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风电机组故障统计分析研究_张镇

技术 | Technology

68 风能 Wind Energy

0 引言

随着风电发展回归理性，风电场的经济效益越来越受到重视。风电场投入运行后，其经济效益取决于发电量及运行维护成本，而两者都受到风电机组故障的影响。风电机组故障轻则导致计划外停机检修，降低发电量；重则需要更换零部件，增加额外支出。特别是在风电机组质保到期后，机组故障频发将极大地削弱风电场的经济效益。

传统风电场的运营中，往往比较重视运行数据的统计分析，侧重于风电机组功率曲线的优化，试图单方面增加发电量，而对机组故障的统计分析重视不够。为了保证设备完好率和可利用率，部分风电场盲目增加运维人员，建立大而全的备品备件库，挤占流动资金，这导致运行维护成本居高不下。而有些风电场为降低成本，备品备件不足，

运维人员不够，影响了风电机组的及时维护和检修[1]。通过对风电机组各种故障深入的统计分析，可以预防多发性故障的发生，减少停机时间，提高设备完好率和可利用率，增加发电量[2]。

本文以某风电场为例，对机组故障进行了统计分析，并对降低故障发生率以及改善运行维护工作进行了探讨。相关探讨将对我国大量风电场的运行维护具有重要的现实意义。

1 实例介绍

1.1 风电场介绍

本文所讨论的风电场位于内蒙古中部偏北某地，受蒙古高气压影响，属中温带大陆性季风气候和干旱荒漠草原

风电机组故障统计分析研究

张镇1，关书强2

（1. 中海油新能源琦泉平阴风电有限公司，平阴 250400；2. 中海油新能源二连浩特风电有限公司，二连浩特 012600）摘要：基于某实际运行的风电场，统计了场内风电机组全年的故障数量，结合风电场月度发电量、月平均风速和月平均

气温，探讨了风电机组故障数量与机组运行状况和环境温度之间的关联性，同时分析了主要系统故障高发的原因。最后提出了降低机组故障发生率以及改善运行维护工作的一些措施。

关键词：风电场；风电机组；故障；统计分析

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674-9219(2013)08-0068-04

An Analysis of Wind Turbine Fault Statistics

Zhang Zhen 1, Guan Shuqiang 2

(1. CNOOC New Energy & Qiquan Pingyin Wind Power Co., Ltd., Pingyin 250400, China;

2. CNOOC New Energy Erenhot Wind Power Co., Ltd., Erenhot 012600, China)

Abstract: Based on an actual running wind farm, this paper gathered statistics of wind turbine faults. Combing with monthly generating

capacity of the wind farm, the month average wind speed and month average temperature, it discussed the relationship between the number of wind turbine failures and the operating conditions and ambient temperature, then the reasons for the high incidence of major system failures are analyzed. Finally, some measures of reducing wind turbine failure rate and improving the operation and maintenance were proposed.

Keywords: wind farm; wind turbine; fault; statistics analysis

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2013年第08期 69

气候。春季干燥多沙，夏季短暂炎热，秋季天高气爽，冬季漫长寒冷。气象站多年平均气温4.0℃，平均风速4.1m/s，年极端最高气温41.1℃，年极端最低气温-37.1℃，年均雷暴日数22.7天，年均沙尘暴日数13天。

风电场场区地形开阔，地势平坦，地表植被为低矮牧草。场址范围面积约25.3km 2，装有33台某型1.5MW 风电机组，于2011年5月建成投产。

1.2 风电机组简介

该风电场投运的风电机组为某型1.5MW 低温型变桨变速双馈机组，该型机组技术成熟，在国内吊装数量较大，具有一定的代表性。该机组主要参数见表1。

2 故障统计分析

本文将风电场视为一个整体，为排除监控系统虚假报警的影响，依照所开的机组工作票，对2012年机组故障发生情况进行了统计。一方面，按月统计了故障数量，结合风电场月度发电量、月平均风速和月平均气温，探讨了风电机组总体故障数量与机组运行状况和环境温度的关联性；

另一方面，按机组组成部分，分类统计了故障发生次数，并分析了一些系统故障高发的原因。

2.1 故障数量与发电量和环境温度

风电机组作为在恶劣环境下运行的发电设备，其故障发生情况与发电量、风速和环境温度密不可分，探讨故障数量与发电量、风速和环境温度之间的关联性是十分必要的。

风电机组的功率与风速的三次方成正比[3]，故风电场发电量应随平均风速的增减而增减，两者应呈正相关性，图1中发电量和平均风速曲线的变化基本符合这一规律。但在10月至12月，风速增大，发电量却减少了，这是由于该风电场所在的北方进入供暖期后，为保证供热，热电负荷上升，风电限电严重的缘故。由于限电严重时，停运的风电机组较多，为消除限电停运的因素，故而本文探讨故障数量与发电量之间的关系。

从图1可以看到，在3月底至6月初和9月初至10月初气候温和的春秋季节时，机组故障数量随着发电量的增减而增减，两者间呈现较好的正相关性；而在炎热及寒冷夏季与冬季，故障数量与发电量之间的关联性较差，表明机组故障数量还与环境温度存在某种关联。

图1 故障数量与发电量关联图

图2 故障数量与平均气温关联图表1 风电机组主要参数

项目参数切入风速（m/s） 3.0额定风速（m/s）12.5切出风速（m/s）

20风轮直径77m 叶片数量3材料玻璃钢旋转方向顺时针风轮位置上风向功率控制变桨变速变桨原理电驱动，独立变桨

齿轮箱3级发电机双馈异步轮毂高度70m 偏航系统

电驱动

风电行业事故案例

近期国内风电场事故报告 20PP年以来，我国一些风电公司在设备安装调试和运行过程中陆续发生了重大设备事故，造成风电机组完全损毁，并危及到调试人员的生命安全。通过分析这些事故，我们发现主要原因有三类：1、风电场管理不严，对风电设备的保护参数监督失控；2、风电机厂家管理混乱，调试人员培训不到位，产品设计中也存在安全链漏洞；3、设备制造质量失控，存在不少隐患。由于风电事故对厂家和风电开发商的负面影响较大，厂家和风电场业主往往严格保密，防止消息泄漏后有不良影响。我们只能通过互联网和各种渠道尽可能收集多的信息，供大家了解，引以为戒，避免今后发生类似事故。信息可能有失全面和准确，敬请谅解。 1、华锐风电机组火灾事故 20PP年5月，华能在通辽阜新风电场的一台华锐SL1500/77发生着火事故，机组完全烧毁，具体原因不明。 2、东汽风电机组火灾事故 20PP年7月14日上午10时，中广核位于内蒙古锡林浩特东45 公里的风电场，一台东汽FA 77的1.5兆瓦风电机组发生火灾。原因据说是维修过程中，在机舱烧电焊，引发机舱内的油脂起火。见附图。

3、东汽风电机组火灾事故 2opp年1月24日，位于通辽的华能宝龙山风电场30号机组, 1.5兆瓦的东汽F— 77机组发生飞车引发的火灾和倒塔事故。监控人员当时发现监控系统报“发电机超速，转速为2700转/分”（正常运行时应小于1700转/分），高速轴刹车未能抱死刹车盘。华能值班人员随即将集电线路停电，在短暂停机后，风轮再次转动（原因不明），随着转速的不断增大，高速轴上的刹车盘摩擦产生大量热量，出现火花导致机舱着火。现场查看风机时，发现第三节塔筒也发生折断。见下图。 4、新誉风电机组倒塔事故

风电机组状态监测与故障诊断相关技术研究

新能源与风力发电? EMCA2014,41(2 =============================================================================================== )风电机组状态监测与故障诊断相关技术研究张文秀1,　武新芳2 (1.南京理工大学能源与动力工程学院,江苏南京　210094; 2.上海电力学院能源与机械工程学院,上海　200090) 摘　要:对风电机组进行状态监测和故障诊断,可有效降低机组的运行维护成本,保证机组的安全稳定运行三首先概述了状态监测与故障诊断研究的研究情况,然后介绍了风电机组的状态监测技术和状态监控系统的应用开发情况,接着针对机组中的主要故障组件及整个风电系统,介绍了国内外状态监测和故障诊断方法的研究现状与研究进展,最后探讨了风力发电系统状态监测的发展趋势以及未来的研究方向三关键词:风电机组;状态监测;故障诊断;研究现状;发展趋势中图分类号:TM307+.1∶TM614 文献标志码:A 文章编号:1673?6540(2014)02?0050?07 Research on Condition Monitoring and Fault Diagnosis Technology of Wind Turbines ZHANG Wenxiu1,　WU Xinfang2 (1.School of Energy and Power Engineering,Nanjing University of Science&Technology, Nanjing210094,China;2.School of Energy and Mechanical Engineering,ShangHai University of Electric Power,Shanghai200090,China) Abstract:The technologies of condition monitoring and fault diagnosis can effectively reduce the cost of operation and maintenance,as well as ensure the security and stability of wind turbine.The research of condition monitoring and fault diagnosis were overviewed,then the status of the wind tubine monitoring technology and application development conditions of monitoring system were introduced,and aiming at the main failure parts for wind turbine and the wind power system,the research status and progress of condition monitoring and fault diggnosis methods in domestic and abroad were introduced.Finally the development trend of wind power generation system status montoring and research direction in the future were discussed. Key words:wind turbines;condition monitoring;fault diagnosis;research status;development trend 0　引　言近年来,风能作为一种绿色能源在世界能源结构中发挥着愈来愈重要的作用,风电装备也因此得到迅猛发展三根据世界风能协会(WWEA)的报告,截止2009年底,全球风力发电机组发电量占全球电力消耗量的2%,根据目前的增长趋势,预计到2020年底,全球装机容量至少为1.9×106MW,是2009年的10倍[1]三在九五”期间,我国风力发电场的建设快速发展,过去十年中,我国的风力发电装机容量以年均55%的速度高速增长,2010年已达1000万kW三随着大规模风电场的投入运行,出现了很多运行故障,因而需要高额的运行维护成本,大大影响了风电场的经济效益三风电场一般处于偏远地区,工作环境复杂恶劣,风力发电机组发生故障的几率比较大,如果机组的关键零部件发生故障,将会使设备损坏,甚至导致机组停机,造成巨大的经济损失[2]三对于工作寿命为20年的机组,运行维护成本一般占到整个风电场总投入的10%~ 15%,而对于海上风电场,整个比例高达20%~ 25%[3]三因此,为了降低风电机组运行的风险,维护机组安全经济运行,都应该发展风电机组状态监测和故障诊断技术三状态监测和故障诊断可以有效监测出传动系统二发电机系统等的内部故障,优化维修策略二减 05

风电机组故障诊断与处理方法及系统与相关技术

图片简介: 本技术介绍了一种风电机组故障诊断与处理方法及系统，系统包括数据解析模块，所述数据解析模块的输入端与风电机组相连，数据解析模块的输出端经过资料库与终端相连。方法包括：根据历史故障发生情况和处理经验，建立排查指导库；根据风电机组故障代码的触发条件和I/O点数据之间的关系，建立逻辑诊断库；建立专家信息模块并与处理指导方案相关联；在诊断分析报告和处理指导方案内设置评价信息，由现场人员评价并调整方案。上述技术方案直接面向现场故障处理业务的全过程，从故障发生，故障分析，故障解决全过程进行指导和支持，在故障发生时，即时的推送排查指导方案，有目的地进行排查精确的定位故障并提供处理指导方案，有效地解决故障。技术要求 1.一种风电机组故障诊断与处理系统，其特征在于，包括数据解析模块(1)，所述数据解析模块(1)的输入端与风电机组相连，数据解析模块(1)的输出端经过资料库(2)与终端(4)相连。 2.根据权利要求1所述的一种风电机组故障诊断与处理系统，其特征在于，所述资料库包括排查指导库(2.1)、逻辑诊断库(2.2)、处理指导库(2.3)、文档资料库(2.4)和专家信息模块(2.5)，所述排查指导库(2.1)、逻辑诊断库(2.2)与处理模块(3)相连。 3.根据权利要求2所述的一种风电机组故障诊断与处理系统，其特征在于，所述处理模块(3)包括评价信息模块(3.1)和诊断报告模块(3.2)，所述评价信息模块(3.1)与排查指导库(2.1)相连，所述诊断报告模块(3.2)与逻辑诊断库(2.2)相连。

4.一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤： ①根据历史故障发生情况和处理经验，建立排查指导库，当机组停机时，根据接收到的机组停机信息，匹配出与之对应的排查指导方案； ②根据风电机组故障代码的触发条件和I/O点数据之间的关系，建立逻辑诊断库，当机组发生故障时，分析故障日志并生成该次故障的诊断分析报告和处理指导方案； ③建立专家信息模块并与处理指导方案相关联； ④在诊断分析报告和处理指导方案内设置评价信息，由现场人员评价； ⑤采用权重比例调整的方法调整排查指导方案内排查内容的优先级和故障点的发生概率。 5.根据权利要求4所述的一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，所述步骤1中的排查指导方案，包括故障代码名称、排查对象、排查对象出现故障的概率和排查方法。 6.根据权利要求4所述的一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，所述步骤2中的故障日志包括主控停机时刻记录的I/O点数据和停机代码信息。 7.根据权利要求6所述的一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，所述步骤2中通过分析故障日志提取关键数据点，所述关键数据点为故障发生时首先发生异变的信号或数值，用于确定故障点，所述故障点为与故障直接相关联的可更换的零部件或电气元件。 8.根据权利要求4所述的一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，所述步骤2中的诊断分析报告，包括机组停机信息、关键数据点、故障点和故障原因；处理指导方案，包括复位建议，所需工具，处理方案，所需备件和专家通讯方式。 9.根据权利要求4所述的一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，所述步骤4中的评价信息，包括故障点定位是否准确，实际故障点，排查指导方案是否有效。 10.根据权利要求4或9所述的一种风电机组故障诊断与处理系统的工作方法，其特征在于，所述步骤5中的权重比例排序的方法，指的是通过对评价信息进行权重分析，按照故障点定位是否准确，实际故障点、排查指导方案是否有效等进行加权排序，用于调整排查指导方案内排查内容的优先级和故障点的发生概率。技术说明书一种风电机组故障诊断与处理方法及系统技术领域

风力发电机组轴承常见故障诊断与振动检测王健

风力发电机组轴承常见故障诊断与振动检测王健摘要：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。有统计资料表明，陆上和海上风电机组的维护费用占到各自风场收入的10%～15%和20%～35%左右，因此风电机组在恶劣环境下的运行可靠性问题特别受到关注。关键词：风力发电机组；轴承故障；诊断；振动检测轴承故障与齿轮箱故障几乎占据了风力发电机组故障的大多数。发电机组的各种检测传感器均安装在轴承座上，而各种轴承故障都是通过传感器才发现的，所以我们通过传感器所采集的信息就可以准确的判断整个发电机组的工作状况。然而在实际安装中，轴承故障诊断与振动识别也是作为优先部分处理，科研投入也是占据了成本投入的一半以上。本文就风力发电机组轴承常见故障特征及原因进行详细阐述，然后就轴承的振动检测进行深入研究。 1风力发电机组轴承常见故障特征及原因 1.1风力发电机组轴承结构轴承一般分为外圈、保持架、滚动体（滚珠）和内圈4个部分。轴承内部充满油脂类物质，用于减少轴承滚动的阻力，也能分离轴承与其他部件的接触，从而减少摩擦阻力。油脂还可以起到散热与防止腐蚀的作用。所以为了防止外物对油脂的影响，我们一般会在保持架的两端加装防尘装置，以免外物减弱油脂的各种作用。 1.2风力发电机组轴承常见故障及诊断支撑主轴轴承的外圈固定在轴承座上，机械传动轴从主轴轴承内圈经过。风力带动叶轮转动，通过传动链将动力传输给主轴，当主轴达到一定的载荷转速时，由轴承和轴承座组成的振动系统就会产生激励，也就是风机发电机组振动的产生。这种激励振动一般是周期性振动，对受载体产生的撞击力或摩擦力也会周期性的出现，长期疲劳极大可能产生轴承的局部损伤，因此需要加强对轴承振动频率的监测。根据长期的实践经验及理论知识的积累，从故障程度上可将轴承的故障类型分为初级损坏与中级损坏两类。通常我们所见到的电流损害、磨损以及表面损坏等都是初级磨损；还有一些像破裂和散裂属于中级损坏。我们还可以从损坏的位置来区分故障，可将其类型分成外圈故障、内圈故障、滚动体故障以及支撑部件的故障。结合轴承结构示意图，可将风电机组轴承的常见故障特征及产生原因归纳罗列如下：（1）疲劳故障：故障特征表现为滚动体或者滚道表面脱落或者脱皮。故障产生原因为轴、保持架等支撑装置制造工艺较低使得其精度不能保证，轴向长期过高负荷条件工作，对其性能产生很大的影响。（2）磨损故障：我们可以从外观来观察故障的产生原因，一般磨损故障会产生色泽的变化，形成磨痕。故障产生原因为在微小间隙间的滑动磨损和长期恶劣环境中的长期使用。（3）缺口或凹痕故障：分为过载及安装或外来颗粒引起的缺口或凹痕。过载及安装引起的特征表现为细小的缺口或凹痕分布在两圈的滚道周围和滚动元件里，是由于

风电功率预测系统功能要求规范

风电功率预测系统功能规范（试行）国家电网公司调度通信中心

目次前言...................................................................... III 1范围. (1) 2术语和定义 (1) 3数据准备 (2) 4数据采集与处理 (3) 5风电功率预测 (5) 6统计分析 (6) 7界面要求 (7) 8安全防护要求 (8) 9系统输出接口 (8) 10性能要求 (9) 附录A 误差计算方法 (10)

前言为了规范风电调度技术支持系统的研发、建设及应用，特制订风电功率预测系统功能规范。本规范制订时参考了调度自动化系统相关国家标准、行业标准和国家电网公司企业标准。制订过程中多次召集国家电网公司科研和生产单位的专家共同讨论，广泛征求意见。本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、信息要求、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。本规范由国家电网公司国家电力调度通信中心提出并负责解释；本规范主要起草单位：中国电力科学研究院、吉林省电力有限公司。本规范主要起草人：刘纯、裴哲义、王勃、董存、石永刚、范国英、郭雷。

风电功率预测系统功能规范 1范围 1.1本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、数据准备、数据采集与处理、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。 1.2本规范用于指导电网调度机构和风电场的风电功率预测系统的研发、建设和应用管理。本规定的适用于国家电网公司经营区域内的各级电网调度机构和风电场。 2术语和定义 2.1 风电场 Wind Farm 由一批风电机组或风电机组群组成的发电站。 2.2 数值天气预报 Numerical Weather Prediction 根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。 2.3 风电功率预测 Wind Power Forecasting 以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率；预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。 2.4 短期风电功率预测 Short term Wind Power Forecasting 未来3天内的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。 2.5 超短期风电功率预测 ultra-short term Wind Power Forecasting 0h~4h的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。

风电机组最常见的故障解析

风电机组最常见的故障解析在风电场干过运维的都知道，风电机组最常见的故障就是以下几种，小编整理出来，并附上故障分析，分享给大家。 1刹车盘的变形刹车盘先后出现较明显的变形，直接影响到了低风速下风电机组的并网运行，经与外方技术人员讨论后认为，刹车力矩偏大，刹车时间较短，产生的热量过于集中，先后将原先使用的15#液压油换为32#液压油，并换装了刹车阻尼管，延长了刹车动作到机组制动的时间，同时更换了卡钳式弹簧刹车体内的叠簧，降低了刹车力，通过上述改进，新更换的刹车盘，目前未出现变形现象。同时，相对柔软的刹车过程，也大大降低了整个过程对齿轮箱的冲击载荷，刹车片的磨损也有所减轻，一定程度上节约了运行费用。 2液压油位低某台600kw 风电机组一段时间内接连报液压油位低故障，多次登机检查未发现渗漏部位。经分析认为有可能齿轮箱内部的叶尖液压管路发生泄漏。运行人员进一步检查该机组齿轮箱，发现润滑油油位偏高且油质改变，经油质化验发现润滑油粘度降低。对齿轮箱内部液压管路进行的压力实验也发现管路存在轻微渗漏。在对齿轮箱内部液压管路进行防渗处理之后，机组液压管路恢复正常。由于故障的发现和处理较为及时，目测检查齿轮表面未发现异常现象，在重新更换润滑油后，机组投入正常运行。 3.偏航减速器常见故障处理偏航减速器的主要作用是驱动机舱旋转，跟踪风向的变化，偏航过程结束后又担任着部分制动机舱的作用。工作特点是间歇工作起停较为频繁，传递扭矩较大，传动比高。因其工作特点及安装位置限制，多采用蜗轮蜗杆机构或多级行星减速机构。我场风电机组的偏航减速器较多采用的是多级行星减速机构。由多年的运行经验来看，采用双偏航减速器驱动的风电机组，减速器的工作情况较为正常。而采用单电机驱动的风电机组，减速器的工作情况相对较差。经解体检查发现部分故障机组的行星机构存在疲劳裂纹或者断裂损坏。比较典型的有-a.某型150kw 风电机组采用单侧偏航减速器驱动，约四分之

风电机组轴承的状态监测和故障诊断与运行维护王利

风电机组轴承的状态监测和故障诊断与运行维护王利发表时间：2019-12-11T15:06:41.297Z 来源：《中国电业》2019年第16期作者：王利 [导读] 风能作为一种清洁可再生能源，受到世界各国的关注。摘要：风能作为一种清洁可再生能源，受到世界各国的关注。作为风能储量较多的国家，自然需要合理的利用风能，使得国家能够得到迅速的发展。随着我国可持续发展政策的落实以及风力发电技术的进步，使我国风力发电产业得到迅速发展。目前我国的风力发电在商业上已经可以与燃煤发电相竞争。在这一市场大环境下，风力发电产业应当加强核心技术的发展。在风力发电机组中轴承作为核心零部件，风电轴承的范围涉及从叶片、主轴和偏航所用的轴承，到发电机中所用的高速轴承。轴承既是风力机械中最为薄弱的部分，也是最为重要的部分。由此看来对于风电机组轴承的状态检测、故障诊断、运行维护等工作的深入研究就显得尤为重要，直接关系到我国电力事业的发展。关键词：风电机组状态监测故障诊断运行维护风电轴承二、风电机组传动系统的日常维护（一）主轴轴承的日常维护及保养（以金风S48/750风力发电机组为例）轴承在工作的时候，会受到外界的影响，当受到一定量频率的震荡或者载荷重量增高，即使低速运行，都会影响到风电机组的安全运行。温度过高、过低，润滑不均匀、缺少润滑脂或者其他物质入侵轴承，就会导致主轴轴承的失效而无法继续运行，一般情况下，主轴承轴被磨损锈蚀都会导致轴承运转的不流畅，使运转的阻力增大直至卡死甚至引起风机着火的严重后果。就目前的形式来看，滚动式的轴承仍旧是风力发电场最主要的选择，因为其具有很大的优势，节约成本而且效率很高，但与此同时因结构构造较为简单也容易受到损伤，轴承中出现故障的原因有很多，故进行维护人员要特别重视这项内容，大部分故障最后都导致主轴轴承卡死。如果出现主轴轴承卡死情况，首先考虑的就是轴承的质量问题，或者是安装的过程中出现了装配上的错误，大部分都是滚轴在润滑中受天气的影响导致了污染。所以在日常维护和保养中，要全方位、多角度分析和考虑。第一就是外观检查有无油脂溢出，清理主轴轴承处溢出油脂和集油盒中的油脂，如果发现润滑油脂变质，油脂碳化或者凝固等都要及时疏通或更换，妥当处理，不能造成风机附近环境污染。正常运行的主轴轴承在没有堵塞的情况下，润滑油脂可以作为介质正常的在轴承内起到润滑的作用。还要检查轴承内的卫生情况，不能有其他杂物，保持轴承之间的接触面的整洁，日常维护过程中要借助工具对轴承进行清理，一旦杂物在里面堆积，就不能使轴承正常运转工作。第二则是检查轴承是否存在松动的情况，或者轴承之间型号不相符，就会导致轴承之间的错位，发现松动后要利用工具将其恢复成原本使用的状态。第三就是给轴承进行注油操作时，必须将机组切至维护状态打开叶尖气动刹车扰流板，使发电机、主轴空转后，才可进行注油。定期维护时主轴每次加注油脂950g，发电机因厂家不同分别加注不同油量（株洲发电机前后轴承各加：70g，永济发电机前后轴承各加：100g）。第四则是检查主轴温度，不同工况下都可以影响主轴轴承的运行温度。例如：夏冬季节同输出功率条件下，主轴运行温度夏季平均高出冬季15-20℃左右。因此判断主轴损坏要综合考虑。根据现场运行维护情况在满足风机运行技术要求的前提下，在主轴上加装温度传感器设定停机报警温度后可有效防止主轴卡死等现象发生。将注油口处的主轴PT100温度经SM331模块传回中央监控系统，实现风机主轴温度的在线监测功能。第五则是定期对主轴轴温高的主轴油脂进行取样化验，根据理化指标滴点、锥入度、水分等指标信息和元素含量进行分析。指标如有超标现象则应重点关注加强风机的巡检次数，必要时更换主轴轴承。还可以利用小风天气盘车，监听主轴有无异音。（二）齿轮箱的维护与保养作为传动系统中非常重要的零件之一，齿轮箱相对来说也容易产生故障，齿轮箱的使用范围是长期不间断运行的，如果没有及时进行保养，极易影响风机正常的运行，因此要对齿轮箱进行定期的有效的维护和保养，这样能够降低齿轮箱故障的发生率，还能够增加齿轮箱使用的年限，节约生产成本。对齿轮箱的检查是较为方便的，主要根据齿轮箱的声音是否正常以及齿轮箱内的润滑油脂的状态来判断的。齿轮箱正常的声音的频率是稳定没有较大的起伏的，如果声音过快或者过缓，声音频率不稳定，噪音较大，就说明箱内的齿轮可能出现了齿轮断裂，齿轮表面点蚀或者齿轮松动等问题，要及时进行维修和更换，并且使齿轮重新安装后能够重新运转。其次就是润滑油对齿轮的影响，油箱是否存在漏油的问题，或者齿轮箱油的质量问题对其造成的影响。金风S48/750风机齿轮箱传动形式为一级行星齿和两级平行轴圆柱齿啮合传动，各齿轮采取强制润滑方式，增速比为i=67.57。在日常维护要及时补充油箱内的润滑油，发现油箱泄露要进行更换修复等。润滑油的质量也决定了油箱内齿轮运转的状况，油脂可能因为天气的原因凝固或者碳化，都要进行清理和更换润滑油。在闭式传动中，当齿轮硬度不高，且润滑油稀薄时尤其容易发生齿轮点蚀。齿轮的点蚀是齿轮传动的失效形式之一，即齿轮在传递动力时，在两齿轮的工作面上将产生很大的压力，随着使用时间的增加，在齿面上便产生细小的疲劳裂纹。当裂纹中渗入润滑油，在另一轮齿的挤压下被封闭在裂纹中的油压力就随之增高，加速裂纹的扩展，直致轮齿表面有小块金属脱落，形成小坑。轮齿表面点蚀后，造成传动不平稳和噪声增大。在日常保养中，也要防止齿轮箱的异常高温，要检查润滑油供应是否充分，特别是在各主要润滑点处，必须要有足够的油液润滑和冷却；再次要检查各传动零部件有无卡滞现象，还要检查机组的振动情况，前后连接接头是否松动等。防止因长期使用而出现零件老化以及破损的问题，如果发现这类问题发生，要及时进行零件的更换与维修。及时发现问题并进行合理的解决，提高风机可利用率。三、风电机组轴承的状态监测与故障诊断基于SCADA的方法 SCADA系统能够将运行参数发送到中央数据库，对发电机组的运行状态信息实时的监测。但是需要的传感和采集通信的数据较多，增加了供电技术的成本和监测复杂性，也因此没有得到良好的普及。对于发电机的机械故障，可以通过感应电动机的终端发电机输出反应出来。通过对电流和功率的稳定功率谱进行分析，对发电机轴承的故障进行监测。在缺少振动传感器的情况下，将震动平均数据和参数相结合，从而判断风电机组的运行状态。四、发电机组轴承的运行维护对于主轴轴承齿轮箱、低速轴轴承、偏航和变桨轴承的运行维护来说。由于轴承是低速而且不完全旋转，限制了振动监测效果。齿轮箱低速轴轴承可以采用润滑油液进行维护，并实施在线监测的方法。但对于主轴轴承与偏航和变桨轴承由于采用润滑脂、润滑油液混合液

基于运行数据的风电机组故障诊断与预测

基于运行数据的风电机组故障诊断与预测发表时间：2019-11-08T10:31:20.630Z 来源：《电力设备》2019年第14期作者：张志晨 [导读] 摘要：多数设备的故障会经历一个发展过程信号采集即从量变到质变的过程。 (山西龙源风力发电有限公司山西省太原市 030006) 摘要：多数设备的故障会经历一个发展过程信号采集即从量变到质变的过程。在这个过程中信号采集分析设备的实时数据可以获得一些故障发生的征兆。如果能够识别出这些征兆信号采集就可以在故障发生之前做出反应信号采集提前明确检修方案信号采集妥善安排人力、物力信号采集减少因风电机组突然停机而造成的损失信号采集也避免了过度维修的情况。所以信号采集基于运行数据的风电机组故障诊断与预测具有重要的意义。关键字：运行数据；风电机组；故障诊断；故障预测 1基于运行数据的风电机组故障诊断与预测的意义 (1) 基于运行数据的风电机组故障诊断与预测为风电场监控人员提供实时的机组运行状态信息信号采集有利于对机组进行故障诊断与预测。通过健康状态评价可以在故障发生前发现机组运行的异常状态信号采集及时做出相关反应信号采集避免因故障造成设备损坏、机组停机以及由此带来的重大经济损失。 (2) 基于运行数据的风电机组故障诊断与预测可以作为我国风电机组设计的参考信号采集能够给设计和制造人员反馈实际有用的信息信号采集使其进一步改进设计和制造工艺信号采集提高整个风机的工业制造水平。另一方面基于运行数据对设备进行故障诊断与预测信号采集挖掘故障设备信号采集并对其进行故障关联因素分析信号采集建立故障预测模型信号采集达到在设备故障发生前及时发现故障征兆信号采集降低故障发生率的目的。 2基于运行数据的风电机组故障诊断与预测 2.1基于运行数据的风电机组故障诊断（1）变频器故障诊断变频器是风电机组故障高频的设备之一信号采集其故障造成机组长时间停机信号采集影响较大。变频器内部电子器件极易受温度影响信号采集变频器工作环境温度变化较大时容易出现结露现象信号采集导致绝缘性大大降低信号采集可能引发短路事故信号采集变频器的工作环境温度最好不要低于-10°C信号采集不要超过40°C。超过变频器的正常工作温度范围会降低设备的使用寿命信号采集严重时会直接影响变频器的运行状态信号采集并且变频器温度过低引起的报警会造成风电机组长时间停机信号采集降低设备利用率。通过对报警时刻之前的风电机组运行数据进行分析信号采集发现该风电机组变频器的低温报警并不是发生在风电机组运行期间。即使环境温度极低的情况下信号采集在风电机组正常运行过程中变频器温度始终能保持在正常工作范围内。当环境温度较低信号采集而风电机组正处停机状态时信号采集变频器温度受环境温度影响变大信号采集温度迅速降低信号采集发生变频器低温报瞥。因此信号采集变频器低温故障报警有两个条件:环境温度较低、风电机组停机。变频器低温故障报警集中在冬季信号采集12月时尤其突出信号采集因此变频器低温报警受环境温度的影响信号采集与季节具有强相关性。变频器低温报警除了有季节性的规律外信号采集其报警时刻也有规律信号采集集中在晚8点至早8点间信号采集且变频器低温报警引起的停机时间较长。因此信号采集变频器低温故障报瞥具有季节性、时段性、停机时间长这三个特性。（2）齿轮箱故障诊断作为风电机组传动系统中的重要机械部件信号采集齿轮箱在风电机组的运行中起着关键的作用。齿轮箱又称作增速箱信号采集具有增速作用。齿轮箱大多工作在高速度、重负荷、强冲击的环境下信号采集其故障发生的频率占比大信号采集产生的经济损失严重信号采集在对国内某风电机组故障进行分析时发现齿轮箱故障高信号采集因此对齿轮箱进行故障诊断与预测十分必要。对齿轮箱的故障进行诊断和有效预测可以及时预警齿轮箱故障隐患信号采集以便采取有效措施信号采集避免重大事故的发生信号采集减少风电机组因为齿轮箱故障而停机信号采集提高风电场的经济效益。齿轮箱故障中齿轮箱油温过高的故障占比最大信号采集达到55%。齿轮箱油温过高严重影响了齿轮箱的正常工作信号采集成为衡量齿轮箱是否正常运行的重要指标。对齿轮箱油温过高的故障的报警时刻分布进行统计，齿轮箱油温过高报警具有季节性信号采集多出现在环境温度较高或大风的季节信号采集4-7月是齿轮箱油温过高故障的高发月。 2.2基于运行数据的风电机组故障预测 2.2.1基于运行数据的风电机组故障预测组成（1）基本原理及故障预测策略风能发电中的风电机组故障预测系统通常包含三个组成部分，分别为信号采集模块、远程监控诊断中心、风电场监控中心。当风能经过风电机组的叶片时，该能量就会通过传动系统传导到发电机组，从而完成风能向电能的转换。而在整个传动系统中由于机械结构复杂，载荷变化大，转速不稳定等原因，就会使得风电机组中的轴承和齿轮等部件发生较大的振动而影响整体的性能。其基本的故障预测策略为：在每台风电机组上安装一些信号采集传感器，在经过一定的处理之后由网线或者无线网络发送到风场监控中心；此时该监控中心就可以实时显示风电机组中关键部件的振动情况，而该监控中心再通过服务器与远程监控诊断中心建立连接，对异常的风电机组进行故障诊断。（2）信号采集模块该模块在整个风电机故障预测系统中起着非常关键的作用，它可以对原始的振动信号进行采集、数字滤波和信号传输。该模块具有四路信号采集电路和对应的信号调整电路，当完成信号采集之后可以通过内部总线将其传送到下一个单元。其中信号采集电路主要为模数转换电路和测温电路；而信号调整电路可以对得到的数字信号进行数字滤波，并将其调制成差分信号以便于信号传输。（3）风电场监控中心该监控系统与可以对风电系统中的故障进行数据保存并分析，其主要包含设备管理、信号故障预测、数据存储分析和故障分析四个部

风电机组状态检修的研究

风电机组状态检修的研究摘要：本文介绍风电机组的组成和典型故障，阐述风电机组状态检修方法的内容、构成等，重点分析其数据收集系统和运行状态评估方法。关键词：风电机组；状态检修；状态评估 1引言随着世界经济的快速发展，能源紧缺和环境污染问题日益突显，我国在改革开发初期就提出了可持续发展战略，其中一项最重要的措施就是要大力开发和利用可再生能源，风能是一种清洁型的可再生能源，其分布范围广，可利用数量多，是目前应用技术最成熟的新能源种类。我国也出台了一系列政策鼓励风力发电的开发和建设，目前的装机总量已超过百兆千瓦，并仍处于一个快速增长的阶段。与此同时，风力发电站的安全稳定运行以及风能的有效利用成为目前关注的焦点，也是风能利用的挑战。近年来，随着我国风电站的建设发展，风电机组的各种故障也层出不穷，其造成的停机时间严重降低了风电机组的效率，增加维护成本，如果不能够进行有效的检修和控制，可能会造成严重的安全事故，危及从业人员的生命安全。状态检修技术是目前应用比较广泛的先进的检修技术，能够明显降低风电机组的故障概率，减少停机时间，降低维护成本。 2风电机组简介 2.1风电机组的组成风电机组是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的系统，其主要结构有叶轮、传动系统、发电机、控制系统、偏航系统、塔架等，其中传送系统的主要部件有主轴、齿轮箱、轴承、联轴器等，主要用于传递机械能，是风电机组的主要机械部件，也是容易发生机械故障的部位；控制系统主要由传感器和控制柜组成，对风电机组起到监测保护和运行控制的作用。 2.2风电机组的典型故障风电机组的故障主要分为机械故障、电气故障和液压故障三种，而机械故障中齿轮箱故障是比较常见的故障，电气故障中发电机和变频器等的故障也是风电机组比较多发的故障种类。齿轮箱故障主要是由油温变化和气流变化引起的齿轮点蚀、齿轮胶合、齿轮疲劳磨损、轮齿折断等；发电机故障主要有发电机振动过大、噪声过大、温度过高、轴承过热等，主要由定子绕组短路、转子绕组故障和偏心振动等原因引起的，而轴承故障为主要故障原因；变频器故障主要有短路、过电流、过载、过电压、过温、接地等故障。 3风电机组的状态检修 3.1风电机组状态检修的内容风电机组的状态检修首先需要通过控制系统收集风电机组各组成部分的数据参数，如风电机组的当前运行功率和风速、传送系统中齿轮箱的油温和轴承的温度、以及风电机组目前的运行状态等，以此掌握风电机组的各种参数，为状态检修的决策提供原始依据。其次由远程实时监测系统对经常发生故障的部位进行在线监测，了解风电机组的常见故障种类，并进行分类统计汇总，分析常见故障的机理然后采用科学的诊断方法对故障进行诊断分析。此外，风电机组的故障预测是实时状态检修的关键技术，根据实时监测获取的各项数据参数，建立对应的预测模型，通过专业的软件对比分析数据与实测数据，实现对故障的预测。最后通过对风电机组的各种参数进行监测、收集、整理、分析、诊断、预测

齿轮箱故障诊断

风力发电机组齿轮箱故障诊断摘要: 通过对不同齿轮箱振动频谱的检测结果的分析，论述了判断齿轮箱由于长期处于某些恶劣条件下，如交变载荷或润滑油失效，引起的齿轮和轴承损坏的检测方法。分析了齿轮箱出现故障的原因以及应采取的措施。关键词：风电机齿轮箱轴承状态检测一、风电机组齿轮箱的结构及运行特征我国风电场中安装的风电机组多数为进口机组。近几年来，一批齿轮箱发生故障，有些由厂家更换，也有的由国内齿轮箱专业厂进行了修理。有的风场齿轮箱损坏率高达40~50%，极个别品牌机组齿轮箱更换率几乎接近100%。虽然齿轮箱发生损坏不仅仅在我国出现，全世界很多地方同样出现过问题，但在我国目前风电机组运行出现的故障中已占了很大比重，应认真分析研究。 1) 过去小容量风电机组齿轮箱多采用平行轴斜齿轮增速结构，后来为避免齿轮箱造价过高、重量体积过大，500kW以上的风电机组齿轮箱多为平行轴与行星轮的混合结构。由于风电机组容量不断增大，轮毂高度增加，齿轮箱受力变得复杂化，这样就造成有些齿轮箱可能在设计上就存在缺陷。 2) 由于我国有些地区地形地貌、气候特征与欧洲相比有特殊性，可能对标准设计的齿轮箱正常运行有一定影响。我国风电场多数处于山区或丘陵地带，尤其是东南沿海及岛屿，地形复杂造成气流受地形影响发生崎变，由此产生在风轮上除水平来流外还有径向气流分量。我国相当一部分地区气流的阵风因子影响较大，对于风电机组机械传动力系来说，经常出现超过其设计极限条件的情况。作为传递动力的装置-齿轮箱，由于气流的不稳定性，导致齿轮箱长期处于复杂的交变载荷下工作。由于设备安装在几十米高空，不可能容易地送到工厂检修，因此经常进行状态监视可以及时发现问题，及时处理，还可以分析从出现故障征兆到彻底失效的时间，以便及时安排检修。

风电机组故障诊断综述

风电机组故障诊断综述对风电机组故障诊断技术进行综述，按照基于定性诊断、定量诊断的分类方式，针对现有风电机组故障诊断方法并结合故障诊断系统进行分析。对每一类故障诊断方法归类，指出这些方法的基本思想、适用条件和应用范围以及优缺点，并探讨了风电机组故障诊断技术未来可能的主要发展方向。关键字：风力发电;风电机组;传动系统;维护检测一、风机传动系统主要结构及部件风机传动系统就安装的结构而言，一般分为两种情况：一种是水平轴风机传动，叶片是安装在水平面的轴承上;另一种是垂直轴风机传动，风轮与叶片是垂直摆放的，风使叶片转动，再带动与之垂直的轴承，发动机被带动以后就可以发电了。但目前大多都是水平轴风机，叶轮与轮毂通过轴承相连接，虽然结构较复杂，但能获得较好的性能，而且叶轮承受的载荷较小、重量轻。传动链主要由主轴、主轴承、偏航轴承、齿轮箱、联轴器、发电机和机座等组成。这些构成了风机中最重要的一个部分，同时因为风机传动系统带动的风叶，所以压力、温度过高都容易导致故障。维护时要特别注意受力铰链和传动机构的润滑、磨损及腐蚀情况，及时进行处理，以免影响机组的正常运行。二、风电机组传动系统的日常维护（一）主轴轴承的日常维护及保养（以大唐华创风能CCWE—3000/122.HD 风力发电机组为例）轴承在工作的时候，会受到外界的影响，当受到一定量频率的震荡或者载荷重量增高，即使低速运行，都会影响到风电机组的安全运行。温度过高、过低，润滑不均匀、缺少润滑脂或者其他物质入侵轴承，就会导致主轴轴承的失效而无法继续运行，一般情况下，主轴承轴被磨损锈蚀都会导致轴承运转的不流畅，使运转的阻力增大直至卡死造成严重的后果。就目前的形式来看，滚动式的轴承仍旧是风力发电场最主要的选择，因为其具有很大的优势，节约成本而且效率很高，但与此同时因结构构造较为简单也容易受到损伤，轴承中出现故障的原因有很多，故进行维护人员要特别重视这项内容，大部分故障最后都导致主轴轴承卡死。如果出现主轴轴承卡死情况，首先考虑的就是轴承的质量问题，或者是安装的过程中出现了装配上的错误，大部分都是滚轴在润滑的中受天气的影响导致了污染。所以在日常维护和保养中，要全方位、多角度分析和考虑。第一就是外观检查有无油脂溢出，清理主轴轴承处溢出油脂和集收盘中的油脂，如果发现润滑油脂变质，油脂碳化或者凝固等都要及时疏通或更换，妥当处理，不能造成风机附近环境污染。正常运行的主轴轴承在没有堵塞的情况下，润滑油脂可以作为介质正常的在轴承内起到润滑的作用。还要检查轴承内的卫生情况，不能有其他杂物，保持轴承之间的接触面的整洁，日常维护过程中要借助工具对轴承进行清理，一旦杂物在里面堆积，就不能使轴承正常运转工作。第二则是检查轴承是否存在松

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