（1新疆华电小草湖风力发电有限责任公司 乌鲁木齐 830000；2.3国网哈密供电公司 新疆哈密 839000）
摘要：随着全球经济一体化和供能体系的不平衡发展，石油、煤炭等不可再生资源的短缺和环境污染问题已经引起了世界范围的广泛关注。风能除了具备储量巨大、分布广泛等普遍特点外，风力发电机组还具备转换效率高、风电机组占地面积少、发电设施施工工期短等技术优势。近几年来，发电机组运转的稳定性成为了需要克服的技术难点，振动测试预防性检测技术是保证风力发电机组机械传动部件可靠运行与机组整体寿命的关键技术。
关键词：风电机组；振动检测；检修技术；应用
一、振动信号分析与设备状态诊断
1、准备工作
在开始检测之前，首先要选定适合本机型的检测设备,包括振动信号采集器、转速传感器、信息分析模块等的类型、灵敏度以及采样频率范围。通过振动信号分析软件，可以得到振动信号的时域图和频域图。通过对峰值和有效值的分析可以推断风电机组的运行状态。
2、信号分析与状态诊断
（1）普通振动，运行状态良好
对发电机轴承进行振动检测时，若发现时域图谱中振动信号呈周期性变化，且正常谐波明显，周围可见稀疏的多次谐波，可以判断振动主要是由电磁干扰引起的。这种状态下的风电机组基本不存在故障隐患，只需要进行定期的轴承润滑保养维护，并保持正常运行状态下的参数监控就好。这类状态所占比例约为90%。
（2）需适时处理的振动
对于时域图谱中可见周期性冲击、频域图谱中可见频率峰丘的情况，如果没有其他的明显异常，可以判定仅是由零部件松动、对中性能较差或者轻微磨损引起的。这种转频冲击一旦发现也要及时重视，轻微的磨损不会影响发电机组的正常运行，但长时间搁置则会发展成严重故障。以某额定功率为600kW，额定转速为1519r/min的风电机组为例进行说明。齿轮旋转频率为周期性的冲击脉冲，振动幅值均值达5mm/s；频域表现为啮合频率525Hz附近，以及正常啮合频率外525Hz±10Hz的周边频率丘峰。由此可以判断，高速齿轮表面存在着轻微异常，停机检查发现，齿面较光亮同时有轻微的拉毛现象，与诊断结论一致。
（3）需及时处理的振动
如果时、频域信号包络图中出现周期外的峰丘以及多次谐波，就可以确定轴承处于严重磨损状态，这种情况下需要立即进行停机检修，防止故障扩大。振动检测信息分析模块可以提供故障源的锁定和故障原因分析技术。以某额定功率为1500kW，发电机额定转速为1750r/min的风电机组为例进行说明。轴承的特征频率及其多次谐波处于71.8Hz附近，后面还有100Hz与150Hz附近的丘峰，较大的偏离了正常值。由此可以确定发电机轴承存在严重损伤，应该及时进行停机维护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
二、风电机组传动系统故障类型以及维修诊断方法
1、齿轮箱的维护
齿轮箱的检查工作主要是通过对齿轮箱的一系列内部构造进行监测，包括齿轮箱反映出来的声音是否存在不和谐部分；油位是否存在泄漏的情况；齿轮箱是否完整以及齿轮是否需要上油。根据以上几个方面，要做到每个月都对齿轮箱进行检查，如果发现油量不足则应该先将齿轮箱中齿轮进行逐个清洗，不要在旧油的基础上再加新油，这样可能会导致齿轮间摩擦力增大，增加齿轮带的压力，长期以此，会导致齿面磨损，无法起到传输作用。还要定期对齿轮箱弹性系统进行检查，及时进行更换或者维修，不要等到磨损严重再将其取出，发现有问题应该立刻进行修复或者更换，以免造成齿轮停止运转，影响电能的供应。
2、齿轮箱故障诊断
齿轮箱经常发生的故障主要是齿轮老化退化和齿轮面脱落以及齿面腐蚀等问题，导致齿轮相互之间咬合不严密，导致齿轮脱扣或者齿轮以及腐蚀脱落等现象，对这种情况的处理方法主要就是利用内窥镜和油液检测手段按时每半年保证对齿轮咬合程度进行检测，如果发现有以上现象，应该及时对齿轮咬合度进行修正，必要时可以进行更换，避免因为齿轮咬合松动导致齿轮脱落或脱扣甚至腐蚀等现象。
3、主轴承的应用和问题
主轴承在风电机内部构造系统中起到支撑曲轴的作用，可以说如果主轴承出现了问题，则整个风电机系统就瘫痪了，目前，我国在应用风电机进行风能转化的过程中，一般都采用滚动轴承，滚动轴承的好处就是生产效率高，能源利用率大，但是相对的，和其他轴承相比，滚动轴承由于接触面积大，比较脆弱，容易受到损坏，主要表现为轴承局部磨损、锈蚀，导致转动结构不灵活，转动阻力大甚至卡死等严重影响风电机正常工作。
4、主轴承运行故障诊断
主轴承发生故障的主要原因就是润滑工作做的不到位，影响主轴承润滑的因素有很多，例如温度、湿度、压力、接触面积以及使用时长，这都会导致主轴承上的润滑油慢慢凝固，导致润滑作用失效，不仅不能达到指定的运转速度，而且长期以此还会造成损坏，轻则造成主轴承的磨损，重则严重影响风电机内部系统，导致整个机组瘫痪，无法运转。其中点腐蚀是主轴承运行过程中经常发生的故障，点腐蚀是由于金属表面疏松、缺陷或者夹渣等产生微电池作用导致的，点腐蚀一般呈圆形，其周围没有裂痕，而且能够向深处扩展，甚至能穿透金属，在高接触应力作用下引起应力集中从而导致表面剥落，最终引起轴承失效。目前，对于主轴承发生的润滑工作不到位的问题，相关管理人员应该及时对主轴承的润滑效果进行排查和对比，要时刻注意在风电机正常运行的过程中，保证主轴承处于正常的工作条件内运行，通过对主轴承油脂的含量和均匀度来判断油脂的润滑效果。在主轴承转动过程中，还要时刻对其振动效果进行观测，如果发现振动幅度或振动强度有所变化，应该立即采取相应的维护和护理工作，避免造成大的损失。
结语
越是大型化的风电机组，设备故障部件的吊装更换成本越是高，越是要尽早发现设备的不良振动，然后采取措施有效排除。风电机组振动检测预防性检修技术能够及时检测到设备的运行隐患，在故障发生前发现隐患，减少故障后维修的人力物力损失，保证了风电机系统的稳定运行。
参考文献
[1]刘文艺.风电机组振动监测与故障诊断研究[D].重庆:重庆大学,2010（16）：471-473.
[2]张照煌,丁显,刘曼.基于小波变换的风电机组传动系统故障诊断与分析[J].应用基础与工程科学学报,2011（15）：547-549.
[2]黄永东.如何选择风力发电机组的CMS系统[J].东方汽轮机，2012（1）：11-13.
论文作者:1李新全,2樊雅文,3程飞
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/1
标签：齿轮箱论文; 主轴论文; 齿轮论文; 机组论文; 风电论文; 故障论文; 磨损论文; 《电力设备》2016年第7期论文;