01双馈风力发电机故障背景介绍

我们国家风力发电经过近十年的高速发展，装机容量逐年增加；目前，国内主流风机类型主要是双馈型和直驱型。双馈发电机主要是高速运转，加之需求量大，制造厂家质量把控不到位，导致发电机在出质保后，故障频出，造成风机停机，给风电场造成很大的经济损失。
主要原因是设计制造缺陷逐步暴露以及运行维护没有及时跟进。
 
发电机故障现象主要有：
1、发电机振动大；
2、轴承频繁损坏；
3、发电机滑环打火、碳刷烧损；
4、发电机自动润滑泵损坏，油路堵塞；
5、发电机绕组烧损等故障。
针对双馈发电机存在的故障问题，根据现有的仪器、技术方法，从发电机的故障诊断技术、故障类型、故障原因分析以及修复方法展开讲述。
 
02故障诊断技术介绍
故障诊断：根据电机运行产生的各种信息，运用技术和仪器设备判断电机运行是属于正常还是发生了异常，识别电机是否发生了故障。
所有的故障都是按一定机理发生和发展的，有一定的客观规律，电机故障诊断的目的就是要根据这种规律，利用先进的检测手段和方法，并利用多年的设计、运行经验和理论研究所形成的丰富的诊断软件，判断故障原因，并制定排除故障的维修方案。 
故障诊断三个基本环节：检查和发现异常、诊断故障状态和部位、分析故障类型。
因为发电机是一个综合性的（包含电路系统、磁路系统、绝缘系统、风路系统、机械系统）运行部件，根据故障类型，主要有以下诊断技术：
 
1、 振动诊断：通过对电动机的振动检测，对信号进行各种分析和处理，诊断电机产生故障的原因和部位，并制定处理办法。
2、 绝缘诊断：利用各种电气试验和特殊诊断技术，对电机的绝缘结构、工作性能和是否存在缺陷作出结论，并对绝缘剩余寿命作出预测。
3、 温度诊断：用各种温度检测方法和红外测温技术，对电机的各部分温度进行检测和故障诊断。
 
03塔上故障检测方法
针对塔上在运行发电机，受塔上施工条件限制，主要用以下仪器和方法检查：
1、目视及手动检查
主要查看发电机紧固螺栓是否松动，发电机排油是否畅通，发电机防护漆是否有脱落，发电机配件是否有裂纹、打火痕迹。
2、绝缘电阻表检查
发电机定转子绕组、滑环、刷架、电缆以及各传感器及电源线对地绝缘电阻。可以发现绕组绝缘是否接地。
检查要求：定转子绕组、滑环、刷架、电缆用1000V绝缘电阻表进行检测，要求≥50MΩ。传感器及电源线对地绝缘电阻用500V绝缘电阻表进行检测，要求≥50MΩ。
结果判断：检测时，从定子接线盒内检测，若存在对地情况，则需要拆机排查是引出线接地还是绕组接地。
从转子接线盒内检测，若存在对地情况，需要将转子轴内三相引出线断开，分别测量转子绕组和滑环-刷架，判断是哪个部位绝缘对地。
3、直流电阻仪检查
检查发电机定转子绕组直流电阻；可以发现引出线断裂、绕组匝间或相间短路等故障。
检查要求：定子直流电阻检测在接线盒内直接测量，转子直流电阻检测需要将转子引出线与滑环断开，从转子引出线测量。
标准要求：定、转子绕组，各线端电阻值与三个线端电阻的平均值之差:三角形接法≤1.5% ，星形接法≤2%。每一电阻测量的三次读数不平衡度士 0.5% 。
结果判断：若检测数值超过标准要求值，初步可以判断绕组存在匝间或相间短路故障；若检测出两相没有阻值，一相有阻值，则初步可以判断为一相引出线断开。
 
04便携式电机电气综合故障诊断仪检查
由于采用直流电阻仪只能检测出已经发生故障的绕组问题，对于绝缘薄弱但没有完全破损，存在泄漏电流过大问题不能够完全检测出来。使用匝间耐压检测仪由于设备体积、重量大，不满足塔上检测条件，另外，采用高电压检测，会造成绕组绝缘损伤。
采用便携式电机电气综合故障诊断仪可以检测出绕组绕组存在匝间或相间短路故障。
 
05 振动检查
a、便携式振动检测仪检测发电机振动情况；测量时驱动端和非驱动端各三个测量点，测量点如下图所示：
振动试验限值电机的振动试验中，检测振动速度，≤2.8mm/s 良好；≤7.1 mm/s允许；≤11.2 mm/s可以承受。
b、振动频谱分析仪检测
振动频谱分析仪在线监测通过测量发电机运动频谱，分析发电机存在的振动异常情况；主要有以下异常类型：
（1）定子异常产生的电磁振动
原因：定子铁心或定子线圈松动，弹性支撑紧固螺栓松动；
特征：振动频率为电源频率的2倍；切断电源，电磁振动立即消失。
（2）气隙不均匀引起的电磁振动
原因：定转子不同心引起，端盖磨损导致气隙不均匀；
特征：振动以1/2sf周期在脉动；（s为转差率，f为电网频率）。
（3）转子不平衡产生的机械振动
原因：转子零部件脱落或移位；转子线圈松动、移位；
特征：振动频率和转速频率相等；振动值随转速增高而加大；振动值以径向最大，轴向很小。
（4）轴承异常产生的机械振动
原因：轴承因润滑不良、轴电流、异物污染、高温，出现表面剥落、点蚀、碎裂、锈蚀；
特征：每种规格的滚动轴承，都有一定的特征频率，当轴承出现故障时，测试仪器即可出现不同部位损坏时的特征频率，滚动轴承的特征频率取决于其滚动元件的几何尺寸。