摘要：风力发电作为一项重要的清洁能源被广泛应用，随着开发的深入，对风力发电机组的要求越来越高，机组出现故障，不但会导致停电影响生产应用，也会带来严重的安全隐患。对风力发电机组发电机的振动故障进行了分析，并阐述引起故障的原因，对风力发电机的维护具有指导意义。
关键词：风力发电机组；发电机；振动；故障分析
引言
风力发电机组长时间运行以来发电机存在很多设计缺陷，导致发电机频繁故障，为进一步降低成本，要有效的判断预知发电机故障，对存在问题进行技术改进。自2010年风电场投产以来263台发电机共计因发电机机械振动故障42台次，主要由于发电机转轴松动、轴承损坏引起的振动故障。
1发电机振动故障分析
1.1通过振动测试仪对发电机进行振动测试法，测量发电机驱动端和非驱动端振动数据，通过图谱判断分析发电机运行状况。
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图1振动测试图谱
1.2拆解南洋发电机，分析发电机振动的原因，制造工艺水平差，发电机转轴环键焊接不牢固（见图2），长期运行存在开裂、脱落现象，使发电机转子转轴与铁芯发生径向、轴向位移。
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图2发电机转轴环键焊
1.3 由于设计制造时确定的转子铁芯与转轴之间的配合尺寸（过盈量）不能满足风力发电机的运行条件，在运行过程中，引起转子铁芯松动，造成发电机振动故障。具体分析如下：
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图3改造前发电机转子转轴
由不同材料制造的转轴与铁芯经过热套成一体后在长时间交变、重复的的热胀冷缩的运行过程中，引起原有配合尺寸的变化→引起转子动平衡破坏→引起转子振动→加剧转子铁芯与转轴之间配合尺寸的破坏→转子铁芯松动、轴承故障→加剧发电机振动→引起发电机转子绕组烧损等其他故障。
1.4发电机轴承振动，主要由于发电机前端未加装接地装置，导致发电机长期运行轴电流过大，对轴承造成电蚀，出现搓板纹，运行时发电机振动严重。发电机自投产以来未进行开盖维护，轴承油脂发黑、干固，润滑脂甩出到机架内，轴承不能很好的润滑，导致轴承故障（见图4）。
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图4发电机轴承润滑油干固
2、发电机振动解决的措施
2.1检查发电机润滑系统运行正常，排油通常，定期进行清理废油（三个月），半年对发电机进行一次对中，统计分析发电机对中数据。
2.2对发电机返厂拆解后对发电机转轴环键焊接加固。
对于转子铁心个别挡块存在压装、焊接工艺缺陷时，采用局部修复方式。转子铁心挡块局部修复具体工艺如下：
（1）铁心所有挡块外表面进行焊接表面打磨，专业焊工，采用氩弧焊机重新焊接挡块。
（2）在焊接过程中，防护铁心绕组，防止焊渣对绕组造成二次损伤。
（3）挡块焊接后，打磨、清理焊瘤，检查焊点，最后重新清理铁心绕组内部的残余杂物。
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图4发电机转轴环键焊接加固
2.3对发电机转轴进行技术改进；
2.3.1 转轴与铁芯尺寸检测
1）使用油压机解体转子转轴与铁芯，使二者彻底分离；
2）目测观察转轴锈蚀状态，以此判断转子铁芯松动程度；
3）使用外径千分尺、游标卡尺检测并记录转轴外径尺寸（与铁芯配合面）。检测位置：铁芯与转轴的配合的10 处位置上；
2.3.2计算转轴与铁芯对应位置的配合尺寸，判断转轴、铁芯修复。
1）转轴与铁芯配合尺寸间隙≤0.05mm，选用转轴熔敷焊接方案；
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2）转轴与铁芯配合尺寸间隙≥0.05mm 且≤0.2mm，且铁芯两端尺寸相差＜0.15mm 以上，选用转轴技改方案；
3）转轴与铁芯配合尺寸间隙＞0.2mm，且铁芯两端尺寸相差＞0.15mm 以上，同时发生转子绕组烧损故障，选用转轴+铁芯+绕组线圈更换方案；
4）转轴与铁芯配合尺寸间隙≥0.05mm 且≤0.2mm，且铁芯两端尺寸相差＜0.15mm 以上，同时发生转子绕组烧损故障，选用转轴技改方案+绕组修复方案。
2.4通过同类风电项目2015年进行完发电机前端加装接地环技改工作后，截止2019年底发电轴承再未故障出现振动，由于机组已运行10年发电机轴承已有损伤，进行逐步更换后减少发电机轴承损坏。
结束语
风能是可再生清洁能源且蕴含量十分丰富，被世界各国开发应用。但是，风力发电机长期工作在野外，工作环境较为恶劣，容易发生故障，随着机组容量的增加，故障率也随之增加。本文对风力发电机组发电机容易出现的振动故障进行了简单分析并提供了处理措施，对风力发电机组运行故障的诊断的研究具有指导意义。
作者简介：
秦毅玮（1989—），男，本科，助理工程师。主要从事风力发电设备运行维护工作。E-mail：qinyw1989@163.com
论文作者:秦毅玮,吴春潮,杨济林,郭建东,张哲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/16
标签：发电机论文; 转轴论文; 转子论文; 铁芯论文; 故障论文; 绕组论文; 尺寸论文; 《电力设备》2019年第21期论文;