摘要：目前，在我国快速发展的情况下，人们对于能源的需求日益增多。但在新能源发展中，要保证环境保护和生产生活同时进行，如今风力发电已经被广泛应用，同时也已经成为我国 重点研发的目标。其中，风力发电机是其最为重要的部件之一，它能将风能转换为机械能以及电能。只有加强对风力发电机的运行维护，才能保证发电机的正常运行以及发电机发电量的效率。本篇文章主要针对目前市面常见的两种风机机型，通过分析风力发电机在运行存在的不足以及解决维护措施。
关键词：风力发电机；运行维护；养护措施
随着能源与环境问题的日益突出，世界各国正在把更多目光投向可再生能源，其中风能因其自身优势，作为可再生能源具有巨大蕴藏量、可再生、分布广、无污染的特性，成为全球普遍欢迎的清洁能源，风力发电成为目前最具规模化开发条件和商业化发展前景的可再生能源发电方式。随着风力发电机组建设的飞速增长，风机运行年限增多，不同形式的停机也随即出现，故障类型也多种多样；所以这就需要及时的对风力发电机设备进行运行维护，保证发电机的使用年限以及发电机发电量的效率。
一、风力发电机的类型及其功能
1.1风力发电机是风力发电系统关键部件之一，目前发电机按照控制类型可以分为：定桨距风力发电机组；变桨距风力发电机组；变桨变速风力发电机组；从转子结构上区分主要包双馈和永磁两种型式。
1.2永磁同步发电机取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，变速恒频直驱风力发电系统采用的电机是永磁发电机,无需外加励磁装置, 减少了励磁损耗； 同时它无需电刷与滑环, 因此具有效率高、寿命长、免维护等优点。 在定子侧采用全功率变换器, 实现变速恒频控制. 系统省去了齿轮箱, 这样可大大减小系统运行噪声, 提高效率和可靠性, 降低维护成本。 所以, 尽管直接驱动会使永磁发电机的转速很低, 导致发电机体积很大, 成本较高, 但其运行维护成本却得到了降低。采用直接驱动永磁发电机具有传动系统简单、效率高以及控制鲁棒性好等优点, 因此具有越来越大的吸引力.目前已有多家公司可以提供商业化的多极永磁风力发电机系统, 如Enercon, WinWind等公司. 该系统的主要缺点是永磁材料价格较高, 且在高温下易被去磁, 功率变换器容量与发电机容量相同, 变换器成本较高。
1.3由双馈异步发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的,双馈异步发电机又称交流励磁发电机，其转子采用交流电压励磁,使其具有灵活的运行方式，在解决风力发电机变速恒频发电问题方面有着传统同步发电机无法比拟的优越性。将定、转子三相绕组分别接入两个独立的三相对称电源，定子绕组接入工频电源；转子绕组接入频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的交流电源；调节时，必须保证在任何情况下，转子外加电压的频率都要与转子感应电动势的频率保持一致，改变转子外加电压的幅度和相位，就可以调节发电机定子侧的有功功率和无功功率，从而使发电机组在较宽的风速范围内都能发出满足电网需要的电能。
二、风力发电机潜在的故障问题
每一种设备都会存在一些潜在的问题，以下就是对于风力发电机在运行过程中可能存在的一些问题进行的简明分析：
齿轮箱是双馈机组故障率较高的部件，机组报齿轮箱油温超限故障最为频繁，由于风力发电机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。
滑环、碳刷装置是双馈异步风力发电机实现转子电流双向传输的关键部件。由于发电机长期运行，刷握内部弹簧产生疲劳，使刷握与刷座接触不可靠。而且弹簧疲劳程度不同，弹簧压力也不同，导致各刷握与刷座接触电阻不等，造成各碳刷回路分配电流不平衡，接触电阻小的碳刷回路电流增大数倍，导致滑环表面与碳刷温度过高，碳刷摩擦使滑环表面发热烧蚀，而且表面烧蚀越严重，滑环温度就越高。当滑环烧蚀到一定程度，碳刷即出现跳跃、振动现象。因此滑环、碳刷装置的故障率占比较高,经常造成电机无法启机、轴承损伤等故障。此类故障维修时间较长,损伤严重时需下架处理,造成重大经济损失。
风力发电机的另一个重要组成部分变流器，目前风力发电机的主要机型分为直驱式风力发电机以及双馈感应式风力发电机，这两种风力发电机都将会经过同一个电子变流器。如今我国的风力发电机主要采用的是双馈式发电机，机组的正常并网发电是采用两个变流器，所以变流器在风力发电厂占有重要的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变流器常见的潜在故障问题有：由于变流器所在的安装位置常常伴有温度较高，易聚灰尘以及电磁干扰等不利因素，这将会使得变流器极容易发生故障，影响变流器的性能。当电流较大或者电压较高时就会引起温度升高，还将会导致电子开关因超过负荷发生击穿或者烧毁等故障问题，有时甚至会导致永久性损坏。
三、解决故障措施以及对风力发电机的日常维护
3.1研究出现故障的原因
在发电机组出现故障时，工作人员应及时的依据现场查看设备内部部件，对有可能出现问题的部件进行分析，并且将出现的故障类型和范围缩小到可以确定的基本范围内。比如：依据设备的性质进行问题总结，掌握经常出现问题的部件类型，为再出现问题时保证能够及时的排解此类故障，使发电机能够在解决完故障的同时快速的投入到运行中，保障发电厂的发电量以及提高其的工作效率。
3.2核查发电机运行时的数据
风力发电机在运行时会产生一定的数据，工作人员要时刻将这些数据进行整理并且分析，如果在检查数据时发现异常，及时对发电机进行排查，找到出现异常的源头，在发电机运行时工作人员对数据的详细统计以及分析研究是非常重要的，应该受到各层工作人员的重视。这不仅有利于各层人员更方便的对发电机组进行运行维护，还能为以后风电场的设计以及相关设备的选取提供充分的数据并作为参考标准。
3.3发电机组的定期维护
3.3.1整机维护
风力发电机进行长时间的工作作业之后，就必须进行定期的整机维护，对其内部积累的尘土以及铁锈进行定期检查，并且排除其内部是否有泄露的问题，如果上述问题发生则需要及时处理，必须时刻保证发电机内部干净整洁，从而使内部发生故障的几率降到最低，其次还应对所有的螺丝螺母等紧固件进行加固，一旦情况发生则需要定期检查，对连接的电缆绝缘性也要进行安全排查，是内部工作状态满足实际工作的要求。
3.3.2滑环、碳刷维护
在发电机运行时，应避免杂物进入滑环，滑环内部电缆固定牢固，且接线可靠，避免在运转振动过程中出现松动。滑环止动臂与滑环的连接螺栓应固定牢固，但不能过紧，在运行时不脱落即可，防止滑环与固定轴不同心对滑环轴承造成伤害。滑环进线孔的防水接头应密封良好，避免灰尘进入，并保证冬季的保温效果。在外壳里，滑道上或在电刷上不得有纤维或粗颗粒，否则会抬起电刷，引起传输中断，甚至导致电刷打火而使滑环损坏。为避免干扰和通讯闪断，通讯线屏蔽层应可靠接地，采用两端接地方式，即机舱柜侧和轮毂侧都应接地。滑环室及碳灰收集盒必须定期清理表面及周围的碳灰，碳刷没有设置自动磨损报警装置，巡检人员必须定期检查弹簧及其恒压弹簧，保证碳刷与滑环的接触可靠。
3.3.3定、转子绕组维护
对其进行维护的时候要依据发电机的运行规律，如果发电机是首次启动，或者是长时间运行之后刚刚停机，需要每年进行一次电阻测试，而其他的测试工作只需要在故障发生之后进行即可，一般的情况下，新电机具有极高的绝缘电阻，但是如果储存的时间过长，或者是在运输过程出现了不合理的现象，一般为受潮现象则会使其电阻大大下降。
3.4日常维护
风力发电机除了要进行定期排查之外还要对日程进行维护，要是过账发生的第一时间进行排除，首先应确保对工作平台以及使用工作梯螺丝松动情况进行观察，监控柜内部是否有烧焦情况？发电机的电缆是否偏移，甲板是否松动等等，这些细微的工作需要日常进行维护，与上述定期的维护方法相比该类方案可以极大的降低运行成本为企业提高经济效益。
四、结束语
维护好风力发电机，才能保证其的正常工作，以及提升其的工作效率，目前风力发电的发展日益加强，要想更好的保障发电厂的发电效率以及延长其设备的使用年限，必须将维护工作进行到位，风机厂商在故障手册中提供给客户的处理方法，在一定程度上只是一种处理故障的指导意见，不可能面面俱到。故障的原因是多种多样的，若要正确地处理各种故障，还需要全面、科学地考虑问题，在实践中学习并总结经验，从而更好地应用于实践中。这样才能为风力发电的未来打好坚实的基础。
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[3]何振源.风电场电气设备中风力发电机的运行维护研究[J].化工管理,2018(26)
论文作者:李志镔
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：发电机论文; 风力发电机论文; 碳刷论文; 故障论文; 永磁论文; 变流器论文; 转子论文; 《电力设备》2018年第32期论文;