某电厂发电机振动故障诊断及处理

某电厂发电机振动故障诊断及处理

发表时间：2018-06-06T16:54:16.713Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：宋涛

[导读] 摘要：某电厂4号机组是由东方汽轮机厂和东方电机厂生产的超超临界、凝汽式660MW汽轮发电机组。

国电吉林龙华长春热电一厂吉林长春 130114

摘要：某电厂4号机组是由东方汽轮机厂和东方电机厂生产的超超临界、凝汽式660MW汽轮发电机组。其中汽轮机为N660-25/600/600型超超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压凝汽式汽轮机，配以QFSN-660-2-22型全封闭、自通风、强制润滑、水/氢/氢冷却方式的发电机，采用自幵励静止励磁。鉴于此，本文主要分析某电厂发电机振动故障诊断及处理。

关键词：电厂；发电机；振动故障

1、电厂发电机异常振动的危害概述

振动是发电机在正常的运行状态下的一种正常现象，这种振动是一种有规律的振动，而且振动的幅度不会太大，因此对发电机的运行产生的影响也是在允许范围之内，所以不会造成其他事故。但是在运行过程中对于一些异常振动，超出发电机的承受范围，则会导致发电机运行稳定性受到影响。发电机异常振动带来的危害主要有以下几个方面：第一，振动会导致发电机组连接处的部件出现松动，例如地脚螺丝发生松动或断裂；第二，异常振动会导致发电机基座的二次浇灌体发生松动，从而使得基础处出现裂缝；第三，异常振动会导致发电机的通流部分的封轴装置相互摩擦，出现严重的磨损，并且造成设备主轴弯曲；第四，导致滑销磨损，严重时还会影响发电机的热膨胀能力，造成严重的安全隐患。第五，异常振动会导致发电机的转子护环出现松动和磨损，严重时会造成芯环破损和线路的绝缘磨损现象，引发短路故障和接地故障。

4号机组于2014年6月底进入整套起动调试阶段，升速过程振动尚可，初定速时轴系振动也不大，7X轴振动在70μm左右。定速初期一段时间，发电机转子振动尤其是7X轴振动爬升速度较快，半个小时左右7X轴振动增大到120μm左右。开网后，低负荷区间，7X轴振动仌然不断爬升，只是速度有所放缓，高负荷区间，尤其是仍400MW继续升负荷时，7X轴振动爬升的速度突然加快，超过250μm，达到跳机值。停机惰走的过程之中，发电机转子过临界转速振动比升速过程时显著增大。

2、电厂4号机组振动故障分析诊断

2.1、振动现象

A电厂4号机组自投入生产以来，发电机在整个冲转过程中，振动良好，无异常振动特征。发电机在机组初定速以及初带负荷的时候，5号瓦、6号瓦振动均小于80μm且振动稳定；但随着机组负荷逐渐升高，5号瓦、6号瓦振动也随之升高，当机组升至满负荷时，5号瓦、6号瓦振动最大为150μm；当机组负荷下降时，5号、6号瓦振动也随之下降。

2.2、振动相关试验

为了进一步查明根本原因，对机组先后进行了变氢温试验、变密封油试验、变有功试验、变无功试验。在变氢温试验、变密封油温试验、变无功试验过程中，5号、6号、7号瓦振动幅值和角度均无明显变化，振动基本保持稳定。在进行变有功功率试验时，随负荷增加5号、6号、7号瓦轴承出现明显爬升。

2.3、振动故障特征与原因分析

（1）随负荷上升，5号、6号、7号瓦振动逐渐爬升。（2）振动爬升主要以基频成分为主。（3）在振动爬升过程中，6号、7号瓦相位发生明显变化，且各工况下重复性振动较好。（4）当负荷升至满负荷状态后，振动还会进一步上升，再逐渐趋于稳定。以上特征表明：机组在空载和带初负荷时，振动均在80μm左右，振动虽无明显变化，但振动幅值相对较大，存在一定的质量不平衡。根据轴系布置图，5号瓦为低压缸后轴承，6号瓦、7号瓦为发电机前后轴承，随着机组负荷升至高负荷时，5号瓦、6号瓦振动上升幅度较大，6号瓦、7号瓦相位增大。根据这些振动特点，判断发电机转子受热不均匀，导致转子热弯曲和低发对轮中心产生偏差的可能性较大。

3、检修找中与振动故障的相关性分析

3.1、对轮中心问题

本次小修后启动低转速300r/min、初定速3000r/min工况与上次启动同一工况相比，发电机转子相对轴振幅值有所减小，说明小修调整中心（晃度、瓢偏）还是有一定的效果。

3.2、对轮螺栓紧力问题

由于并网以后、在带低负荷阶段期间，发电机转子相对轴振幅值即随着负荷的提升而持续爬升，并不是在大负荷阶段、某一工况下才出现这样的现象，据此可以排除低压转子—发电机转子对轮螺栓紧力不足故障。

3.3、定子载荷分配问题

在大负荷稳定工况下，发电机轴承座振幅达到76μm，发电机定子底座振动在15μm左右，说明定子载荷分配正常，可以排除发电机定子与台板之间的连接刚度不足问题。

3.4、结论

发电机组振动故障与小修期间进行的对轮中心调整工作之间没有必然关系。

4、振动故障分析诊断

4.1、相关振动试验

7 月 21 日 13：10 始，保持负荷为 330MW，将励磁电流仍 2650A 逐步增加到 3020A，7X 轴振动仍 110μm增大到 125μm 左右，振动增长的趋势比较明显，为避免振动发散控制不住，未将励磁电流继续增大到额定值，试验结束。实际上，7 月19 日调试方试图进行进相试验时，过程也相当于进行了一次变励磁电流电压试验。

4.2、变冷却氢温试验

变励磁电流试验完成后随即进行变冷却氢温试验，试验中将氢冷器冷风温度仍 38℃，提高到 48℃，7X 轴振动仍 130μm 增大到145μm 左右，8 号轴振动变化不大。停止试验，恢复氢温到原始值后，振动却不降低，无法恢复原始值。

4.3、变密封油温试验

变密封油温试验由调试方在调试中自行完成。试验中振动基本保持稳定，结果表明改变密封油温对发电机振动基本没有影响。

风力发电机状态监测与故障诊断技术分析

风力发电机状态监测与故障诊断技术分析 摘要：目前，全世界因煤炭、石油等传统燃料型能源不可再生且对环境污染危害性大，对其开采利用进行了严格管控，并将研究方向转至如风能、太阳能、地热能等清洁能源。风力发电作为风能利用的重要方式，在用风电场数量与增量逐年递增，设备故障诊断和维护保养工作已成为亟待解决的问题。此外，如何提高故障诊断和维护技术也成为各风力发电企业的重要研究工作。本文以风力发电机组故障诊断为例，从不可控的风力风速影响和风力发电机组故障类型、故障机理或产生部位、诊断处理等方面寻求快速诊断检修方法，力求缩短维修时间，降低检修成本，提高风力发电机组安全在线运行时长，确保风力发电质量和电能。 关键词：风力发电机组；状态监测；故障诊断技术 引言 近年来，随着工业的发展，环境污染日益严重，新能源风力发电在各行业领域应用日益广泛。一般风力发电场多建于偏远地区，地处环境恶劣，无法应用有效监测技术解决风力发电机组各种故障与信号不统一等问题。因此，基于风力发电机不同监测数据，全面分析风力发电机组运行时遇到的故障，深入研究风力发电机组监测与故障技术具有非常重要的意义。 1风力发电机采用状态监测和故障诊断技术的必要性 为了便于风能的获取，风场一般都设在比较偏远的山区或者近海区域，所以风力发电机会受到阵风、侵蚀等因素的影响。风力发电机组一般设在50-120m的高空，在机组运行时需要承受较大的受力载荷。由于设计不合理、焊接质量缺陷等原因会引发机组运行故障，当出现阵风时，会对叶片造成短暂而频繁的冲击载荷，而叶片受到的荷载又会对传动链上的部件产生不同程度的影响而引发故障，其中风轮、主轴、齿轮箱、发电机等受到的影响较大。计划维修和事后维修是风力发电机比较常用的维修方式，但是这两种维修方式都存在一定的缺陷，计划维修的检修范围不大，维修内容不详细，无法全面的反应出机电设备的运行状况。而事后维修的维修时间长，维修效率低，所以造成的经济损失较大。所以需要提高风力发电机维修水平，采用状态监测和故障诊断技术可大大提高风力发电机运行的稳定性和可靠性。 2风力发电机系统的状态监测现状分析 近年来以风力发电为代表的可再生能源产业得到了快速发展，不断完善的风力发电技术凭借自身独特的优势为风力发电规模的不断扩大提供了支撑，但风力发电系统在运行时的安全问题逐渐凸显，需对风力发电系统进行科学有效的监控，确保及时发现潜在隐患及故障，进而保证系统正常运行。风力发电过程中将风能转化为电能主要通过使用风机实现（电磁感应原理），再对转换后的电能进行调压等操作后向电网中的用户输送。目前我国的风力发电机组建设较为完善，基于恒速恒频的风力发电机组进一步完善了风力发电系统。目前变桨距技术在监测风力发电机系统的状态过程中较为常用，该技术能够根据实际情况动态调整风机叶轮转速，并以实际风速变化情况为依据对变流技术进行调整，以确保风力发电输出频率的恒定。风力发电质量在引入变速恒频技术（在风力发电并网系统中应用较多）后得以显著提高。 3风力发电机运行中存在的故障问题 3.1风机叶片故障

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

风力发电机用专业英语中文对照

风力机 wind turbine 风电场 wind power station wind farm 风力发电机组 wind turbine generator system WTGS 水平轴风力机 horizontal axis wind turbine 垂直轴风力机 vertical axis wind turbine 轮毂（风力机） hub (for wind turbine) 机舱 nacelle 支撑结构 support structure for wind turbine 关机 shutdown for wind turbine 正常关机 normal shutdown for wind turbine 紧急关机 emergency shutdown for wind turbine 空转 idling 绝对湿度 absolute humidity 加速试验 accelerated test 加速 accelerating 加速度幅值 acceleration amplitude 验收试验 acceptance test

精度（风力发电机组） accuracy(for WTGS) 确认 acknowledgement 声的基准风速 acoustic reference wind speed 临界功率 activation power(for wind turbines) 临界转速 activation rotational speed 有功电流 active current 有功功率 active power 主动偏航 active yawing 齿轮的变位 addendum modification on gears 地址 address 可调钳 adjustable pliers 调整板 adjusting plate 风轮空气动力特性 aerodynamic characteristics of rotor 气动弦线 aerodynamic chord of airfoil 老化试验 ageing tests 空气制动系 air braking system 空气湿度 air humidity 透气性 air permeability 翼型 airfoil 接闪器 air-termination system 告警 alarm 交流电流 alternating current 交流电机 alternating current machine 交流电压 alternating voltage 海拔 altitude 环境温度 ambient temperature 放大器 amplifier 幅值 amplitude

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风力发电机电气故障诊断及维修实例分析 朱刚1 周艳华2 （1.神华国华江苏风电有限公司；2.江苏省东台市供电公司江苏东台224200） Abstract: The wind turbine integrated computer, automatic control, optical fiber communication, the technical achievements of the power frequency converters, servo drives, precision, detection, and new mechanical structure, high flexibility, high precision and a high degree of automation features. In today's energy industry, almost all managers and technical staff have been recognized that wind turbine with conventional forms of electricity generation in alternative energy and environmental protection are unmatched advantage, universal access to wind power technology is the future of human survival and development the only way. Keywords: wind turbine fault diagnosis maintenance instance 风力发电机综合了电子计算机、自动控制、光纤通信、电力 变频变流、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成 果，具有高柔性、高精度和高度自动化的特点。在当今能源行业， 几乎所有的管理者和技术人员都已经认识到风力发电机在能源 替代和环境保护等方面都有着常规发电形式所无法比拟的优势， 全面普及风力发电等新能源技术是未来人类生存和发展的必由 之路。既然作为一种机电一体化的复杂系统，出现各种各样的故 障亦是必然，如何在现场条件下正确、快速地分析故障原因，发 现故障部位进而快速处理故障，使故障风机恢复正常投入运行， 提高设备的可利用率，是现场维修人员需要深入探讨的问题。 1 风力发电机电气故障的分类 风力发电机的电气故障可按故障的性质、现象、原因或者后 果等进行分类。根据故障发生的部位不同，可以分为硬件故障和

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这个酷炫的没有叶片的风机是由西班牙公司Vortex Bladeless开发。无叶片风机Vortex 的工作原理是利用结构的振荡捕获风的动能，从而利用感应发电机或压电发电机将风的动能转变成电能输出。该设计理念将减少常规涡轮机中很多零部件的设计与制造，如叶片，机舱，轮毂，变速器，制动装置，转向系统等，从而使无叶片风机Vortex具有无磨损、性价比高、便于安装和维护、环境友好型及土地利用率高等显著特点。 二．Vortex的发电原理——卡门涡街 无叶片风机Vortex的基本发电原理是卡门涡街，维基百科上这样描述它，“在流体中安置阻流体，在特定条件下会出现不稳定的边界层分离，阻流体下游的两侧，会产生两道非对称地排列的旋涡，其中一侧的旋涡循时针方向转动，另一旋涡则反方向旋转，这两排旋涡相互交错排列，各个旋涡和对面两个旋涡的中间点对齐，如街道两边的街灯般，这种现象，因匈牙利裔美国空气动力学家西奥多·冯·卡门最先从理论上阐明而得名卡门涡街”[2-3]。 卡门涡街可以解释许多现象。1940年11月7日美国华盛顿州塔科马海峡吊桥（Tacoma Narrow Bridge）崩塌事件。华盛顿州政府特为此而设立专案调查组，经过美国空气动力学家西奥多·冯·卡门在加州理工学院风洞进行模型测试，证明塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶，是卡门涡街引起吊桥共振。原设计为了求美观及省钱，使用过轻的物料，造成其发生共振的破坏频率，与卡门涡街接近，从而随强风而剧烈摆动，导致吊桥崩塌。

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风力发电机叶片制作工艺流程 传统能源资源的大量使用带来了许多的环境问题和社会问题，并且其存储量大大降低，因而风能作为一种清洁的可循环再生的能源，越来越受到世界各国的广泛关注。风力发电机叶片是接受风能的最主要部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证发电机组正常稳定运行的决定因素，其成本约为整个机组成本的15%-20%。根据“风机功价比法则”，风力发电机的功率与叶片长度的平方成正比，增加长度可以提高单机容量，但同时会造成发电机的体积和质量的增加，使其造价大幅度增加。并且，随着叶片的增大，刚度也成为主要问题。为了实现风力的大功率发电，既要减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，这就对叶片材料提出了很高的要求。 1 碳纤维在风力发电机叶片中的应用 叶片材料的发展经历了木制、铝合金的应用，进入了纤维复合材料时代。纤维材料比重轻，疲劳强度和机械性能好，能够承载恶劣环境条件和随机负荷，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯（环氧）树脂。但随着大功率发电机组的发展，叶片长度不断增加，为了防止叶尖在极端风载下碰到塔架，就要求叶片具有更高的刚度。国外专家认为，玻璃纤维复合材料的性能已经趋于极限，不能满足大型叶片的要求，因此有效的办法是采用性能更佳的碳纤维复合材料。 1）提高叶片刚度，减轻叶片质量 碳纤维的密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型叶片采用碳纤维增强可充分发挥其高弹轻质的优点。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为120m的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻璃纤维的相比，质量可减轻40%左右；碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的2倍。据分析，采用碳纤维／玻璃纤维混杂增强方案，叶片可减轻20％～30％。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW发电机的叶片长44m，采用碳纤维代替玻璃纤维的构件，叶片质量与该公司V80 型2.0MW发电机且为39m长的叶片质量相同。同样是34 m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚脂树脂时质量为5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量为5200kg，而采用碳纤维增强环氧树脂时质量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纤维所制得的风机叶片质量比采用玻璃纤维的轻约32%，而且成本下降约16%。 2）提高叶片抗疲劳性能 风机总是处在条件恶劣的环境中，并且24h处于工作状态。这就使材料易于受到损害。相关研究表明，碳纤维合成材料具有良好的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一。 3）使风机的输出功率更平滑更均衡,提高风能利用效率 使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同时，碳纤维叶片更薄，外形设计更有效，叶片更细长，也提高了能量的输出效率。 4）可制造低风速叶片 碳纤维的应用可以减少负载和增加叶片长度，从而制造适合于低风速地区的大直径风叶，使风能成本下降。 5）可制造自适应叶片 叶片装在发电机的轮轴上，叶片的角度可调。目前主动型调节风机的设计风速为13～15m/s(29～33英里/h)，当风速超过时，则调节风叶斜度来分散超过的风力，防止对风机的损害。斜度控制系统对逐步改变的风速是有效的。但对狂风的反应太慢了，自适应的各向异性叶片可帮助斜度控制系统，在突然的、瞬间的和局部的风速改变时保持电流的稳定。自适应叶片充分利用了纤维增强材料的特性，能产生非对称性和各向异性的材料，采用弯曲/扭曲叶片设计，使叶片在强风中旋转时可减少瞬时负载。美国Sandia National Laboratories致力于自适应叶片研究，使1.5MW风机的发电成本降到4.9美分/(kW?h)，价格可和燃料发电相比。 6）利用导电性能避免雷击

防止风电机组严重损坏专项要求措施.

龙源电力集团股份有限公司风电企业防止风电机组严重损坏专项措施 一、防止火灾措施 1.禁止风电机组机舱内壁粘贴海绵。对降噪或保温等有特殊要求的机组，机舱内所使用的降噪或保温材料必须采用阻燃材料。 2.机组检修工作结束后，应做到工完、料净、场地清，控制柜、机舱内部及塔筒平台处不得留有工具、废弃的备件、易耗品等杂物。 3.对风电机组机舱内及塔筒各层平台的渗漏油必须及时进行彻底清理，并查堵渗漏点；机组内部严禁存留易燃易爆物品及沾油废弃物。 4.风电机组内部严禁吸烟，火种不得带入风电机组；机组内动火必须开动火工作票，动火工作间断、终结时，现场人员必须停留观察至少15分钟，确认现场无火种残留后方可离开。 5.风电机组底部和机舱均应按照国家标准配置出厂检验合格的干粉灭火器，单个灭火器容量不小于2公斤，按要求固定在容易发现和取到的位置。新购买的干粉灭火器换充粉期限为2年，自第一次换粉起以后每年换粉一次。灭火器

在更换及检测期间，应保证留有备用。 6.禁止使用电感式镇流器的照明灯具，灯具外壳严禁采用可燃材料（可燃材料指GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的B2、B3类材料）。 7.风电机组照明电源回路必须安装漏电保护器，漏电保护器应按国家标准进行定期测试，做好记录，保护动作不可靠的要立即更换。 8.在定期维护和点检中必须检查机组内的电缆外套有无破损和绝缘老化，电气元件及控制柜内部有无积灰、污损腐蚀、过热变色、放电、异物进入等问题，发现异常立即处理。 9.风电机组所有电气回路电缆的走线应使用电缆支架或布置在专用电缆槽内，并可靠固定；机舱内机械刹车、联轴器和滑环等旋转部件周边的各类电缆、油管，应根据条件在其周围增加隔离、阻燃措施。 10.风电机组内所有电缆的保护外套必须选用阻燃材料，对不符合要求的保护外套应进行更换，如保护外套出现绑扎松动、磨损和老化情况，应立即检查电缆绝缘并进行处理。 11.对于机舱至底部控制柜采用导电轨连接或采用中间接线盒连接的机组，每次登塔时必须对导电轨接线盒外观进行检查，发现异常应立即停机处理。每次定期维护必须检查导电轨和接线盒内连接母排连接是否可靠，有无发热变色或

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风力发电机叶片雷击损害机理及有效防护 【摘要】各种家电的使用和购买量不断的增加，人们对电能的需求也不断的增加。风电机组的容量不断的扩大，风力发电的规模也不断的扩大，但是随之而来的是风力发电机的叶片遭受雷击的风险也不断的提高，叶片是整个的发电机中最容易受到伤害的组件。我国目前对于如何有效的对风力发电机的叶片进行防雷方面的研究还比较的稀少，研究的进展也不够多，。所以本研究主要的分析了风力发电机的叶片受损的几种情况，以及受损的机理。并且根据国内外的经验整理出了几种对叶片的保护措施，以期对我国的风力发电的叶片防护起到一定的积极作用。 【关键词】风力发电机；雷击损害；叶片防护 引言 风力发电机组的容量不断的增大，轮毂高度也从原来的50m左右升高到目前的150m多，一般的叶片的高度就长达30多m，由于一般的风力发电机都安装在比较开阔的低于，所以，风力发电机组遭受雷击的风险和概率就比较的高，在一般的雷击事件中，因为雷电的巨大功率而释放的能量能够使得风机的叶片发生爆裂、电机组的自动化控制和通信原件被烧坏以及电气绝缘被击穿等现象。在电机组遭受雷击的事件中，一般风机遭受损害最严重的是控制系统，占50%左右，叶片被损害的概率将近20，电气系统的占有25%左右，其他的发电机身等占有5%左右。目前我国在控制系统等的防护方面已经取得一定的进展，但是在叶片的防护方面却比较的落后。 1、风力发电机叶片结构和损害机理 1.1叶片结构 风力发电机的叶片是由一种复合材料制造成的薄壳结构。一般有根部、外壳和龙骨三个部分。常见的有尖头型、钩头型、平头型以及带襟翼等类型。根部的材料一般是金属制物，外壳的材料主要是玻璃钢，龙骨的材料一般是玻璃纤维增强型的符合材料或者是碳纤维的增强型复合材料。风力发电机组的设备昂贵，若叶片遭受损害会产生巨大的损失。据不完全统计，全球每年将近有2%的风机叶片遭受到雷电的袭击，一般的雷击只发生的叶尖部分，修理的费用比较的少，但是在很多的情况下，雷击会使得叶片发生爆裂的情况，这样就会使得要更换整个的叶片。因为叶片损坏而导致的严重后果是，风力发电机的电能损害和流失的最多，并且修理的费用也最大。 1.2雷击致使叶片损坏的机制 雷电的大功率释放巨大的能量，致使与之接触的叶片的局部机构温度急剧升高，使得气体因为高温而膨胀，局部的压力骤然上升而造成叶片的爆裂和破坏等

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风力发电机设计与研究综述 在资源越来越贫乏的现代社会，工业化的迅速发展，使得人们对于电力资源的需求大大增加，对于资源的开发上是一个不小的压力。由此，现代社会努力寻找各种替代能源来缓解压力，而风能的利用开发就是新能源的一种，本文就将针对风力发电机设计理念进行详细的分析介绍，对其中蕴含的原理和知识进行综合论述，同时对未来风力发电的技术方向和研发方向进行分析预测，提出切实的建议。 标签：风力发电机；设计理念；未来前景 风力发电技术的发展其实不是特别久远，主要也是从国外发展而来的，而且这个技术的发展跟现代能源的开发也有关系，是生产力和生产资源的需要促使国外的集团机构进行资源开发技术上的研究，在技术上也是经过了几代人的磨炼探索，终于在对于新能源的资源利用上取得了突破。中国也在这样的背景下研制出来了风力发电机，事实上这是对风能转换成电力资源的完美利用。利用率高，并且不存在污染现象。但是在实际的运用中还是要分析一下风力发电机的工作情况，思考风力发电机设计原理的合理性和现实性，进行查漏补缺，实时抱有不断前进不断成长的学习态度。 一、风力发电机的设计概述 （一）了解风力发电的设计原理 风力发电实际上是对风能的有效利用，是对于风能的开发转换，而风力发电机就是针对这一需要进行技术支持的设备。它主要是利用风的流动对叶片产生的压力，促使内部轮轴进行转动，在经过不同的作用环节的催发下，生成最后所需要的电能资源。纵观一系列的作用环节，实际上主要就是一个从风能到机械能再到动能再到电能的转化过程。并且它的设计也是在原有传统能源利用的优缺点基础上进行的，吸取了原有的优势启发，但是在转换率和副作用上有了很大的改善，避免了很多原有能源开发可能会带来的问题，例如对环境的污染，对开采能源造成的地质破坏，对能源材料的集中运输难度等一系列问题，所以风力发电机绝对是一个较为科学且实际的合理设计。 （二）针对不同类型的不同设计 风力发电机是对于风能的采集利用，其实也存在类型上的不同，这也是针对电能的不同需求做出的改变。风力发电机大体上可以按照主轴方向和输出、功率调节形式和机械形式、发电机组几种区分标准进行分类，大大小小也是可以分为近十余种风力发电机的类型，这些有的是以发电目的为导向来进行输出功率大小的量比，有的是以内在结构的运作方式不同进行发电机类型的区分，其实这些类型都是基于现有技术和使用者的使用需求进行的设计生产，都是可以在不同环境不同使用期待下进行合理的风能向电能的转化的。风力发电机设计的更多类型也

风力发电机常见故障及故障排除的方法

风力发电机常见故障及故障排除的方法 序号故障现象故障原因故障排除方法 1 风轮转动1．机舱罩松动或松动后碰有异常声响应停机检查 时发出异到转动件 1．重新紧固机舱罩紧固螺栓 常声响 2．风轮轴承座松动或轴承2．重新调整风轮轴和增速器的同轴度， 损坏 将固定螺栓拧紧、紧固牢靠；若轴承损坏 3．增速器松动或齿轮箱轴应更换轴承，重新安装轴承座 承损坏 3．调整增速器的同轴度，重新紧固其固4．制动器松动定螺栓；拆下增速器，更换轴承及油封， 5．发电机松动重新安装增速器 6．联轴器损坏4．重新固定制动器及调整刹车片间隙 5．重新调整发电机的同轴度并将紧固螺 栓紧固牢靠 6．更换联轴器 2 风速达到1．调速器卡滞，停留在一1．扭头、仰头、离心飞球、空气动力调 额定风速个位置上 速的平衡弹断或拉力（压力）变化应更换 以上，但风 2．发电机转子和定子接触或调整；找出变桨距驱动系统的卡滞位 轮达不到摩擦 置，消除卡滞现象；液压驱动变桨距的油 额定转速， 3．增速器轴承或风轮轴轴缸卡死或漏油，更换油缸或解决漏油 发电机不承损坏 2．发电机轴承损坏，应拆下更换；发电 能输出额 4．刹车片回位弹簧失效致机轴弯，拆下转子进行校直或更换 定电压使刹车片处在半制动状态 3．拆下更换，重新调整同轴角度安装好5．微机调速失灵4．更换弹簧，重新调整刹车 6．变桨距轴承坏片间隙 7．变桨距同步器坏5．检查微机输出信号，控制系统故障， 排除；微机可能受干扰而误发指令，排 除

干扰接受部位，屏蔽好；或速度传感器 坏， 更换 6．更换轴承 7．更换或修理变桨距同步器 3 调向不灵1．下风向或尾舵调向的阻停机修理 或不能调尼器阻力太大 1．将阻尼器弹簧压力调小 向2 ．扭头、仰头调速的平衡2．将平衡弹簧调整额定风速以上扭头或 弹簧拉力小或失效仰头，弹簧失效更换 3．调向电机失控或带病运3．启动调向电机电控坏，更换或更换电 转或其轴承坏；风速计或测机轴承，重新安装调向电机；调向电机定 速发电机有误 子部分短路或开路，拆下检查，重新布线， 4．调向转盘轴承进土且润修好后再重新安装；检查风速计和测速发滑不良，阻力太大或转盘轴电机，坏者更换 承坏，不能转动 4．检查转盘轴承，进土应清除，清洗注 5．微机指令有误，调向失 油，更换油封；转盘轴承坏，需要拆下机 灵舱更换，此时应进行一次大修，更换所有 轴承，更换润滑油等 5．检查微机各芯片，检查程序，检查控 制用磁力启动器或放大器。芯片坏，更 换； 程序有误重新输入正确程序；启动器坏或 放大器坏，更换；有屏蔽坏，重新屏蔽 好； 传感器失效，更换 4 风轮时快1．扭头、仰头调速弹簧失停机检修 时慢（风速效 1．更换调速弹簧 变化不大）2 ．调速油缸有气或液压管2．更换油缸密封圈，找出管路接头漏油 路有气，密封圈磨损漏油进气点更换密封垫，将管路气体排除，消

风力发电机状态监测与故障诊断技术综述

风力发电机状态监测与故障诊断技术综述 摘要：随着信息技术发展速度的不断加快，信息技术的应用范围也开始变得越 来越广了，在新能源领域信息技术得到了非常好的应用，风力发电技术作为新能 源领域中的一个非常重要的组成部分，其的故障诊断技术和发电机状态监督在风 力发电运行过程中发挥的作用是非常重要的。本文就风力发电机故障诊断技术和 状态监督进行分析，希望能够在一定程度上促进我国风力发电行业的发展。 关键词：风力发电；发电机；状态监测；故障诊断；机械故障；电气故障； 振动故障 目前我国风力发电技术在发展过程中仍旧存在着很多的问题，其中对风力发 电影响最大的就是风力发电机故障诊断技术和状态监测这两个问题。要想让风力 发电产业得到更加快速的发展，故障诊断监测系统必须要对发电机各个零件的运 行状态进行实时监督，只有这样才能够及时的根据风力发电机的电压、温度、震 动来对发电机的状况进行准确的诊断，才能够在发电机出现问题的第一时间就能 够及时的找到解决办法，我国风力发电机的运行效率才能够得到提升。 １风力发电机常见运行故障监测及诊断 双馈风力发电机常见运行故障可分为机械故障和电气故障２类：机械故障包 括发电机振动过大、轴承故障、轴系不对中故障、转子质量不平衡故障、机座松动、转子偏心故障等；电气故障包括线圈短路、绝缘损坏、气隙不均衡、三相不 平衡等。 1.1机械故障信号监测与诊断 通常可通过监测发电机的振动、温度、转速等信号诊断发电机轴承故障、轴 系不对中、转子质量不平衡、机座松动、转子偏心等机械故障。 一旦发电机在运行的过程中出现故障的化，我们可以通过发电机输出的电流、功率、电压等的不同频率来对发电机的故障进行分析。如果是发电机的轴承出现 问题的话，那么番点击在进行运行的过程中就非常出现高频率的震动，一般情况 下发动机出现故障的高频率震动，是发动机正常震动的一千多倍，如果发动机故 障过于严重的话，那么发动机的震动可能就会变得更严重，这个时候故障诊断系 统就可以通过振动传感器来获取外界的信号，才能够及时的发动机的故障机进行 处理。 1.2电气故障信号监测与诊断 如果是发动机电气出现问题的话，那么故障检测系统在对发电机进行检测的 过程中，就可以通过对发电机定子线圈的电压、温度等来对发电机的故障进行判断，能够引起发电机电气出现故障的原因主要有相间短路、匝间短路、和层间短 路等，因此一旦发现是翻地啊你电气出现故障的化，就会重点对发电机进行短路 检测。在进行故障诊断的过程中，我们可以通过发电机的电压和电流、转子扭矩 来对发电机的运行状态进行测量。 如果通过检测我们发现时由于相间短路的原因导致发电机再出现故障问题的话，我们就可以发现发电机的温度和电磁场都会发生非常大的变化，故障的特征 也会随着时间的增加而变得特别明显。要想快速的检测出发电机出现故障的原因，我们科技直接对发电机的振动、温度和电流进行采集，这样就能够在最短的时间 之内诊断出发电机短路故障了。相间短路一般主要包括三相短路、单相短路、两

小型风力发电机故障原因以及其排除方法

风力发电机剧烈抖动风力发电机剧烈抖动有有以下现象：风轮运转不平稳，并且响声增大，风机机头和机身有明显的振动，严重时可将钢丝绳拉索拔起，使风机摔倒损坏。 风力发电机剧烈抖动的原因分析。发电机底座固定螺栓松动；变桨距风轮有卡滞现象；定桨距风轮叶片变形；尾翼固定螺钉松动；立柱拉索松弛。 调向不灵风机调向不灵有以下现象：风轮在低风速时(一般3-5m／s以下)，经常不迎风，机头转动困难，风大时(如风速超12m／s以上)，风轮不能及时偏转限速，使风轮长时间超速旋转，致使风机工作稳定性变坏。 调向不灵的原因分析。风机立柱(或塔架)上端压力轴承损坏，或风机安装时没有安装压力轴承，因长期不保养风机，使机座回转体长套内和压力轴承处油泥过多，黄油老化变硬，致使机头回转困难，回转体和压力轴承安装时，根本就没有加黄油，致使回转体内部生锈。 异常杂音风机运行中的异常杂音有如下现象：当风速小时出现明显的响声，或摩擦声，或出现明显的敲击声等。 异常杂音的原因分析。螺钉、螺栓各紧固部位有松动之处；发电机轴承缺油或松动；发电机轴承损坏；风轮与其他部件摩擦。 发电机不发电发电机不发电的现象：发电机运转工作时，无电流输出。 发电机不发电的原因分析。发电机输电线断路；发电机整流管损坏；输电线接头接触不良；发电机过热或线圈烧坏；保险管烧坏。 风轮转速明显降低风轮转速明显降低的现象，一般比较直观。即有风时风轮不好启动，运转时转速上不去，特别是额定风速时，风轮转速达不到额定转速。风轮转速明显降低的原因分析。变桨距风轮叶片调速后没有复位，发电机轴承损坏，抱闸刹车风轮的刹车带和刹车盘摩擦过大，风轮叶片变形。 排除方法。如风轮叶片变形或变桨距叶片没有复位，进行检查调整或更换新风轮叶片，抱闸刹车机型，应检查调整刹车间隙，保风轮运转自如，若发电机轴承损坏，应更换新轴承。 使用保养的内容及注意事项 加液孔盖上的通气孔应保持畅通有些新的蓄电池加液孔盖上的通气孔用蜡或塑料密封，使用前应启封。平常要经常检查通气孔，保证空气畅通。 经常保持蓄电池外部清洁和干燥保养蓄电池时，要用热水或碱水擦洗其表面，并用干布擦净。清洗时注意防止水从通气孔进入蓄电池内部。 蓄电池的极桩必须清洁，连接要牢固可靠蓄电池的极桩、极桩线夹和搭铁接头要保持 干净，否则易造成接触不良，如上述部位出现白色氧化物，应清除干净，并在紧固后涂上少许凡士林或润滑脂。 防止蓄电池短路严禁将金属工具或其他金属物放置在蓄电池上；及时清除蓄电池内应加添清洁的蒸馏水，以防蓄电池内外短路。 蓄电池的放电程度，可用测量电解液的比重或在强电流放电情况下测量端电压的方法来判断。 电解液的比重用比重计测量。应注意刚加过蒸馏水后，不能立即测量电解液

防止风电机组严重损坏专项措施

龙源电力集团股份有限公司风电企业 防止风电机组严重损坏专项措施 一、防止火灾措施 1.禁止风电机组机舱内壁粘贴海绵。对降噪或保温等有特殊要求的机组，机舱内所使用的降噪或保温材料必须采用阻燃材料。 2.机组检修工作结束后，应做到工完、料净、场地清，控制柜、机舱内部及塔筒平台处不得留有工具、废弃的备件、易耗品等杂物。 3.对风电机组机舱内及塔筒各层平台的渗漏油必须及时进行彻底清理，并查堵渗漏点；机组内部严禁存留易燃易爆物品及沾油废弃物。 4.风电机组内部严禁吸烟，火种不得带入风电机组；机组内动火必须开动火工作票，动火工作间断、终结时，现场人员必须停留观察至少15分钟，确认现场无火种残留后方可离开。 5.风电机组底部和机舱均应按照国家标准配置出厂检验合格的干粉灭火器，单个灭火器容量不小于2公斤，按要求固定在容易发现和取到的位置。新购买的干粉灭火器换充

粉期限为2年，自第一次换粉起以后每年换粉一次。灭火器在更换及检测期间，应保证留有备用。 6.禁止使用电感式镇流器的照明灯具，灯具外壳严禁采用可燃材料（可燃材料指GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的B2、B3类材料）。 7.风电机组照明电源回路必须安装漏电保护器，漏电保护器应按国家标准进行定期测试，做好记录，保护动作不可靠的要立即更换。 8.在定期维护和点检中必须检查机组内的电缆外套有无破损和绝缘老化，电气元件及控制柜内部有无积灰、污损腐蚀、过热变色、放电、异物进入等问题，发现异常立即处理。 9.风电机组所有电气回路电缆的走线应使用电缆支架或布置在专用电缆槽内，并可靠固定；机舱内机械刹车、联轴器和滑环等旋转部件周边的各类电缆、油管，应根据条件在其周围增加隔离、阻燃措施。 10.风电机组内所有电缆的保护外套必须选用阻燃材料，对不符合要求的保护外套应进行更换，如保护外套出现绑扎松动、磨损和老化情况，应立即检查电缆绝缘并进行处理。 11.对于机舱至底部控制柜采用导电轨连接或采用中间接线盒连接的机组，每次登塔时必须对导电轨接线盒外观进

风力发电机叶片的维护讲解

酒泉职业技术学院 毕业设计（论文） 11 级风能与动力技术专业 题目：风力机叶片的故障分析及维护 毕业时间：二O一四年六月 学生姓名：王立伟 指导教师：甄亮 班级：风能与动力技术（1）班 2013年11月2日

酒泉职业技术学院届各专业毕业论文（设计）成绩评定表

目录 摘要 (3) 一、风机叶片简介 (3) 二、维护叶片的目的 (3) 三、叶片产生问题的原因及故障分析 (4) （一）叶片产生问题的原因类型 (4) (二)风机叶片的常见损坏类型及诊断方法 (9) 四、叶片的维护 (13) （一）叶片裂纹维护 (13) (二)叶片砂眼形成与维护 (13) (三)叶尖的维护 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)

风力机叶片的故障分析及维护 摘要：叶片是风力发电机将风能转化为机械能的重要部件之一,是获取较高风能利用系数和经济效益的基础，叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，应该引起风电企业的高度重视。风机多是安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区，而叶片又恰恰是工作在高空、全天候条件下，经常受到空气介质、大气射线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵袭，其故障率在整机中约占三分之一以上。定期检查，早期发现，尽快采取措施，把问题解决在萌芽状态是避免事故、减少风险、稳定电场收益的最有效方式。。 关键词：叶片；故障分析；维护 一、风机叶片简介 风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，结构上分根部、外壳、龙骨三个部分。类型多种，有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。制造工艺主要包括阳模→翻阴模→铺层→加热固化→脱模→打磨表面→喷漆等。设计难点包括叶型的空气动力学设计、强度、疲劳、噪声设计、复合材料铺层设计。工艺难点主要包括阳模加工、模翻制、树脂系统选用。叶片是一个大型的复合材料结构,其重量的90%以上由复合材料组成,每台发电机一般有三支叶片,每台发电机需要用复合材料达四吨之多。 二、维护叶片的目的 风机叶片是风电机组关键部件之一，其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片, 春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机产生危害，隐患每天都有可能演变成事故。据统计，风电场的事故多发期多是在盛风发电期，而由叶片产生的事故要占到事故的三分之一，叶片发生事故电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。在我国风电开发还处于一个发展阶段，风场管理和配套服务机制尚不完善，尤其是风电企业对叶片的维护还没有引起充分认识，投入严重不足，风电场运转存在许多隐患，随时都会出现许多意想不到的事故，直接影响到风电场的送电和经济效益。根据对风电场的调查和有关数据分析，并参阅了许多国外风电场维护的成功经验，我们对风电场的日常维护的必要性有

风力发电机叶片材料的选用

风力发电机叶片材料的选用 叶片是风力发电机组的重要构件。它将风能传递给发电机的转子，使之旋转切割磁力线而发电。为确保在野外极其恶劣环境中长期不停、安全地运行，对叶片材料的要求是：①密度小且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受住极端恶劣条件和随机的负荷（如暴风等）的考验，确保安全运转20年以上；②成本（精确说为分摊到每度电的成本）低；③叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲红都正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好； ④耐腐蚀、耐紫外线（UV）照射和抗雷击性好；⑤维护费用低。 FRP完全可以满足以上要求，是最佳的风力发电机叶片材料。 1.1 GFRP 目前商品化的大型风机叶片大多采用玻璃纤维增强塑料（GFRP）制造。GFRP叶片的特点为： ①可根据风机叶片的受力特点来设计强度与刚度风机叶片主要是纵向受力，即气动弯曲和离心力，气动弯曲载荷比离心力大得多，由剪切与扭转产生的剪应力不大。利用玻璃纤维（GF）受力为主的受力理论，可将主要GF布置在叶片的纵向，这样就可使叶片轻量化。 ②翼型容易成型，可达到最大气动效率为了达到最佳气动效果，利用叶片复杂的气动外形，在风轮的不同半径处设计不同的叶片弦长、厚度、扭角和翼型，如用金属制造则十分困难。同时GFRP叶片可实现批量生产。 ③使用时间长达20年，能经受108以上疲劳交变载荷GFRP疲劳强度较高，缺口敏感性低，内阻尼大，抗震性能较好。 ④耐腐蚀性好由于GFRP具有耐酸、碱、水汽的性能，可将风机安装在户外，特别对于近年来大力发展的离岸风电场来说，能将风机安装在海上，使风力机组及其叶片经受各种气候环境的考验。 为了提高GFRP的性能，还可通过表面处理，上浆和涂覆等对GF进行改性。美国的研究表明，采用射电频率等离子体沉积去涂覆E-GF，其拉伸及耐疲劳性可达到碳纤维（CF）的水平。 GFRP的受力特点是在GF方向能承受很高的拉应力，而其它方向承受的力相对较小。 叶片由蒙皮和主梁组成，蒙皮采用夹芯结构，中间层是硬质泡沫塑料或Balsa木，上下面层为GFRP。面层由单向层和±45°层组成。单向层可选用单向织物或单向GF铺设，一般用7或4GF布，以承受由离心力和气动弯矩产生的轴向应力；为简化成型工艺，可不用

大型风电机组叶片损坏原因及对策

大型风电机组叶片损坏原因及对策 郭万龙 (中铝宁夏能源集团有限公司，宁夏 银川 750002) 〔摘 要〕针对风电机组叶片损坏的情况，梳理分析了叶片损坏的原因，从叶片生产、运输、安装、 运行维护等环节提出防范措施，指出在运行维护环节及时修复叶片细微损伤是减少叶片损坏的重要 手段。 〔关键词〕风电机组；叶片；损坏；失效 风能作为一种清洁的可再生能源蕴量巨大，越 来越受到重视。全球风能总量约为 2.74×109 MW ， 其中可利用的风能为 2×107 MW 。对风电企业来说， 无论是从风电机组保有量，还是从对电网及社会影 响的角度来看，风电机组保持良好状态，实现较高 的安全、可靠性都显得越来越重要。 维护管理情况来看，对叶片维护的重要性认识不足、 日常维护过程控制不严、维护投入不足，导致实际 运行中的叶片隐患经年累月不断增多，随时都可能 引发失效事故，影响企业经济效益。 2 风电机组叶片损坏失效分析 1 风电机组叶片损坏失效事故 叶片损坏可分为断裂失效、开裂失效、雷击损 伤、局部表面磨蚀、局部表面裂纹、运输吊装损伤 和运行维护不当损伤等形式。 2.1 断裂失效 断裂失效多发生在叶片根部、叶片中部，呈折 断形式，如图 1 所示。 叶片是风电机组的关键部件之一，其性能优劣 将影响整个发电机组系统能否可靠运行。因叶片整 体裸露在外，工作条件恶劣，叶片损坏失效事故时 有发生。根据中铝宁夏能源集团有限公司的统计， 该公司 2003—2012 年期间停机超过 7 天及以上的 机组失效停机事故共 75 起，其中因叶片损坏失效 导致的停机事故有 24 起，占事故总数的 32 %，且 这些事故多发生在盛风发电期间。 当叶片发生失效事故特别是单片断裂事故时， 3 片叶片平衡旋转状态被破坏，发电机组瞬间剧烈 振动；若机组保护失效或刹车装置迟延动作，将对 发电机组轴系以及塔筒带来严重危害，并可能导致 整台机组毁损。而且，断裂叶片在机组制动之前， 极有可能撞击相邻叶片或塔筒，造成事故损失扩大。 叶片发生失效事故后，风电场必须进行停机检 修，这需要使用大型起重吊车，而吊车的出场及作 业费用巨大，且需等待天气处于小风或微风、无风 的作业条件。既产生了高额维修费用，又因“弃风” 丧失了发电良机。一台叶片损坏失效风机造成的直 接及间接经济损失近百万元。从当前各风电企业的 图 1 断裂失效的叶片 ( 折断处断面 ) 导致叶片断裂失效的原因有以下 4 点。 (1) 设计缺陷。设计时安全冗余系数选择过低， 叶片根部及叶片中部断面积过小、断面形状不符合 强度、刚度要求；叶片实际运行载荷超出设计时的 预测极限，过负荷导致叶片毁损；另外，进行极限 设计时，风力发电机各部件与叶片的空间间距、质 量等冗余量设计过小。 近年来，随着国家对风电产业的大力扶持，风