摘要：本文围绕基于故障统计的风力发电机组维护管理的议题进行了探讨，概述了基于故障统计的风力发电机组维护的内容，分析了风电机组故障判断的依据，提出了基于故障统计的风电机组维护管理措施，旨在不断提升风力发电机组的运行工况，减少设备故障和事故发生率。
关键词：风力发电；发电机组；故障；管理；维护
1引言
随着经济社会的日益推进，能源成为国家发展速度的一大制约因素。在新形势下，风力发电等新型能源成为缓解能源发展危机的有利途径。近年来，风力发电工程项目越来越多，风力发电系统的运维管理问题也暴露出来，需要引起能源企业更多的重视。本文结合自身经验，谈一下风力发电机组维护管理的看法，希望给相关人士带来启发。
2基于故障统计的风力发电机组维护概述
在风力发电机组运行过程中，由于多种因素的影响，机组设备会发生故障。由于引发故障的因素众多，因而故障预防具有较大的难度。为了在风力发电机组运维管理方面更具有主动性，工作人员必须结合实际经营，在不断进行故障事后分析的基础上逐渐走到故障发生前的管理防控上，如此才能尽可能减少或避免风力发电机组故障发生率，延长设备使用寿命。而为了更有效地实现这一理想目标，工作人员必须通过对引发风电机组故障的各种因素以及发生故障的原因进行统计分析，进而制定出更科学更可控的维护管理策略，确保风力发电机组运行工况优良。
3风电机组故障判断的依据分析
在风电机组故障分析过程中，主要从可能发生或诱发故障的因素入手来进行故障分析或故障判断。风电机组的形式虽有差别，但是在风电机组方面结构类似，大致可将其分为齿轮箱增速型和直驱型。由于齿轮箱增速型的运行效率更优，因而行业内多采用齿轮箱增速型的电机组。齿轮箱增速型电机组故障原因一方面可能是由于关键部件的故障所导致，另一方面还可能是由于传统系统发生故障所引发。
齿轮箱中各零部件在系统运行过程中都有可能发生故障，有研究人员对齿轮箱中各零部件发生损坏或故障的可能性做过统计，结果为：齿轮占到总损坏或故障率的60%，轴承占到19%，轴占到11%，剩下其他故障占到10%。这一数据表明，在齿轮箱发生故障时最可能出现问题的零部件为齿轮、轴承、轴。而当这三种部件任意一种发生异常时又极容易引发其他两种部件受到不利影响。因此在风力发电机组故障判断和分析过程中对齿轮箱以上三种零部件进行故障诊断和分析至关重要。
齿轮的故障形式又表现为多种，如齿面磨损、齿面擦伤、齿面接触疲劳、断齿等现象。其中，齿面磨损现象可能产生的原因是齿轮材质不合格、齿轮接触面之间存有杂质、齿轮接触处的润滑油质量不好或缺乏润滑油等。随着齿面的不断磨损，除了外观能够看出齿形发生变化之外，齿轮处噪音也越来越大。齿面擦伤主要发生在荷载较大或者高速运转的情况下，由于该种故障发生的一大原因是压力接触，因此如果在齿轮啮合齿面间存有杂质颗粒，再加上润滑条件较差则很容易随着齿轮的运行而导致齿面沿运行方向出现粗糙的条状沟纹，尤其是在齿轮和齿根处最为明显。在该种故障出现时，齿轮噪音也会增大。齿面接触疲劳的故障有点蚀、剥落两种呈现形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于齿轮在啮合过程中会产生各种力，如滚动力、滑动力以及切应力等，因而在多种力的共同作用下齿轮表面会产生疲劳裂纹。随着润滑油的浸润和齿轮的不断运行，这些细小的疲劳裂纹也会不断扩延，齿轮表面的金属层会以颗粒状剥落下来，发生点蚀现象。随着局部点蚀现象的蔓延，最终造成齿轮表面大块金属的脱落，影响到齿轮的使用寿命。断齿故障发生通常是在外边荷载过高时出现的，如齿轮运行受到较大冲击，齿轮本身材质不均匀导致承载力不均等。当齿轮根部受到的作用力超过本身的承载力时，齿轮根部极容易弯曲，继而发生断裂。
轴或轴承的故障表现形式有：轴弯曲、轴中心偏移、轴承磨损、保持架损坏等。当轴的实际荷载超过自身标准承载力时会发生不同程度的弯曲，而随着弯曲程度的增大又会引发齿轮啮合状态的异常变化，继而引发齿轮运行效率的降低或齿轮失效问题。滚动轴承的内外圈和滚动体也会在冲击荷载的作用下发生磨损、断裂等问题。工作人员在分析轴或轴承的故障时，不仅要关注到轴和轴承的异常，同时还应该关注到可能会引发的齿轮故障。
针对齿轮箱可能发生的各种故障，工作人员可利用振动信号来作为判断手段。如果发生故障，则齿轮箱各零部件的振动信号也会出现异常。目前，在振动信号异常的判断技术研究方面，工作人员大多是通过对振动频谱中边频带的识别来间接判断故障的相关信息。其中，变频带的间隔可以反应出故障源的频率，变频带的幅值变化可以反应故障的程度大小，借助齿轮箱和零部件的振动频谱图来实现对齿轮故障的分析和判断。工作人员需要对齿轮零部件、轴承、润滑油等可能产生的噪音进行分析。如齿轮啮合过程中如果发生扭转或或线性反应，则会随着齿轮啮合接触力的变化而发生噪音的变化。在齿轮脱啮后的瞬间会产生频率异常的明显噪音，而在齿轮啮合频率较高的过程中往往会因为齿轮与箱体发生协同共振而引发相似的噪音，没有明显的变化。当在齿轮连接处注入大量的润滑油时，如果出现封闭容积结构则会发生剧烈变化的噪音。对于轴承部件来说，通常是将轴系产生的各种扭矩传递到齿轮，以齿轮的噪音变化作为主要的呈现方式。在实际工作中，技术人员可根据发电机组各部件故障的振动信号特征来进行单一或对比分析，从而进行更加准确的故障诊断。
4基于故障统计的风电机组维护管理措施
处理对故障成因及故障判断进行分析和研究提升故障判断的准确率之外，管理部门及工作人员还应采取措施进一步减少故障发生率。通过日常的检查记录和维护记录来及时发现设备运行异常，作出修正决策并实施，从日常的养护和检查方面进行主动防控，减少事故发生率。
5结语
总之，风力发电机组的维护管理工作不仅要注重对故障的预测和分析，同时也要注重日常的设备养护管理，只有双管齐下才能更好地延长设备寿命，提升机组运行安全和效率。
参考文献
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[4]考虑大规模风电调峰要求的系统机组检修计划，张宏宇，印永华，申洪，何剑，赵珊珊，《电力系统自动化》，2012（16）
论文作者:王成
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：故障论文; 齿轮论文; 齿轮箱论文; 发生论文; 机组论文; 风力发电机组论文; 轴承论文; 《电力设备》2018年第27期论文;