风力发电机组齿轮箱故障诊断
设备管理与维修
2019№4（下）
风力发电机组齿轮箱故障诊断
邓自波
（国家电投宁夏能源铝业中卫新能源有限公司，
宁夏中卫755000）
摘
要：随着运行时间的增加，风力发电机组的齿轮箱故障问题日益突出，分析风力发电机组的发电原理，列举风力发电机组齿轮箱
的典型故障，提出风力发电机组齿轮箱故障防控举措。关键词：风力发电机组；齿轮箱；故障诊断中图分类号：TK83文献标识码：B
DOI ：10.16621/https://www.wendangku.net/doc/b5299284.html,ki.issn1001-0599.2019.04D.99
0引言
风力发电机安装地点一般都安排在风力较大的地方，如海边、山顶及无障碍物的沙漠等，工作环境比较恶劣。风力发电机组的齿轮箱结构复杂精密，在不同工况中的振动情况也比较复
杂，相比较于其他部件，容易出现故障
（齿轮箱故障占风机故障的1/5）。由于风机的地理位置比较偏，齿轮箱高度较高，一旦齿轮箱出现故障，很难进行及时修复。1风力发电机组齿轮箱结构
（1）风力发电机组齿轮箱结构。主要包括齿轮箱箱体、
齿轮传动部件、轴承及配套的润滑系统。传动部件包含行星架、
输入轴、太阳轮、行星轮、内齿圈、中间轴和输出轴。根据动力传动方式的不同，齿轮箱的结构可分为定轴齿轮传动、
行星齿轮传动，以及两者的组合传动形式3大类。其中齿轮箱的箱体为齿圈轴
提供支撑，把叶轮的转动力传递给输出轴，承受着内部和外部多个载荷；齿轮箱内部包含3行星轮和两级定轴齿轮传动。一
级行星齿轮传动加二级定齿轮传动齿轮箱结构，
如图1。（2）风力发电机齿轮箱工作机理。叶轮在风的作用下转动，
其轮毂转动带动齿轮箱的输入轴，
进而带动行星架转动。行星与轮箱体上的内齿圈以及太阳轮啮合，
在实现自转的同时又能实现公转，完成第一轮增速；然后太阳轮带动同轴大齿轮和中
间轴上的小齿轮啮合转动，进而完成第二级增速；中间轴和输出轴的
齿轮啮合转动形成第三级增速。通过三级增速，能以100的传动比带动
发电机发电。
2齿轮箱的典型故障类型
（1）齿面磨损故障。风力发电机组齿轮箱的齿轮多在渐开线
的工作面，以及齿轮啮合处发生磨损，主要表现为4类：①正常磨损，相互接触的金属表面以自然的速率进行损耗而导致的磨损，一般不影响齿轮的正常运行，
除非已到预定的使用年限外；②重负荷破坏，金属长期工作在恶劣的环境中时，承受较大的负
荷而导致的中度磨损，这种磨损会影响齿轮的正常寿命；③齿面破损，进而引起齿轮的不平稳性；④外物侵蚀破坏，
一些细小的颗粒会混入到齿轮的啮合中，
而导致齿轮破坏。（2）胶合磨损故障。齿轮面与面之间有边界膜，以保护齿轮表面。齿轮在重载荷或高速条件下工作时，由于润滑不良或出现5结束语
基于设备状态劣化趋势分析，
依据振动趋势倾向性判定传动设备吐丝机存在异常。根据轴承故障诊断的原理，通过频谱
细化分析吐丝机轴承特征故障频率，
确定吐丝机故障特征频率由轴承外圈引起，有计划安排检修避免了设备事故的发生。通
过实际案例，提高对机械传动设备轴承失效发展趋势的认识，
为设备预知维修和挖掘设备潜能奠定了很好的基础。
参考文献
［1］张健.机械故障诊断技术［M ］.北京：机械工业出版社，2014.［2］陈思龙，黄颂光，
乔永钦.在线振动监测系统在减定径机组故障诊断中的应用分析［J ］.机械传动，2014（11）：158-159.
［3］盛兆顺，尹琦岭.设备状态检测与故障诊断技术及应用［M ］.北京：
化学工业出版社，2003.
〔编辑李波
〕
图1齿轮箱结构
图311月27日细化
谱
华锐1.5MW风力发电机安装手册
华锐风电科技有限公司 目录 第一章FL1500风力发电机安装导叙 (3) 第二章机舱部分 (4) ?2．1 机舱以及机舱罩的卸车 (4) 2．1．1机舱的卸车......................................................................................................................- 4- 2．1．2机舱罩的卸车..................................................................................................................- 5- ?2 6- 2 6- 2 7- 2 7- 2 7- 2 8- 2 8- 2 9- 2 2 2 2 2．2．12通风罩的安装..............................................................................................................- 11- 2．2．13联轴器和刹车盘罩子的拆卸......................................................................................- 12- 2．2．14机舱罩打密封胶..........................................................................................................- 12- 2．2．15机舱内卫生打扫以及主轴法兰的清理......................................................................- 12- ?2．3机舱的吊装 (13)
双馈式风力发电机剖析
双馈式风力发电机 【摘要】随着地球能源的日益紧缺，环境污染的日益加重，风能作为可再生绿色能源越来越被人们重视，风力发电技术成为世界各国研究的重点。变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节。而其中双馈发电机构成的风力发电系统已经成为目前国际上风力发电的必然趋势。 关键词：风能风力发电变速恒频双馈式发电机 一、风力发电 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。 风力发电：把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电的原理：是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13~25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。 风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。 风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）
柴油发电机组HGM6510控制机组操作说明书汇总
众智HGM6510控制器控制柴油发电机组操作说明书 一.概述 HGM6510发电机组并联控制器适用于多达20台同容量或不同容量的发电机组的手动/自动并联系统，可实现发电机组的自动开机／停机、数据测量、报警保护及“三遥”功能。控制器采用大屏幕液晶(LCD)显示，可选择中英文操作界面，操作简单，运行可靠。控制器具有控制GOV和AVR的功能，可以自动同步及负荷均分，和装有HGM6510控制器的发电机组进行并联。HGM6510控制器准确监测发电机组的各种工作状态，当发电机组工作异常时自动从母排解列，然后关闭发电机组，同时将故障状态显示在LCD上。HGM6510控制器基于32位微处理器设计，带有SAE J1939接口，可和具有J1939接口的多种电喷发动机 ECU(ENGINE CONTROL UNIT)进行通信，发动机的转速、水温、油温、油压等参量可通过J1939接口直接读出并在控制器LCD上显示，用户不再另装传感器，减少了复杂的接线，同时发动机电参量的精度也有保证。 二. 性能和特点： ?以32 位微处理器为核心，大屏幕LCD 带背光、可选中英文显示，轻触按钮操作； ?检测功能齐全，几乎可以检测所有发电机组相关的电参量及非电参量，监测的项目有：发电电量项目有: 三相相电压 Ua， Ub， Uc 单位：V 三相线电压 Uab，Ubc，Uca 单位：V 三相电流 Ia、Ib、Ic 单位：A 频率F1 单位：Hz 分相有功功率PA，PB，PC 单位： kW 合相总有功功率P 总单位： kW 分相无功功率RA，RB，RC 单位： kvar
合相总无功功率P 总单位： kvar 分相视在功率SA, SB, SC 单位： kVA 合相视在总功率S 总单位： KVA 分相功率因数PF1， PF2, PF3 平均功率因数 P 平均 累计有功电能单位：kWh 累计无功电能单位：kVarh 累计视在电能单位：kVAh 三相电压相序、相角检测 母线电量项目有: 三相相电压 Ua， Ub， Uc 单位:V 三相线电压 Uab，Ubc，Uca 单位:V 频率F1 单位:Hz 三相电压相序、相角检测 同步参数项目有: 发电与母排电压差检测 发电与母排相角差检测 发电与母排频率差检测 发电异常的条件为: 电压过高 电压过低 频率过高 频率过低
风力发电机组出质保验收技术规范
CGC 北京鉴衡认证中心认证技术规范 CGC/GF 030:2013 CNCA/CTS XXXX-2013 风力发电机组出质保验收技术规范 2013-××-××发布2013-××-××实施 北京鉴衡认证中心发布
目次 前言....................................................................................................................................... I I 引言...................................................................................................................................... I II 1 目的和范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语及定义 (1) 4 验收依据 (2) 5 验收过程 (3) 6 验收内容和方法 (3) 6.1文档资料验收 (3) 6.2单台机组验收 (4) 6.2.1一致性检查 (4) 6.2.2机组运行数据分析 (5) 6.2.3机组及主要部件检查 (6) 6.2.4附属设备 (6) 6.3其他验收项目 (7) 6.3.1应用软件 (7) 6.3.2专用工具、备品备件及消耗品 (7) 7 验收结论与整改要求 (7) 7.1验收结论 (7) 7.2整改要求 (8) 7.3遗留问题 (8) 8 验收报告 (8) 附录A质保期满验收所需资料清单 (9) 附录B功率曲线和发电量考核方法 (10) 附录C可利用率考核方法 (14) 附录D机组部件检查方法 (17) D.1整体情况检查 (17) D.2主要系统检查 (17) D.3主要部件检查 (20)
风力发电机常见故障及其分析概要
茂名职业技术学院 毕业设计 题目：风力发电组轴承的常见失效形式及故障分析系别：机电信息系专业：机械制造与自动化班别：13机械一班姓名：何进生指导老师：张浩川日期：2015年7月1日至2016年5月1日
内容摘要 随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。 本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。 关键词 风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障诊断
Common Faults And Their Analysis Of The Wind Turbine Abstract With the global economic development and population growth, humanity is facing with the pressure from two sides of the energy use and environmental protection, the energy problem and environmental pollution has become an increasingly prominent issue. Wind power as a abundant reserves of natural resources, because of its convenient use, renewable, low cost, no pollution, has been more widely used and rapid development in the world. Wind power has been taken as one of the priority development energy sources in the world．The increase of wind power capacity and complicated system structure will not only cause power outage，but also raise serious accidents when the set is at fault． In the beginning, the dissertation introduces the practical significance of project and the common failure mode of wind turbines, then researches and describes the failure of gearbox in detail, including the cause of failure, how to identify and how to improve the design. Based on the analysis of common failures, not only provide assistance for fault diagnosis to the technical
柴油发电机组中文说明书
斯坦福柴油发电机组 使用说明书 上海斯坦福动力设备有限公司
1.概述 斯坦福柴油发电机组采用柴油动力，为四冲程、水冷、直列、直喷、带涡轮增压柴油机，或者根据客户制定要求进行匹配，可靠性好、寿命长、具有良好的配套适应性，可满足客户的不同要求。适用于工矿、工地、通讯、小型城镇作为流动或固定电源,供给动力、照明、通讯或其它应急备用电源。 本说明书主要对斯坦福系列柴油发电机组的工作条件、机组结构、性能指标及安装使用和维护作简要说明。 2.工作条件 1.机组在下列标准状况下应能输出标定功率，标定功率分常用功率和备用功率两种。常用功率是指机组能以此功率连续工作12h，其中包括过载10%工作1h；备用功率是指机组能以此功率连续工作1h，无超负载能力，备用功率在机组型号后用S表示。 大气压力100kPa。 环境温度为298K（25℃）。 空气相对湿度为30％。 若超过上述规定的条件连续运行时，（在按使用说明书规定进行保养的条件下）其输出功率按柴油机规定功率的90％修正后折算的电功率，但此电功率最大不得超过发电机的额定功率，当使用条件与该规定不符时，其输出功率应为按GB/T 6072.1-2000规定的方法修正柴油机功率后折算的电功率，但此电功率最大不得超过发电机的额定功率。 2.机组在下列条件下应能输出规定功率（允许功率修正）并可靠地工作。 a) 海拔高度不超过4000m。 b) 环境温度为（5～40）℃。 c) 空气相对湿度为90％(25℃时)。 当试验海拔高度超过1000m(但不超过4000m时)，环境温度的上限值按海拔高度每增加100m降低0.5℃修正。 3.机组只适宜在室内或具有避免日晒雨淋的场合使用（有防雨性能的箱式机组除外），机组不适宜在空气中带有导电尘埃、腐蚀性气体的场合
风电安装手册
风力发电机安全手册编号：FT000320-IT R00
目录 1．责任与义务 2．安全和防护设备 2．1 必备设备 2．2 用于特殊操作的设备2．2．1 用于紧急下降的设备2．2．2 其它特殊操作 3．基本安装注意事项 3．1 概述 3．2 对风力发电机的操作 3．3 在风力发电机附近逗留及活动3．4 访问控制单元和面板 3．5 访问变压器平台 4．安全设备 4．1 紧急停止 4．2 与电网断开 4．3 过速保护设备（VOG） 4．4 机械安全设备 4．4．1 啮合锁 4．4．2 活动元件的保护罩4．4．3 机舱顶的栏杆 4．4．4 机舱后门的栏杆 5．在风力发电机内部检查或工作6．对风力发电机的设备的操作6．1 使用绞盘 6．2 使用紧急下降器 7．风力发电机的固定 8．急救 9．应急计划 10．发生火灾时的应急措施11．发生事故时的措施
1．责任与义务 Gamesa Eólica将安全与健康方向的考虑放在首位并一以贯之，因此在我们生产的风力发电机的设计中体现了防护的需要。 设计是在决不损害人、动物或者财产的前提下进行的。因此，只要风力发电机的安装、维护和使用遵照Gamesa Eólica的设计，就不会出现这方向的问题。 经批准接触或使用风力发电机的人员在《工作场所安全与健康》方面有权得到有效保护。 同样，经批准在风力发电机中进行有关工作的人员必须遵守《工作场所的安全与健康以防工作场所事故》的有关法律及法规，在执行任务时必须正确地使用工作设备和所有防护性设备，在可能遇到的危险情况的出现必须及时报告。 经批准执行安装任务的人员必须已经接收了足够且合适的理论与实践方面的训练以正 确执行任务。 本文档介绍基本的预防，在接触风力发电机时在安全方面必须遵守的义务及程序。不同维护工作的具体安全措施将在有关这些操作的具体文档中介绍。 2．安全及防护设备 2．1必备设备 在对风力发电机进行任何检查或者维护工作之前，每个人至少应该理解如下设备的使用说明： ●安全设备 ●可调的系索 ●系索（1m和2m） ●安全头盔 ●安全手套 ●防护服 除了上面指出的设备外，每个维护或者检查小组必须具有如下物件： ●紧急下降设备 ●灭火器（在运输工具中有） ●移动电话 在任何时候，不管是在风力发电机内部还是在其外部，都应该使用安全头盔。 建议在上升设备中准备手电筒、安全眼镜和保护性耳塞，这取决于要完成的工作（是对正在运行的风力发电机的检查还是维护）。 操作者必须正确使用安全设备并在使用之前和之后都对安全设备进行检查。对安全设备
风力发电机的增速齿轮箱的设计
摘要 风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。 本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。 首先，确定齿轮箱的机械结构。选取一级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。 其次，基于Pro／E参数化建模功能，运用渐开线方程及螺旋线生成理论，建立斜齿轮的三维参数化模型。 然后，对齿轮传动系统进行了齿面接触应力计算。先利用常规算法进行理论分析计算。关键词：风力发电，风机齿轮箱，结构设计，建模 Abstract The rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry．As the core component of wind turbine，the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad．However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late，technology is weak，especially in the gearbox for MW wind turbine，which mainly relied on the introduction of foreign technology．Therefore，it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox，and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization． This paper takes the wind power。The independent design of the gearbox matching for the wind turbine has been carried out by selecting the transmission scheme and calculating the gear parameters。 Firstly, the mechanical structure of gearbox is determined．The two-stage derivation planetary transmission scheme is selected．The gear parameters of every stage transmission is
风力发电机组常见故障及诊断方法 卢志海
风力发电机组常见故障及诊断方法卢志海 摘要：近几年来，能源需求不断增加，不可再生能源逐渐减少，无污染、可再 生能源受到各个国家的高度重视。风力发电机组的开发与应用，能够提供清洁能源，减少能源应用给环境造成的破坏。然而，因风力发电机组配套设施的缺乏、 运行管理措施不完善等问题，增加了安全隐患的存在。现就风力发电机组运行安 全进行分析，提出了一种新型风力联合发电系统及安全运行控制有效措施。 关键词：风力发电；机组；控制措施；运行安全 引言 随着环境污染问题的日益突出，同时为了克服能源危机，风能作为一种绿色 可再生能源越来越受到世界各国的重视，风力发电机组(简称风电机组)作为将风 能转化为电能的关键装备得到了迅猛的发展。风电机组通常坐落于偏僻的、交通 不便的、环境恶劣的远郊地区以及沿海或近海区域，且机舱一般安装在离地面几 十米甚至上百米的高空，因此风电机组日常运行状态检测困难，维护成本昂贵。 风电机组在工作过程中，转子叶片的转速随风速的变化而变化，当阵风来袭或风 作用在不同叶片上的力不平衡时，叶片会受到复杂交变的冲击载荷，这些载荷通 过主轴传递到风电机组的其他关键零部件，如轴承、齿轮箱、发电机等，会对风 电机组的运行可靠性造成极大的影响。 一、风力发电机组的运行安全分析 风机借助主动对风方式，保证叶轮长期处于迎风状态，将风能转化成机械能，由驱动发电机转化机械能为电能，最终实现电网电能输送，这是风力发电机组工 作的主要原理。风力发电机组需要在野外长期运行，工作条件极其恶劣，人为无 法控制自然界风能，导致风力发电机组承受不同类型复杂载荷，一旦外界条件发 生变化，给风力发电机组运行安全造成严重威胁。 风力发电机组作为一个全天性自动运行设备，在运行期间能够实现自我控制，且与状态检测、自动运行及无人值守需求相符。从现阶段风力发电机组控制系统 来看，其核心是可编程控制器，控制器、传感器、PLC及其他执行机构共同构成 了控制系统。传感信号充分反映风力发电机组运行状态，一旦某项指标出现变化，在PLC的处理下，控制器将发出指令以对各项进行控制。由此可见，风力发电机 组控制系统与运行安全有着密切联系。实现风力发电机组运行安全的方式，不仅 可以借助风力发电机组控制系统，还可以在常规运行系统中设置安全链保护系统，这种系统主要运用单回路结构。机组出现过速、电网异常、极限风速、变桨超限 等故障时，回路能够自动断开，这样能够确保风力发电机组运行安全。 二、风电机组的故障特点 当风力发电机组发生故障时，风电机组的参数较正常状态运行时发生一定的 变化，这些参数的变化也是机组发生故障的体现，即风电机组的故障表征。从目 前研究结果来看，在故障条件下，对不同控制策略下风力发电机组故障表征对比 尚处于空白，具体分析如下： （１）定子铁芯故障 定子铁芯故障有定子铁芯松动和短路两种情况，松动是由于定子铁巧安装过 程中压装不紧或其紧固件松脱发生，短路是在非正确装配、轴承磨损或转轴弯曲 或非平衡磁拉力的作用下，定转子摩擦使得铁芯齿顶部分地方绝缘磨掉而导致片 间相连形成短路。铁芯松动的信号特征是电磁振动和噪声増大量非常多，频谱图 中会出现基本频率。
风力发电机齿轮箱振动测试方法
风力发电机组齿轮箱振动测试与分析 唐新安谢志明王哲吴金强 摘要对齿轮箱做振动测试和分析，通过模式识别找到齿轮箱损坏时呈现的特性，为齿轮箱故障诊断提供依据。 关键词风力发电机组齿轮箱振动分析故障诊断 中图分类号 TH113. 21 文献标识码 A 我国风电场中安装的风力发电机组多为进口机组。因为在恶劣环境下工作，其损坏率高达40%～50%。随着清洁能源的普及，齿轮箱的故障诊断和预知维修已迫在眉睫。本文就齿轮箱的故障诊断作一些探索性研究。 一、齿轮箱振动测试 采用北京东方所开发的DASP(Data Acquisition and SignalProcessing)测振系统，对某风电场4#、5#机组齿轮箱的不同测点（图1）做振动测试和分析，4#机组刚进行过检修运行正常作为对照机组，5#机组噪声异常为待检机组，对两机组齿轮箱的振动信号对比分析，判断存在故障。齿轮箱特征频率见表1。 表1 齿轮箱特征频率表 Hz
二、信号分析 1.统计分析 由统计表2、表3可看出，5#机组振动值明显偏大，尤其是5～10测点振动值基本上是4#机组相应测点的2倍以上。 表2 4#机组幅域统计表 m/s2 表2 5#机组幅域统计表 m/s2 5#机组概率分布及概率密度函数反映其时间序列分布范围较宽（图2），峭度系数（即四阶中心距）与4#机组的（图3）明显，同（若以4#机组为标准g=0，那么5#机组g=0），预示5#机组存在古障。
2.时域分析 通过时域分析（图4、图5），发现5#机组齿轮箱振动信号有明显异常．幅值转大，且 有明显的周期性，其频率约大20Hz 。
3.频坷分析 由图6可见，5#机组齿轮箱的频谱图既有调幅成分又有调频成分（调制频率对中心频率 的幅值不对称）。
大型风力发电机组故障诊断综述
大型风力发电机组故障诊断综述 发表时间：2018-05-22T10:02:18.487Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：李育波[导读] 摘要：近年来随着经济的不断发展，大型风力发电机组故障诊断的要求越来越高。国投白银风电有限公司甘肃兰州 730070 摘要：近年来随着经济的不断发展，大型风力发电机组故障诊断的要求越来越高。本文通过分析大型风力发电机组故障诊断方法，探讨及分析了风电机组故障诊断未来的发展方向。关键词：大型风力发电机组故障诊断引言：近年来，作为绿色、可再生能源的风能已成为解决能源污染问题必不可少的重要力量，截至2015年底，全球风电总装机容量已达427.4GW，其中陆上风电装机市场，中国仍居榜首。风力发电迅速发展带来巨大市场机遇的同时，也带来了巨大挑战。一方面，风电机组的工作条件十分恶劣，长期暴露在风速突变、沙尘、降雨、积雪等环境下，造成了风电机组故障频发。 1风电机组定性故障诊断方法和内容基于定性经验的风电机组故障诊断是一种利用不完备先验知识描述系统功能结构，并建立定性模型实现故障诊断过程的方法。大型风力发电机组故障诊断主要包括了2个方面，一个是风电机组定性故障诊断方法，另一种是风电机组定量诊断方法，这两种方法相辅相成。基于定性经验的风电机组故障诊断是一种利用不完备先验知识描述系统功能结构，并建立定性模型实现故障诊断过程的方法。基于ES风电机组故障诊断方法的基本思想是：运用专家在风力发电领域内积累的有效经验和专门知识建立知识库，并通过计算机模拟专家思维过程，对信息知识进行推理和决策以得到诊断结果。 1.1故障树分析法 FTA 是以故障树逻辑图为基础的一种演绎分析方法，20世纪60年代由美国贝尔实验室提出，既可以用作定性分析又可以用于定量分析。该方法以图形化为表达方式，从故障状态出发，逐级对故障模式和故障部件进行分析推理以确定故障原因和故障发生概率。其中，风电机组故障诊断大多是将其作为定性诊断方法进行分析。为获得清晰、形象地故障原因和宝贵的专家经验，并提供专家级的解决方案，文献结合FTA技术与专家系统应用于风电机组齿轮箱故障诊断中，结果表明该方法对专家库的依赖程度过大。提出了基于FTA的风电机组传动链故障诊断方法，采用框架结构的混合知识表达方式，建立了基于故障树的智能诊断系统。 1.2符号有向图（SDG）方法符号有向图SDG是基于定性经验或基本定律的一种故障诊断技术。可实现正、反向推理，在缺乏知识的详细过程背景下，能够捕捉有效信息并结合相关搜寻策略准确、快速地检测和定位故障。风电机组故障部件的检修顺序对降低风场运营成本起着举足轻重的作用，根据风电机组各部件的相互作用机理，建立了SDG故障诊断模型，并采用关联算法安排检修顺序，但文中仅仅针对控制回路较少的情况展开研究。结合SDG和模糊逻辑方法应用于风电机组故障诊断中，并采用了层次分析法设计故障诊断系统，有效地抑制了分辨率低等问题。基于SDG的风电机组故障诊断不要求完备的定量描述，能充分利用系统结构和正常运行条件下的不完全信息，但系统复杂程度的增加将导致SDG支路数和节点数之间复杂关系的增加，造成故障诊断的实时性和精准度较差。因此，该方法较少应用在风电机组故障诊断中。 2风电机组定量故障诊断方法 2.1基于解析模型的方法基于解析模型的故障诊断适用于观测对象传感器数量充足且具备精确数学模型的系统，通过与已知模型进行分析对比从而达到故障识别的目的，主要包括参数估计法、状态估计法等。文献建立了三叶片水平轴风电机组基准模型，采用 5种不同的故障监测与隔离方案评估了7种不同的测试系列，取得了较为满意的结果，但是基准模型的简单化不能体现风电机组的复杂功能。文献在考虑未知执行器增益和延迟两种情况下，提出了基于离散时间卡尔曼滤波器和交互多模型估计器的风电机组转换器故障诊断方法。以三叶片水平轴风电机组为研究对象，利用改进未知输入观测器方法进行故障识别，实现了干扰解耦和噪声降低的效果，提高了诊断精度，但该方法的自适应能力不强。 2.2基于数据驱动的方法基于数据驱动的诊断方法包含2种方式1分析处理监测信号以提取故障特征；2直接利用大量相关数据进行推理分析并得到诊断结果，主要包括信号处理法、人工智能定量法与统计分析法，是目前风电机组故障诊断所采用的主流方法。 3风力发电故障诊断系统为提高风场经济效益，改善运维现状，越来越多的机构致力于研发风电机组在线故障诊断系统，已经取得了许多卓有成效的成就，主要针对风电机组的关键部件，包括机舱、基础、塔架、叶片、齿轮箱等。数据采集与监控系统是目前较为成熟的商业软件之一，除了通过分析收集到的数据预测轴承和其他机械等最基本的故障以外，该系统还具有控制发电应用数据的作用。为提高风电机组故障预测精度，产生了许多结合SCADA数据进行状态监测的系统。其中通用电气的风电状态监测系统采用傅里叶频域和加速度包络分析机组运行信息，并对主轴承、发电机、机舱、齿轮箱等关键部件进行故障诊断，达到了每年每台风电机组节省 3000 美元的效果。Mita-Teknik的状态监测系统使用傅里叶振幅谱、傅里叶包络谱、峭度值分析等方法分析振动信号以判定主轴承、发电机、齿轮箱等部件的故障，大大地提高了机组的运行效率。为配合管理人员、操作人员和维修工程师的工作任务，斯凯孚的 3.0状态监测系统采用傅里叶频域分析、时域分析和包络分析等方法确定风电机组的故障类型，但该系统对风电机组主传动链的监测不太全面。相对国外而言，国内风力发电监测技术比较落后且故障自诊断技术较为不成熟，导致目前该系统以状态监测为主，并辅以专家远程人工分析，实现机组的故障诊断及其定位。主要有东北大学、华中科技大学的“风力发电在线监测和故障诊断系统”，以及金风科技公司的“风电机组在线监测系统”和唐智科技的风电机组在线故障诊断系统”等。 4结束语：随着大功率风电机组的快速发展和并网运行，对其运行可靠性与系统稳定性提出了更高的要求，必将促进风电机组状态监测、故障诊断和智能维护技术的进一步发展。任何一种单独技术或绝对方法都无法解决风电机组所有故障诊断问题，因此，采取多种技术方法相结合，取长补短实现风电机组的故障诊断将逐步成为未来的研究热点。参考文献：
发电机组操作使用说明书
发电机组操作使用说明书 一、安全操作注意事项 1、操作前必须穿适当的工作服、工作帽，以防衣服、头发等被发动机绞 住。 2、操作前，首先检查所有的紧固螺丝、螺母是否松动，必要时加以紧固。 3、使用发电机组时应避免易燃物靠近发动机。 4、由于废气有害，所以必须注意： （1）避免在不通风或密闭的空间使用发动机。 （2）使用时应避免废气冲向你及你身边的人或动物。 5、皮带轮及皮带外侧必须安装防护罩或防护栅，以防发生事故伤人。 安装或拆卸皮带时必须关闭发动机。 6、如果将发电机组借给别人使用，要讲明白操作方法，要求使用者在 使用前认真阅读使用操作指南。 7、发电机组运转时不得让小孩靠近发动机。 8、请不要在运转时或刚停机时触摸消声器、排气管或其它发热部位。 9、在下列情况下必须关闭发动机： （1）检查、调整或清洗部件时。 （2）放油或更换润滑油时。 （3）清理消声器上的灰尘或积炭时。 二、启动前的检查 1、冷却液 （1）在散热器中加入自来水或干净的雨水并重新拧紧带限压阀的散热器加水盖。如果有泥或灰尘进入散热器，它会影响散热器的散 热性能，甚至使发动机过热。散热器加注一次冷却液能保持使用 一周，但在每次启动前还必须检查冷却液。 （2）往水箱里加注软水一直到隔板上面。 2、燃油 加注SAE —D柴油机燃油 3、检查润滑油尺。 如油平面低于油尺上的标注油面，要加入润滑油至到油尺上的上标。如果发动机里的润滑油太脏，要全部倒出重新加注。
4、排空气当发动机第一次发动或中途加油，一定要按以下步骤排尽燃 油系统中的空气。 (1)扳动开关手柄从“ C”到“ O 20秒后再启动发动机。 (2)将发动机的燃油开关手柄至于“ O'位。 5、空气滤清器拧松压板，检查是否清洁。 三、启动 1 、手摇启动发动机步骤： (1) 把变速杆至于“ RUN位置。 ( 2) 摇动启动手柄，转一小转感到有阻力时，如果启 动手柄如图A所示，则继续在图B位置插上摇杆。 ( 3) 接着，如图所示边转动摇杆同时左手扳动减压手柄，当感觉发动机转的比较轻时，放开减压手柄，同时多给启动手柄一些转 动力，发动机将会启动。 注意：( 1 )在发动机启动后手绝对不能松开启动杆，起动手柄会在发动机起动后自动脱落。在发动机正常运转以前松开起动手柄 是非常危险的。 ( 2)在发动机带负荷运行前应空载运转4-5 分钟，以使每个 部件都得到润滑。注意，一台新的发动机要轻载运转40-50 小 时以不至使其零部件损坏。 2、电启动 (1)把速度控制杆置于“ RUN位置。 （2）把钥匙插在启动开关上。逆时针旋转直到红灯亮了，10 秒或20 秒直到燃烧室内部被预热。（如果周围温度太低则增 加预热时间）。 （3）当钥匙拧到“ START位置时，起动机将会启动发动机。（确定启动着车以后，手才离开启动开关。） 提示：* 在发动机运转时千万不要再动启动开关。 * 冷启动用喷射式启动（仅限ZB950- NB型机子）＜ （1）当气温很低难以启动时，用喷射启动。
风力发电机组验收标准
国电电力山西新能源开发有限公司 风力发电机组验收规范为确保风力发电机组在现场安装调试完成后，综合检验风电机组的安全性、功率特性、电能质量、可利用率和噪声水平，并形成稳定生产能力，制定本验收标准。 一、编制依据： 1、风力发电机组验收规范 GB/T20319-2006 2、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300 3、风力发电场项目建设工程验收规程 DL/T5191-2004 4、电气设备交接试验标准GB50150 5、电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169 6、电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范GB50171 7、电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50254 8、电器安装工程高压电器施工及验收规范GBJ147 9、建筑电气工程施工质量验收规范GB50303 10、风力发电厂运行规程DL/T666 11、电力建设施工及验收技术规程DL/T5007 12、联合动力风电机组技术说明书、使用手册和安装手册
13、风电机组订货合同中的有关技术性能指标要求 14、风力发电机组塔架及其基础设计图纸与有关标准 二、验收组织机构 风电机组工程调试完成后，建设单位组建验收领导小组，设组长1名、副组长4名、组员若干名，由建设、设计、监理、施工、安装、调试、生产厂家等有关单位负责人及有关专业技术人员组成。 三、验收程序 1 现场调试 （1）风力发电机组安装工程完成后，设备通电前应符合下列要求： （a）现场清扫整理完毕； （b）机组安装检查结束并经确认（内容见附表1）； （c）机组电气系统的接地装置连接可靠，接地电阻经检测符合机组的设计要求（小于4欧姆）； (d) 测定发电机定子绕组、转子绕组的对地绝缘电阻，符合机组的设计要求； (e) 发电机引出线相序正确，固定牢固，连接紧密； (f) 照明、通讯、安全防护装置齐全。 (2) 机组启动前应进行控制功能和安全保护功能的检查和试验，确认各项控制功能好安全保护动作准确、可靠。
大型风力发电机组远程故障诊断系统资料
大型风力发电机组远程故障诊断系统 南京协宏软件技术有限公司 2015年01月
目录 1系统概述 (4) 1.1系统名称 (4) 1.2风电背景 (4) 2编制依据及系统概述 (4) 2.1系统概述 (5) 2.2技术基础 (5) 2.3项目技术特点 (5) 2.4设计制造的行业技术标准 (6) 3系统结构与特点 (7) 3.1系统结构总图 (7) 3.2系统测点配置 (7) 3.3系统硬件特点 (8) 3.3.1数据采集监测站Drivetrain DAU (8) 3.3.2数据服务器 (9) 3.3.3传感器 (9) 3.4系统实时监测功能 (10) 3.4.1实时监测 (10) 3.4.1总貌图描述 (12) 3.4.2棒图描述 (13) 3.4.3波形频谱图描述 (13) 3.4.4趋势跟踪图描述 (14) 3.5分析诊断功能 (15) 3.6数据管理功能 (20) 3.6.1数据记录的存储策略 (20)
3.6.2事故追忆功能 (20) 3.6.3数据传输的可靠性策略 (20) 3.6.4数据记录稀疏策略 (21) 3.6.5数据备份方法 (21) 3.6.6用户数据检索功能 (21) 4远程监测与诊断中心 (22) 4.1远程监测中心系统结构图 (22) 4.2系统硬件特点 (22)
1系统概述 1.1系统名称 大型风力发电机组远程故障诊断系统 1.2风电背景 近十年来，风力发电在全世界范围内得到了持续高速发展，为应对全球气候变化作出了重要贡献。风能作为一种清洁的可再生能源已成为低碳经济的重要标志之一。我国在大规模的风能利用方面虽然起步较晚，但近些年来发展非常快，到2009年年底，全国风力机械标准化技术委员会共制定发布风力发电国家标准和行业标准61项，累计装机容量跃过20GW大关，达到25.8053GW。2009年当年，我国新增风机10129台，装机容量13，8032GW，占全球新增风电装机的1/3，超过美国排名全球第一。据国家发改委能源司对未来国家能源战略划，到2020年中国的风电装机总容量将达到30GW。 风力发电机组面对各种恶劣的工作环境及严格的电网条件，运行工况复杂多变，各种因素使风力发电机组的可利用率，风电转换效率及使用寿命受到很大影响，很多重大事故的发生，往往源于一个数据的错误或一种信息的疏忽。在一个现代化的大型风电场中，可能会有十几台甚至几十台上百台风力机，如何有效地对各风力机状态进行监测和分析，使整个风电场安全、可靠、经济地运行就变得至关重要。 由于风场的选址受到地理条件及风能资源的限制，各风场之间的距离可能会非常遥远，特别是对于海上风场的情况。在这样的前提下，如何方便快捷地对各风场运行状况进行监测和分析以及实现风场间的远距离数据通讯，保证多风场的统一管理运营及维护，并使得广泛的国内、国际技术合作和多方在线断得以实现，成为今后风电行业的新兴发展方向。 本技术方案是依据风力发电机组远程状态监测与故障诊断的需求，结合我公司多年从事旋转机械远程在线状态监测和分析诊断以及风电设备状态监测及分析产品的开发和规模应用经验而编制的。 2编制依据及系统概述
柴油发电机组使用说明书
第一节#3柴油发电机组使用说明书 一、简介由中船总公司七院第七一二研究所生产的三期#3柴油发电机组，充分利用军工技术和现代化科学技术，按军工产品质量体系进行生产，产品可靠性高，操作简单、方便，技术先进。#3柴油机采用电子调速器，控制采用可编程控制器，整体性能优越。 #3柴油发电机组具有保安正常电源失电后自启动功能、自动按程序分合闸，自动故障保护及报警，及蓄电池自动充电，机组自动进行油水预热等各种功能，达到无人值守机组的技术要求。 二、设备说明 1、概况：#3柴油机与发电机被安装在一个精确校平的底座上，通过弹性联轴器传递功率。 #3柴油机由机旁蓄电池组启动。柴油机仪表板及控制屏上装有全部的控制器及指示仪表。 2、#3柴油发动机 #3柴油发动机由美国Cummins生产，具有启动快，油耗低，可靠性高等一系列优点。 发动机采用电子调速方式。 3、#3柴油发电机 #3柴油发电机采用无锡电机厂按照西门子公司技术生产的IFC5电机，装有A VR自动电压调节器。 4、仪表盘及控制屏 在#3柴油机上装有一只辅助用仪表盘，包括油压表、水温表、转速表等。其他控制仪表、指示灯分别装在六块控制板上：PT、CT柜，馈线柜，中性点接地柜，动力中心控制柜，动力柜，机组控制柜。 三、机组操作方式的说明 #3柴油发电机机组具有机旁、手动、自动、试验四种操作方式，通过机组控制柜面板上控制方式选择开关来选择，当选择开关打在相应的位置上时，则机组处于相应的操作方式。 1、机旁方式 在该方式下，机组只允许在机旁进行启动、停机操作，发电机各出口主开关 的分、合闸也只可在动力中心开关柜上操作。该方式主要用于对机组检修或自动、手动功能出现故障时使用。 2、手动方式 在该方式下，可在机组控制柜进行机组启动、停机等操作，并可通过速度选 择开关“怠速/全速”设定机组运行时的速度，该方式主要在机组自动功能出现故障时使用。 3、试验方式： 在该方式下，当将试验开关由“断”打向“通”时，机组将自动启动，当发 电机各出口主开关不能自动合闸，如需带负载维护，可通过手动方式将各出口主开关合闸，
1.5MW风力发电机维护手册2015.8
风力发电机 维护使用手册 佳木斯电机股份有限公司
风力发电机维护使用手册 1通用信息 请妥善保存本手册！ 适用范围 本手册适用于由佳木斯电机股份有限公司生产制造的1.5MW双馈风力发电机。 2指南 本手册简要概括了电机构造及以下相关信息说明 ?结构型式 ?保养与维护 ?故障分析与排除 ?售后服务 本手册不能代替相关专业人员对操作人员所作的重要操作指导。本手册对组件安装已做出了相类似说明，操作者可参照此些方法执行。对于超出一般范畴而在此手册中未提及的电机维修及保养工作，应由电机专业有经验人员执行。电机若由于交货后客户的不适当操作或存储维护不利所产生的损失，电机生产商对此不承担责任。 须指出，此手册的内容不属于早期或现行协议、承诺或法律关系的一部分。也无修订这些内容的作用。 3发电机结构特征 1 轴 2 伸端接地碳刷 3 伸端端盖系统 4 定子接线盒 5 机座 6 自动注油泵 7 呼吸阀 8 进、出水管 9 尾端端盖系统10 滑环罩 11 转子接线盒12 编码器13 辅助接线盒14 手动注油管 15 轴承测温16 自动注油管17 排油器 4维护保养 精心的维护保养（包括监控，维护，检测及设备补充）才能保证电机的正常运转。 未对电机进行维护保养，用户将失去保修的权利。 发电机应进行周期性的维护和检查，应保证： a)发电机清洁，定子和转子的通风管路畅通无阻； b)负载不超过额定值和使用系数；
c)线圈温升不超过额定值； d)绕组绝缘电阻和端盖绝缘电阻要大于推荐的最小值。 危险！ 绝缘试验所使用的高压能造成损伤和生命危险，只能由合格人员来做试验，注意试验装置说明中的安全部分。 e) 电压频率的变化应符合相关的规定； f) 滚动轴承温度应不超过95℃，保持润滑油清洁和适当油量； g) 没有异常的振动和噪声； h) 必要零件的贮备及备用件库存一览表； i) 对中数据（与准确对中的偏差，高温允许值）； j) 正常检查结果（“使用记录”）； k) 修理（“使用记录”）； l) 润滑数据：1) 使用方法；2) 润滑脂的贮备；3) 维护周期；4) 对每台设备进行记录。 请在电机停机时进行维护工作，应断开电源开关。 4.1清洁 4.1.1机壳外部 去除电机外部及其配件的污垢、灰尘和陈油。 4.1.2小型清洁（每6～8个月） ?清洁接线盒内部 ?清洁集电环及刷架（见4.5.1） ?清洁绝缘端盖灰尘及油污 4.1.3大型清洁（每3年至5年，由环境条件决定） ?用毛刷在干燥的压缩空气下小心清洁受污绕组。对于粘性的污垢（如润滑油脂）应使用酒精浸渍过的抹布将其去除。最后必须对绕组进行干燥 处理（见4.3） ?用干燥压缩空气吹洗定子及转子铁心通风沟。 ?用干燥压缩空气吹洗定子机壳，轴承端盖及转子的金属表面。 ?清洁接线盒及绝缘端盖。 4.2检测线圈直流电阻及绝缘电阻 4.2.1检测线圈直流电阻 每6个月检查直流电阻，通常使用双臂电桥来检查，如下图所示。 断开用户接线状态下，用双臂电桥分别测量接线板U与V相、V与W相、U与W相间直流电阻（或者K与L相，L与M相，K与M相），阻值分别记为R1、R2、R3。三相平均电阻值为R=（R1+R2+R3）/3。各线端电阻值（R1或R2或R3）与平均电阻值（R）之差不应大于1.5%。