风电机组在线故障诊断的必要性与风场实际运行效果.docVIP

风电机组在线故障诊断的必要性 及风场实际运行结果 （共 6 页） 内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司 风电机组在线故障诊断的必要性 及风场实际运行结果 梁振飞 （内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司，呼和浩特 010020） 【摘要】随着风力发电机组投运规模的扩大和运行时间的增加，设备机械故障趋于常态化。在线状态监测技术可对风电机设备进行故障监测和预防，有计划地对其进行维护，提高利用率。内蒙古华电辉腾锡勒风电公司安装了振动监测系统，对2种机型、7台风电机进行监控，重点对主轴、齿轮箱、发电机等进行监测分析。监测结果：轴承情况良好，但在包络时域波形中有弱的杂乱冲击信号，应为润换油中的杂质所产生，暂不影响设备运行；齿轮箱有轻微不对中现象，通过对发电机振动分析，认为不对中是由于风电机振动引起，需要进行后续跟踪确认；发电机有机械松动的现象，表明轴承存在一定的磨损，可继续运行，但要跟踪振动变化。 【关键词】故障诊断；风电机；主轴承；齿轮箱 一、风电机组在线故障诊断的必要性 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。近年来，我国风电累计装机容量快速增长，进而促进了风电产业在国内的蓬勃发展。2008年我国新增装机容量已经跃居全球第二位，总装机容量居世界第四位。 然而，在风力发电快速发展的同时，风电机组运行过程中暴露出的问题越来越突出，尤其是关键机械部件发生的故障，导致机组非正常停机维修，严重损害了发电效率。据了解，已装机的风电机组不同程度的出现过较严重的机械故障，故障主要集中在齿轮箱、发电机等部件，如行星齿轮松动导致卡死、平行轴齿轮断裂、轴承损坏、齿轮箱松动、轴向窜动、联轴器膜片断裂等。在上述的机械故障中，轴承故障占81%，齿轮故障占14%，其它故障占5%。 更值得注意的是，由于风电在我国大规模发展时间不长，设计、制造、运营管理等经验有待积累，且当前机组运行时间不长，机械类设备质量故障暴露还不充分，再过几年质量隐患可能会完全暴露。 而且，由于风电机组因故障导致的维修不便性，使得应用问题日益突出。例如：如何提高风电机组的利用率、如何减少风电机组的突发事故率和故障停机时间；如何改善风电机组的定期维修，保障设备的安全健康运行等等问题。另外，由于单台风机的功率越来越大，导致风机发生故障后的维修费用也日益提高。 针对上述问题，我国风电行业当前主要采用定期检修（每隔半年左右）和故障检修（即事后检修），借助的手段主要是人工经验或离线式检测设备。但两者均具有局限性，前者依靠人的经验与水平，工作效果因人而异，且对密闭在机器内部的轴承、齿轮故障难以发现；而后者针对两次检修期间的突发性故障，无法发挥作用，对潜伏期较长的故障隐患也难以跟踪和发现，一旦隐患在下次定检前发展为重大故障，将造成很大损失。 在2009年哥本哈根气候变化领导人会议上，温总理向世界承诺：到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％。要达到温总理提出的减排承诺，风力发电将起到不容忽视的作用，不仅要求增大风电机组的装机容量，更要求所装备的风电机组时刻处于良好的工作状态。 因此，深入研究风电机组在线故障诊断技术，研制适合风电机组在线故障诊断的技术装备，对可能危及安全的故障零部件实现在线故障诊断，对将要出现的重大故障发出早期报警，为减少风电机组突发事故率和故障停机时间，降低维修成本、进行视情维修、提高发电率和经济效益提供科学依据，已成为风电行业当前面临的迫切需要解决的问题之一。 二、风电机组在线故障诊断的效益分析 对风电运行维护而言，通过对风电机组关键机械部件的在线故障诊断以及早期预警，及时发现风电机组的机械故障，最大限度地降低故障引起的事故，提高风力机组的安全指数和运行效率，具有良好的经济效益： 国外一份统计资料表明：相对于故障检修（事后维修）而言，对风电机组实行在线故障诊断带来的效益如下： 维修费用减少５０－８０％ 机器故障减少５０－６０％ 备件库存减少２０－３０％ 停产期减少５０－８０％ 工时费用减少２０－５０％ 机器延寿２０－４０％ 生产率提高２０－３０％ 利润提高２５－６０％ 随着风电机组设计、制造可靠性和发电效率的提高，我国的风电行业将进一步发展壮大，风能在国家能源供应体系中的分量将越来越重，从而为我国的环境保护、节能减排，早日实现二氧化碳减排承诺做出重大贡献，其社会效益更是不可估量的。 在国内，在线振动监测技术在风电机上应用还处于起步阶段。目前在各大风电机制造商开始在各自的风电机上试验性地开展工作，但还没有批量安装在线振动监测设备。随着风电机单机容量的增加和保险市场的成熟，在兆瓦机上配置振动监测系统将成为一种必然趋势。 三、风电机组在线故障诊断系统在风场的实际运行效果 内蒙华电辉腾锡勒风电公司与北京唐智科技发展有限公司自2008年开始，进行了风