摘要：随着新能源技术的不断创新，其在当前能源供应中所占的比重逐渐增大，使人们更加关注新能源技术。风力发电作为新能源的重要组成部分，对我国当前的经济发展有着重要的影响。风力发电机组是通过获得风能进行发电的电力设备，重要大部件都位于几十米甚至上百米高的塔筒上，一旦损坏将直接导致停机故障，并且无法快速更换，风电企业应该做好处理流程预案，发生重要大部件损坏的情况时，必须快速处理，减少损失。
关键词：风力发电；新能源；发电机状态
一、风力发电机组故障特点分析
风力发电厂一般位于环境相对较差的偏远地区，再加上风力发电设备的长期使用，在使用过程中容易出现各种故障，影响风力发电机组的正常运行。对于发电机组的故障，比较常见的是齿轮箱和发电机的故障，发电机的常见故障有发电机轴承过热和运行时的振动较大这二方面的问题，这些问题的发生主要是由于发电机长期运行造成其轴承出现损坏或者定子绕组的绝缘体出现损坏，影响发电机运行的稳定性。针对不同的故障问题，有必要选择适当的处理方法，以保证风力发电机组的正常运行。
二、风力发电机状态监测和故障诊断的基本结构
风力发电机状态监测和故障诊断的发展，主要依靠现代计算机控制系统，通过对采集到的信号进行分析和处理，对风力发电机存在的问题进行监测，并采取相应的处理措施。对于当前的风力发电机监测工作，其主要是对风力发电机的振动和温度等参数进行监测，然后结合预订的参数值对比发电机的运行状态， 这样才能够对风力发电机的状态进行掌握，从而分析出当前风力发电机存在的问题。在当前，风力发电机状态监测和故障诊断主要功能是收集信号-分析信号-判断信号-诊断结果。在信号采集方面，主要是通过风力发电机组上的传感器采集信号，然后通过监测设备对采集到的信号进行分析，并通过计算机设备总结出信号中包含的信息，显示出相应的故障问题。
三、风力发电机故障诊断注意事项
（一）全面分析故障成因
（1）设计和生产质量
采购及质量管理部门根据维修管理部门提供的主要部件损坏现场检查结果和风机运行数据，组织主要部件供应商技术质量组进行设计和生产质量评审。评审的主要内容包括设计模型、参数评审、设计成果评审、图纸及技术要求、生产材料评审、试验报告、验收报告评审等。
（2）故障分析
技术部组织主要零部件供应商的技术和质量小组，根据风电机组的运行情况，通过计算、仿真和故障模拟试验，分析了风电机组大部件损坏的原因和机理。最后找出损坏的原因，通过整理、比较和分析大部件损坏的累计工作时间和失效次数，以及相同损坏模式发生次数的信息，估计出损坏模式的发生概率和性质，判断出受影响的大部件的产品数量。
（二）制定问题处理实施方案
明确大部件损坏的具体实施计划、其他风机预防计划、竣工标志及责任部门、单位，并有明确的计划节点安排。
开展举一反三工作，根据大部件损坏产生原因的机理分析，责任单位应检查本单位同类产品是否可能发生类似的问题，要明确纠正措施和纠正计划，报送综合计划管理部门和质量管理部门，由这两个部门负责监督纠正措施按计划完成。其他单位也应根据责任单位的经验教训，检查本单位是否也存在类似问题隐患，同类问题不允许发生两次。
（三）质量问题归零工作
大部件损坏问题处理完成后，经过一段时间的运行验证，该处理方案有效可靠，责任单位负责完成技术零退货报告的编制和签字，质量管理部组织评审并存档。（1）责任单位应组织查明问题产品的形成过程和问题发现过程，分析造成问题的管理制度规定和执行方面的原因，查找管理上的薄弱环节或漏洞；有针对性的完善体系文件、规章制度和规范标准等，加强制度执行的监管控制力度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）依据问题原因确定相关人员应该承担的责任，总结经验教训，并依据规章制度严格考核处罚，对组织处理问题有功人员也应及时按照规章制度给予奖励。（3）对修订完善的制度和标准开展宣贯和培训。（4）责任单位负责完成管理归零报告的编制、签署和归档。
四、风力发电机状态监测与故障诊断
（一）诊断系统构成
轴承状态监测和故障诊断系统包括微型计算机（包括监测、通讯、分析和诊断模块）、转速传感器和动态数据采集卡，微型计算机通过USB接口与动态数据采集卡连接。
（二）技术参数计算
针对某风电场双馈式风力发电机组进行抽样监测及故障诊断。发电机主要有4种型号：YSSF450L－4C，YFFS450－4W，R81，YJ93A；发电机额定电压 690 V；额定转速 1800 r/min；额定功率 1500 kW。发电机驱动端和非驱动端共使用3种不同型号的滚动轴承，根据轴承的型号可查到轴承的几何尺寸、公称接触角和滚动体个数。将数据通过计算可得到轴承内圈、外圈滚动体及保持架故障特征频率。
（三）选择测试参数与布置测点
利用该系统对双馈式风力发电机组5个不同风机进行振动监测。采用5个测试点进行测试。叶轮与齿轮箱之间的轴承分布2个测试点1和2；齿轮箱输出端布置一个测试点3；发电机的驱动端布置测试点4；发电机非驱动端布置测试点5。系统采用速度传感器测量垂直方向与和水平方向的振动值。
（四）结果统计与分析
发电机驱动端与输出端测试数据统计结果显示F4-H36号风机驱动端测试点4振动烈度非常大，垂直方向振动幅值达到1.765 mm，水平方向振动幅值为0.593 mm，是另外4台风机驱动端振动幅值的5倍左右。
（五）诊断处理
对振动幅值异常的风机F4-H36号风机进行进一步诊断，将发电机驱动端2个方向的振动数据进行时域和频谱分析，实际测得发电机回转轴转速1706 r/min，轴承回转频率28.4 Hz。实验测得驱动端2个方向在89.11Hz频率处出现异常振动幅值。
（六）结果验证
为了验证滚动轴承状态监测及故障诊断系统诊断结果的正确性，测试完成后对报出故障的风机（F4-H36）发电机的驱动端6326滚动轴承进行更换，现场拆下的6326轴承外圈有明显压痕，轴承外圈存在严重损坏，与系统的诊断结果一致。通过观察轴承外圈的压痕特点（压痕不均匀）。说明轴承处于偏载工况，这种情况出现的原因主要是由于装配误差。更换后的轴承要按图纸要求及使用专业工装进行装配。
结语：随着人们对环境污染的日益重视，新能源的开发越来越受到人们的重视。风力发电作为一种清洁无污染的能源，已广泛应用于各行各业。对于风力发电厂，其一般设置在较为偏远的地带，且由于风力发电对风力的需求较大，因此大部分的风力发电设备安装在环境较为恶劣的地区， 这就使得风力发电设备在运行过程中非常容易出现各种各样的问题。 由于风力发电设备故障受到的影响因素较多， 在对其故障进行监测和诊断过程中遇到的问题较多， 如何提高对风力发电机的故障监测和诊断等是当前风力发电需要重点解决的问题。
参考文献：
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论文作者:云峰，房文轩，高云鹏
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/15
标签：发电机论文; 轴承论文; 故障论文; 风力发电机论文; 故障诊断论文; 部件论文; 状态论文; 《当代电力文化》2019年第04期论文;