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海上风电机组主要机械故障机理研究

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宋守勇张宁和法利

摘要：现阶段风能持续发展，大规模的风电机组得到了广泛的使用，因为大多数的机组都是设置在偏远的地区，所以存在较多的不确定因素，我们国家大多数的风电机组都产生了一定的问题，这样也就影响到了风力发电的安全性以及经济性。要想使得风电保持一个良好的运行状态，使其竞争力有所上升，就需要持续降低风力发电成本。在这种情况下，本文详细地分析了海上风电机组所存在的机械故障机理。

关键词：海上风电场；风电机组；机械故障；风力发电

：TM614：A：1671-2064（2018）17-0146-02

1风电机组维修方案

风电场包括定位维护方案、停机维护方案以及状态检测方案，在进行定期维护的时候，需要对于系统开展周期性的检查以及维护，而且周期的长度需要按照设备的时间进行联系，并且需要正确解除风电机组。主要的优势就是停机几率比较低，而且需要确保计划能够顺利开展，在补给配件的时候比较方便。要是设备出现了磨损以及疲劳的情况，需要等到维修周期才可以进行替换。要是使用时间还没有使用完，在经过维修之后能够继续使用，但是因为进行了替换，所以出现了资源浪费的情况。不仅日粗，载重机以及维修人员所需要消耗的资金是比较多的，要是路程比较远，也会消耗较多的运输费用，而且持续往返也会消耗一定的资金。由于天气因素影响比较大，所以定期维护很难在海上风电发挥实际的效果。

风机电阻停机检修的概率比较小，要想进行停机维修，就需要在设备出现严重事故才可以开展。在进行停机维修的时候，比较容易出现较大的风险，而且需要消耗较多的停机检修时间，最主要的就是会消耗较多的供应时间。不仅如此，因为存在一定的天气影响因素，所以会造成更大的损失，在这种情况下，使用停机维修方案很难充分发挥实际的效果。

2所存在的故障和机理

风电机组经常设置在比较偏远的风口处，而且因为存在一定的变向负荷风力作用，而且因为存在强风的以你关系以及温差的影响，所以比较容易出现故障。

风电机存在的故障是比较多的，由于风电场存在一定的差异，而且各种情况都存在一定的不同之处，所以机组的故障类型也会有所不同。在这个图中，主要就是2000-2004年之前瑞典风电场故障数据，这样能够看出，在机组中电气系统是最容易发生故障事故的部件，接着就是传感器以及叶片变桨设施。之所以出现停机情况，就是因为齿轮箱出现了问题，接着就是控制系统故障以及电气故障。通过统计能够看出，我们国家的风场齿轮箱损坏率是比较高的，这些故障包括：如图1所示。

2.1齿轮箱故障

齿轮箱对于升速型风电机来说是比较重要的，这个设备使得风轮受到了风力作用产生动力，这些动力会传给发电机，而且会出现一定的转速。通过对于风轮以及发电机特点的分析能够看出，齿轮箱在使用的时候会受到静态负荷以及动态负荷，这样就会出现一定的故障问题。因为制造安装、操作维护以及其他各个方面存在一定的差异，所以故障的发生时间以及发生程度也会有所不同。齿轮在使用的过程中，因为齿轮制造出现问题或者是操作维护出现差错，就会出现失效的情况，主要的失效形式包括：

（1）齿轮出现失效的情况：齿面出现磨损以及擦伤的情况，而且还包括断齿等情况；（2）轴和轴系：轴失衡，还包括弯曲以及不对称的情况；（3）滚动轴承：内环，外环以及滚动体出现点蚀情况，保持架出现损坏的问题；（4）滚动轴承：内环，外环和滚动体的点蚀和疲劳剥落，保持架损坏等。

2.2电气系统故障

风电机组的电气系统主要就是把电气设备和电网进行联系，往电网中输送电能，并且控制电能参数。现阶段设计工作主要就是借助电气设备来控制功率以及频率，这样可以产生软并网。在大功率并网型风力发电系统里面，双馈型电机转子侧变频调速恒频发电系统有着较高的性价比，现阶段得到了较多的使用。电气系统的投资占据的风电机组总投资的比例是比较小的，但是故障率却比较高。电气系统中存在着较多的部件，而且故障的种类也比较多。

2.3发电机故障

发电机能够把旋转的机械能转化为电能，现阶段使用最多的就是双馈式异步发电机。通过分析能够看出，风机里面中的轴承、定子以及转子比较容易出现故障问题。定子以及转子故障问题含有：匝间绕组出现开路的情况，存在绕组短路情况，定子绕组连接出现问题。至于异步电机产生了故障问题包括：电气不够对称，电机损耗情况加剧，效率较低，绕组较热。不仅如此，因为油温比较高，振动比较大，而且存在杂声的情况以及绝缘损坏的情况，所以发电机也会出现问题。

3风电机组状态监测以及对于故障的诊断

3.1状态监测技术

在之前风电场主要是选择事后维修的形式，等到部件出现失效的问题才选择维修。由于装机容量的持续增加，风电场开始选择预防性维修方法，大多数的经营人员会选择定期检查测量，并且联系所存在的各种经验来评价机组的状态。不过还是存