V絕緣電阻表進行檢測,要求≥50MΩ。傳感器及電源線對地絕緣電阻用500V絕緣電阻表進行檢測,要求≥50MΩ。
結果判斷:檢測時,從定子接線盒內檢測,若存在對地情況,則需要拆機排查是引出線接地還是繞組接地。
從轉子接線盒內檢測,若存在對地情況,需要將轉子軸內三相引出線斷開,分別測量轉子繞組和滑環-刷架,判斷是哪個部位絕緣對地。
3、直流電阻儀檢查
檢查發電機定轉子繞組直流電阻;可以發現引出線斷裂、繞組匝間或相間短路等故障。
檢查要求:定子直流電阻檢測在接線盒內直接測量,轉子直流電阻檢測需要將轉子引出線與滑環斷開,從轉子引出線測量。
標準要求:定、轉子繞組,各線端電阻值與三個線端電阻的平均值之差:三角形接法≤1.5% ,星形接法≤2%。每一電阻測量的三次讀數不平衡度士 0.5% 。
結果判斷:若檢測數值超過標準要求值,初步可以判斷繞組存在匝間或相間短路故障;若檢測出兩相沒有阻值,一相有阻值,則初步可以判斷為一相引出線斷開。
 
04便攜式電機電氣綜合故障診斷儀檢查
由于采用直流電阻儀只能檢測出已經發生故障的繞組問題,對于絕緣薄弱但沒有完全破損,存在泄漏電流過大問題不能夠完全檢測出來。使用匝間耐壓檢測儀由于設備體積、重量大,不滿足塔上檢測條件,另外,采用高電壓檢測,會造成繞組絕緣損傷。
采用便攜式電機電氣綜合故障診斷儀可以檢測出繞組繞組存在匝間或相間短路故障。
 
05 振動檢查
a、便攜式振動檢測儀檢測發電機振動情況;測量時驅動端和非驅動端各三個測量點,測量點如下圖所示:
振動試驗限值電機的振動試驗中,檢測振動速度,≤2.8mm/s 良好;≤7.1 mm/s允許;≤11.2 mm/s可以承受。
b、振動頻譜分析儀檢測
振動頻譜分析儀在線監測通過測量發電機運動頻譜,分析發電機存在的振動異常情況;主要有以下異常類型:
1)定子異常產生的電磁振動
原因:定子鐵心或定子線圈松動,彈性支撐緊固螺栓松動;
特征:振動頻率為電源頻率的2倍;切斷電源,電磁振動立即消失。
2)氣隙不均勻引起的電磁振動
原因:定轉子不同心引起,端蓋磨損導致氣隙不均勻;
特征:振動以1/2sf周期在脈動;(s為轉差率,f為電網頻率)。
3)轉子不平衡產生的機械振動
原因:轉子零部件脫落或移位;轉子線圈松動、移位;
特征:振動頻率和轉速頻率相等;振動值隨轉速增高而加大;振動值以徑向最大,軸向很小。
4)軸承異常產生的機械振動
原因:軸承因潤滑不良、軸電流、異物污染、高溫,出現表面剝落、點蝕、碎裂、銹蝕;
特征:每種規格的滾動軸承,都有一定的特征頻率,當軸承出現故障時,測試儀器即可出現不同部位損壞時的特征頻率,滾動軸承的特征頻率取決于其滾動元件的幾何尺寸。
 
 

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