（大唐新疆清洁能源有限公司 新疆乌鲁木齐 830011）
摘要：在正常情况下，机组的实时震动曲线会随着机组状态的改变而发生相应的变化，通过对风力发电机组在偏航、停机、加速、发电等不同状态下的实时震动曲线进行分析，可以确认机组的震动传感器接线是否正常，机组的震动故障是否真实，以及风机的震动是由传动系统的转动引起的还是由偏航系统的转动引起的。当确认风机偏航震动时，通过调整偏航余压的大小，观察风机在不同偏航摩擦力大小下的震动情况，就可以确定引起偏航震动的机械部件。具体来说，如果风机的偏航震动程度和偏航余压的大小有关系，就说明引起偏航震动的部件是偏航刹车盘或者偏航刹车片及偏航制动器；如果风机的偏航震动程度与偏航余压的大小无关，就说明引起偏航震动的机械部件可能是偏航轴承或偏航啮合齿面，偏航减速器等。
关键词：风机、偏航、震动、故障、摩擦力
0、绪论
一般在风力发电机组的主机架上都安有专门用于检测塔筒震动情况的传感器，所以由偏航系统引起的塔筒震动往往会以塔筒震动故障的形式暴露出来。但是引起风电机组塔筒震动故障的原因可能是多方面的，比如塔筒震动传感器本身的问题、偏航系统的问题，主轴承的问题，齿轮箱的问题、发电机的问题等等，所以在机组报塔筒震动故障以后，我们首先要排除震动传感器本身的问题，确保机组的震动真实存在，其次还要分辨出风机的震动是偏航系统的低速转动引起还是传动系统的高速转动引起。在确定了机组的震动确实是由偏航系统引起之后，才能根据不同的情况进行检查分析，最终确定引起机组偏航震动的原因。
1、机组的实时震动曲线分析
在正常情况下，机组的实时震动曲线会随着机组状态的改变而发生相应的变化，机组在偏航和发电时震动曲线会有较小的波动，而当机组处于停机状态时的实时震动曲线应该是非常平稳的。通过对风力发电机组在偏航、停机、加速、发电等不同状态下的实时震动曲线进行分析，可以确认机组的震动传感器接线是否正常，机组的震动故障是否真实，以及风机的震动是由传动系统的转动引起的还是由偏航系统的转动引起的。
1.1机组震动传感器是否正常的判断方法
具体的方法是，通过风机监控后台进行停机、偏航、加速、发电等改变风机运行状态的操作，观察塔筒震动传感器检测到的实时数据变化是否与机组的运行状态相对应。如果机组的实时震动曲线不随风机状态的变化而变化，或者变化的规律存在明显的逻辑错误，就说明风机的震动传感器及其接线不正常，需要登机检查震动传感器及其接线情况。
上图所示为某风电场一台华锐3MW机组的实时震动曲线，该风机不管是在停机、偏航还是加速、发电状态下，机组的震动曲线都不会有丝毫的改变，而只是按照它固有的规律进行变化，这说明这台风机的塔筒震动传感器是不正常的，是不能反映出风机的实际震动情况的。
1.2风机震动情况是否真实存在的判断方法
如果机组的实时震动曲线随着风机状态的变化而发生对应的变化，并且相对其它不报震动故障的风机来说，在偏航或发电时的实时震动曲线波动十分明显，就说明风机的震动传感器没有问题，风机的震动情况真实存在（但是塔筒震动传感器没有固定好的情况除外），需要进一步分析查明风机发生震动的具体原因。
以某风电场#65华锐3MW机组实为例，如图所示为该风机在停机后先手动偏航一定角度再将风机启动经自动偏航对风到并网发电过程中的震动曲线的变化情况：图中左侧震动明显部分为手动偏航时的震动曲线，中间平稳部分为风机启动后手动偏航停止进行自检时的震动曲线，中间震动明显部分为风机启动后自检完成进行自动偏航对风时的震动曲线，右侧平稳部分为风机加速并网发电时的震动曲线，据此可以看出，风机在偏航时的震动幅度和发电时的震动幅度相比，偏航时的震动非常大，说明风机的震动是由偏航系统在旋转引起的。
需要注意的是，风机的震动并不一定是单纯的偏航系统震动或者传动系统震动，还有可能是风机传动系统震动和偏航系统震动的叠加，因为风机在发电的过程中如果风向发生了变化，风机不会先停机再偏航，而是直接在发电的过程进行偏航对风，这也就是风机的震动故障往往在发电和偏航两个过程同时存在的情况下更容易出现的原因。
2.机组的震动故障记录分析
如前所述，风机的发电和偏航两个过程没有必然的先后联系，风机在发电的过程中也常常伴随着偏航对风的过程，当风机的发电震动和偏航震动相互叠加在一起的时候，如果两方面的震动都比较大，那么叠加后的震动就会更大，这个时候，往往就是风机最容易报出震动故障的时候。正因为如此，当风机在发电状态下报出塔筒震动故障时，我们除了通过风机后台的操作，通过观察风机在不同状态下的震动曲线进行分析确定震动原因之外，还可以通过查询风机故障记录中的偏航压力和偏航变频器的功率进行分析。以华锐3MW机组为例，如果风机报震动故障时的偏航压力为15bar-30bar之间，就说明风机主要是在偏航的时候引发的震动报出故障；相反，如果风机报震动故障时的偏航压力在160bar左右，就说明是风机传动链的不平稳转动引起的震动报出的故障。
3.2 偏航系统的机械部分组成
如上图所示，风机偏航系统的机械部分主要包括偏航减速器、偏航小齿轮、偏航轴承（轴承内圈带齿）、偏航刹车盘、偏航制动器及偏航刹车片等部件。根据偏航系统的机械部分与偏航摩擦力大小的关系，可以分为两个部分：能够影响偏航摩擦力的有：偏航刹车盘、偏航刹车片、偏航制动器；与偏航摩擦力无关的有：偏航减速器、偏航小齿轮、偏航轴承。
3.3 确认机组偏航震动的部件范围
根据偏航系统机械部分与偏航摩擦力的关系，通过调节偏航余压的大小，可以改变偏航刹车盘上摩擦力的大小：偏航余压越大，偏航摩擦力就越大。当确认风机偏航震动时，通过调整偏航余压的大小，观察风机在不同偏航摩擦力大小下的震动情况，就可以确定引起偏航震动的机械部件。具体来说，如果风机的偏航震动程度和偏航余压的大小有关系，就说明引起偏航震动的部件是偏航刹车盘或者偏航刹车片及偏航制动器；如果风机的偏航震动程度与偏航余压的大小无关，就说明引起偏航震动的机械部件可能是偏航轴承或偏航啮合齿面，偏航减速器等。
3.4 确认引起偏航震动的具体原因
根据调节偏航余压的大小确定了引起偏航震动的机械部件的大致范围后，就可以通过进一步的仔细观察和分析，最终确认引起偏航震动的原因。
3.4.1 偏航刹车盘、偏航刹车片及偏航制动器部分的检查分析
首先要检查偏航刹车盘是否清洁，同时还要检查偏航刹车盘有无被划伤。偏航刹车盘是一个固定在偏航轴承上的圆环板，风机在运行过程中，有可能液压油、齿轮油等滴落到刹车盘上。油的存在会降低摩擦系数使刹摩擦片失去功效，同时由于刹车盘上摩擦片粉末的存在,在偏航过程当中会形成油脂粘力破坏摩擦片造成的风机震动和噪音，对风机影响很大，所以应经常对偏航刹车盘上污染物进行清理，并用清洁剂与水的混合液将其擦拭干净。
如果偏航刹车盘上比较干净同时没有被刹车片划伤，就要仔细检查偏航刹车片的磨损情况，偏航刹车片由钢板和摩擦材料组成，如果偏航刹车片磨损严重，就会磨到钢板部分，在偏航刹车片的钢板材质与偏航刹车盘的钢板材质相比较软较差较粗糙的情况下，就很容易会把一些铁销从偏航刹车片的钢板上磨下来，使得偏航接触面过于粗燥，偏航摩擦力过大引起偏航震动，所以要经常检查偏航刹车片的磨损程度。以华锐3MW风机为例，其摩擦片总厚度（钢板层+摩擦材料层）为21mm，当摩擦片磨损量达到7mm（即检测到钢板层+摩擦材料层=14mm）时，摩擦片必须更换。
在偏航制动器方面，如上图所示，由于偏航制动器固定螺栓的存在，偏航刹车盘与偏航制动器的侧面间隙（在上图中2位置）是一个恒定的值，而且这个间隙一般较大，所以不会存在摩擦的情况。需要注意的是图中1位置所示的制动器跳闸垫，由于车间安装工人马虎或质检不严等情况，在制动器与机舱底座之间的调整垫的厚度可能会安装得薄厚不一致，这样的结果是造成相关偏航制动器上下两部分与偏航刹车盘之间的间隙不均匀，使得一侧的刹车片磨损过快磨到钢板层引起风机震动。
3.4.2 偏航减速器、偏航啮合齿面、偏航轴承部分的检查分析
由偏航啮合齿面损伤引起的震动往往是间歇性的而不是持续性的，同时对于齿面的损伤情况或者齿面间隙的检查往往比较直观可见或已于测量，所以比较容易发现。当偏航减速器损坏时，往往能够听到一些异常的声响，并且除非减速器内部损坏严重导致卡死等极端情况发生，不然也不能引起风机的震动的发生。对于偏航轴承来说，因为它是一个低速旋转的设备，与风机上发电时旋转的轴承相比，使用率非常低，加上其自身配备的深沟球轴承具有较好的承载能力，由于偏航轴承的损坏引起的震动往往非常少见。
4.结论
综上所述，风机的偏航震动一般都有偏航刹车盘的污染或偏航刹车片的磨损引起，同时也要检查偏航制动器调整垫的情况。而且由上述部件引起的风机震动其震动的大小一般都与偏航摩擦力的大小有关，可以通过调节偏航余压的办法快速确定。同时要注意，正因为偏航震动一般都有偏航摩擦力的大小有关，所以还要检查偏航余压本身的大小是否合适。如果偏航余压过大，偏航制动钳与偏航刹车盘之间的摩擦力就会很大，从而引起偏航时的震动。
参考文献:
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[3]华锐风电科技股份有限公司.SL3000/90离岸型风力发电机组维护维修手册.2011：90-98.
甄炳文：（1989年-）大唐新疆，研究方向：风力发电 。
论文作者:甄炳文
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
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