关键词：风力；发电机组；故障；维护
1风力发电机组主要故障原因分析
1.1发电机叶片故障
风力发电机的叶片是发电机组的动力源泉，是风力发电机的重要组件之一，叶片磨损的大多数原因可能来自于自然风或者阵风，自然风力会对较单薄的叶片边缘形成一定的磨损。同时，机器运转时，内部的震荡也能引起叶片的磨损。根据以往的叶片磨损情况，可以大致推测叶片的磨损情况，再针对磨损情况进行叶片护理和换修。一般2年的叶片可能会出现胶衣磨损、移位、脱落的情况，第3年的时候，叶片不经修理会出现大量胶衣脱离的情况，胶衣飞离伸出时会逐渐产生较大的阻力，该阻力也会加剧叶片的磨损程度。到了第4年时，叶片的胶衣会完全掉落，叶片的防水防腐蚀功能会完全丧失，也不能起到很好的防止雷击的作用。到第5,6年的时候，叶片已经严重损坏，在无人管理的情况下可能会因为其他诱发因素发生各种事故。
1.2电压问题
在35kV电压下，继电保护的瞬时过一流一段、过流二段、过流三段、零序过流一段、零序过流二段、零序过流三段、母线差动等保护有很大的问题，在过电瞬间如果出现了弧光短路时容易构成闭合回路，这种闭合电路会造成线路的短路，短时间内的短路会烧坏线路，继电保护组在短时间内未发生保护作用，在短时间内可能产生线路起火、爆炸等情况。弧光短路简单来说就是空气变成了通电的导体，造成线路短路，温度过高。短路原因有很多，一些是自然因素造成的，另外一些是人为因素造成的。自然因素如动物啃咬、长期的电化学腐蚀导致绝缘材料破损，环境潮湿降低了材料绝缘性能等；人为因素如日常维护检查不到位，没有几时发现绝缘破损的地方，使用不合格的线路产品降低了材料的绝缘等级等。一般人为因素造成的短路原因居多。
1.3发电机故障问题
发电机机器设备可能存在交流器超负荷运行的状态，在年久未更新的情况下容易造成机器超高温、短路、超压等情况，发电机组也很容易受电磁干扰。目前，发电机的设计也并未达到完全高效转化能量的效果，发电机的叶片的长度和叶片的厚度可以影响发电机的工作效率和工作时长。叶片的材质也能够影响能量转化的效率。抗震防腐的材质能够提高叶片的使用寿命。流畅科学的设计往往能够减少风力的阻力，同时，维护发电机正常工作，需要耗费一定的人力和物力，在管理成本上会有一定的支出，这对风电场电气发电系统的整体管理上带来一定的压力，部分风电场电气发电的私人能源公司为了节约管理成本，时常不能定期对电气组设备的日常检修和查看。
1.4齿轮故障
风电场电气设备中的齿轮故障大部分是由人为疏忽因素造成的。如齿轮未定期检查，齿轮中出现个别齿轮断裂，降低了传动性能，同时断裂的齿轮也有可能出现卡槽的现象；齿轮中出现金属腐蚀现象，在长期的运转中，齿轮不断被腐蚀磨损变得圆润缺少，导致传动滑失；未及时补充润滑油或未定期更换润滑油，或者使用劣质齿轮油，这些因素也容易造成齿轮故障。此外，齿面胶合也是齿轮运转中容易发生的常见现象，齿轮在长期高温运作下，齿轮间的润滑油流失，在高温高压的状态下，齿轮间会留下印迹，齿轮之间会相互“粘住”，印迹会破坏齿轮的形态，从而影响齿轮的运转与传递。齿轮故障是造成较大故障的前兆，加强做好齿轮故障的检修与防范，可以有效减少风电场电气设备的故障发生率。
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2风力发电机组维护策略
2.1定期维护基础计划
大部分的风电场定期维护策略，是依据机组制造商提供的维护清单制定机组定期维护计划，该维护计划是机组维护的基础维护。风电场工作人员按照维护计划规定的维护周期完成所有要求的维护项目，将风电机组的故障和损坏减小到最少。维护工作内容主要包括叶轮、发电机、塔架、机舱、控制系统、轴承、液压润滑系统和在线振动监测系统等的维护。该维护策略主要是定点定期主动检修或者重新更换预计可能出现故障的零部件，调整风电机组各个部件的工作状态到标准状态，是预防性的维护方式。
2.2定期维护计划定制化设计
各风电场地理环境差异大，不同风电场的风向变化频率、环境温度、湿度、污秽等级、空气腐蚀性、湍流等都有较大区别。不同的工作环境，部件的寿命、系统的协调性等是不一样的。因此制定维护策略时还要考虑到不同的使用环境，同一型号风力发电机组的故障特点不同。同一风电场风电机组因为部署位置不同，各系统工作强度千差万别。技术人员应依据风电场的实际环境、机组运行实际情况等适当扩大维护范围或提高维护标准，对每个风电场甚至每台风电机组制定特别检查项目，避免风电机组的维护出现了“水土不服”的情况。
2.3基于大数据分析的故障诊断及维护策略
风电机组是一个复杂的综合系统，机组的故障在出现前期必定会出现一些征兆。我们应对机组故障数据进行统计分析，找出故障分布规律。复杂故障和复杂系统可以通过逐步分解的方法进行分析、研究，以此找到风电机组故障的发生机理，从而进一步得出故障发生和发展的过程，作出科学系统的故障诊断，为机组维护策略的持续改进提供重要依据。
目前国内通常是将故障树分析法作为基础，进行风电机组故障的FMEA模式分析。针对并网风电机组故障分析，首先对其进行科学合理性的划分，通常会把风电机组划分为多个故障子系统，其中涵盖了:发电机、风轮、传动系统、刹车系统、塔架、变桨系统、电气系统、传感器等子系统。应用故障树分析法(FTA)、故障模式及后果分析法(FMEA)对各子系统开展故障分析，最终形成风电机组及故障子系统的FMEA分析报表，给出各个故障子系统与机组故障类别的故障模式及影响分析、故障概率级别等，对于故障模式、故障原因、故障因素进行分析，同时制定与之相应的处理措施。并依据此结论对机组的维护策略进行完善优化、持续改进。
2.4风电机组运行状态在线监测
远程在线监测是通过在风电机组的发电机、主轴承、机舱、齿轮箱等多个部位安装传感器，采集产生的信号，然后由计算机进行分析，对风电机组实际状态进行判断，从而及时发现异常，有效保障机组的稳定运行。传感器在进行调试过程中，要选择合适位置，使其能采集到有效的、具有代表性的信号，从而更好反映风电机组的状态。通过远程在线监测，对采集的数据进行分析诊断，可预知即将损坏的部件，提前准备相关备件及专用工器具，并在无风期提前更换，及时消除故障隐患。从而提高机组完好率和利用率，提高机组维护工作质量和节省各种费用，减少电量损失，提高总体效益。
结束语
为了提升风电机组的自身可靠性及安全性，应尽可能降低机组故障发生率，我们应对机组故障的基本状况、发展趋势、风电机组系统及其主要问题等进行全方位的研究，发现其中隐藏的规律，采取有效措施，从而减少或预防故障的发生。
参考文献
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论文作者:高富荣
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：机组论文; 故障论文; 叶片论文; 风电论文; 齿轮论文; 在线论文; 发电机论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;