引言

 

双馈异步风力发电机是早期应用最广泛的风力发电机。双馈异步风力发电机采用双轴承结构，即发电机驱动端和非驱动端各有一个轴承。随着运行寿命的增加，发电机轴承温度高、振动异常、异常噪音等问题变差，成为风电场运行维护的难题。

 

1.风力发电机诊断中的问题

 

1.1电气设备事故信号管理

 

首先，对某些参数信息进行检测，给出的主要信息包括发电机定子的导线、定子的电流、定子与转子之间的电流、发动机的输出功率和转子速度，然后进行处理，最后确定。为了找出电气设备不运行的主要因素，可以通过定子电压测量方法、一小部分放电方法、振动检测方法等进行检测。通过研究可以发现转子或定子线圈的短路故障是由发电机转子和定子线圈之间的绝缘隔离和破裂引起的。此外，还存在匝间短接、间间短接、层间短接等现象。因此，短路故障的检测和判断一直是科学研究的重点。用于检测发电机的工作状态，并能测量电压、电流和旋转扭矩

 

机械故障通过发电机振动、温度和转速诊断机械故障

 

利用振动、高温和频率变化，发现机械事故发电厂产生的流量、压力和输出功率与发电厂的机械设备问题密切相关。高频振动通常是由轴承问题引起的。由于高频问题的频率较高，可达1000多个。因此，为了获取轴承的故障特征信息，有必要使用振动传感器获取轴承的振动信息，然后根据此信息进行分析，以处理机械故障中的轴承问题。对于轴承故障检测，可采用峰值能量法、包络解调法、小波分析法和高速傅立叶变换诊断法。振荡频率较低是由于轴系统不准确、转子质量不均匀、底座容易松动等原因。为了获得上述信息，必须首先过滤和放大振荡信息，然后实现傅立叶的转换。

 

2发电机轴承异常问题的原因

 

2.1发电机轴承润滑不良原因分析

 

（1）轴承润滑脂注入量不合适：发电机轴承润滑脂注入方式有两种，润滑油泵定期定量注入，定期手动定量注入。一般风机厂家在维修手册中详细说明轴承油脂加注量，但轴承更换后首次润滑量较少。在实际维护中，定期手动定量注入，一次性注入大量润滑脂，容易导致轴承过度润滑，导致轴承温度高，润滑油气化油分离，润滑油流动性变化，最终可能硬化，影响润滑脂的特性和质量。定期定量注入润滑油泵，由于发电机轴承自动润滑装置故障，未接入风机监控系统，长时间不注油，导致轴承润滑不良。发电机自动润滑装置损坏未及时修复，手动注入润滑油，导致润滑油过量注入。（2）轴承润滑废油未及时排出：在现场实际运行维护中，发现发电机轴承废油排出口容易堵塞，废油未及时排出，废油罐内只有油。在高温条件下，油分离，油渗出，油中的添加剂和稠化剂残留在轴承中，失去润滑操作，降低轴承寿命。（3）轴承润滑油质量不合格：国内润滑油质量不均匀，由于供应渠道不同，同一厂家同一型号的润滑油质量差异较大。润滑油质量不达标，轴承润滑不足，导致轴承温度高，加速轴承损坏，高温加速油失效。（4）轴承润滑油加注周期不合适：由于润滑油受温度影响较大，风力发电机组安装地理位置不同，工作环境温度不同，轴承润滑油加注周期不同，需要及时与设备制造商沟通，调整加注周期。

 

2.2分析发电机轴承电腐蚀损坏原因

 

双馈异步风力发电机在不同工况下电磁不平衡，产生轴电压。当轴电压较高时，润滑油膜被击穿形成轴电流，电流通过发电机轴承时产生电腐蚀，轴承内圈、外圈和滚动体上形成小凹槽，产生噪声和振动，导致轴承故障。

 

风力发电机轴承振动监测与预警技术应用策略

 

3.1在线监控技术

 

目前，主流机型主要是双馈机组，占据了绝大多数的市场份额。双馈机组的典型故障主要发生在主控制系统、传动系统、发电系统、电气和偏航变桨等关键设备，其中发电机作为机组的核心设备，对轴承故障的预测和诊断对确保机组的可靠运行尤为重要。振动传感器安装在发电机驱动端和非驱动端轴承座椅上，可以监测轴承的径向和轴向振动信号。利用振动传感器收集轴承运行时的振动信号，通过数据处理获得轴承运行的特征频率参数，比较轴承运行速度下各组成结构的异常特征频率，确定轴承的运行状态。发电机部件结构和配合的复杂性、机组对轴承运行状态的影响以及振动监测过程中的意外因素，使得在线监测故障判断难度较大。

 

3.2振动信号分析快速诊断技术

 

轴承检测诊断技术中最常用的技术之一是振动信号分析快速诊断技术。当轴承部分损坏时，轴承上会出现周期性宽带脉冲激励频率。根据轴承振荡的频率，可分为以下三种类型。(1)低频(小于1kHz)段，即轴承故障特性频谱与设计错误引起的振动特性频谱之间。研究低频段的频段谱线将有助于检测滚动轴承的相应问题。(2)中频段(1)～20kHz)是指轴承表面磨损时产生的固有振荡频率。通常是指通过共振调制技术可以获得具有信噪比的振荡信息，以便于轴承故障分析。(3)高频(大于20kHZ)是指轴承磨损带来的冲击大于20kHZ频段能力划分，一般涉及数据中大于20kHZ的高频能力部分。高频信号分析通常是检测早期轴承故障最常见的方法之一。

 

3.3轴承振荡信号特征频率

 

轴承一般由滑动体、保护架和内外圈组成部分组成。在轴承运行过程中，会引起各部分结构件的频率响应，当某部分出现局部问题时，在旋转运动过程中也会产生一定的冲击信号。由于其结构和材料特性，不同结构件的频率特性不同，以下是轴承各部件的特性频率。根据轴承的结构特点，轴承的频率特性一般在低频1kHZ内。通常，发电机通过检测轴承抖动等信息，过滤分析信号数据，确定故障特征频率，对应轴承运动的频率特征，以评估轴承的工作状态。对于目前主要的2MW发电机组，双馈异步风力发动机应用广泛，通常有两种轴承结构形式，即三轴承结构和二轴承结构。三轴承结构是在驱动端配备圆锥滚子轴承和深沟球轴承，在非驱动端配备圆锥滚子轴承；二轴承结构是指在发电机驱动端和非驱动端使用深沟球轴承。一般来说，驱动端是位置端，而不是浮动端。这两种轴承的结构类型都用于2MW双馈异步风力发动机，其中三辊轴承的结构类型相对较多。

 

结语

 

风力发电机的状态将直接影响人们的生活质量，希望未来能普及风力发电机的状态监测和故障诊断技术。