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摘要：近些年我国风力发电行业迅速发展，在推动新能源发展方面发挥着重要作用。风力发电机使用过程中受到各种因素影响，容易出现故障问题，影响到风力发电机的正常使用。本文分析风力发电机状态监测的重要性，阐述故障诊断流程及解决措施。
关键词：风力发电机；状态检测；故障诊断
风力发电机组是通过获得风能进行发电的电力设备，重要大部件都位于几十米甚至上百米高的塔筒上，一旦损坏将直接导致停机故障，并且无法快速更换，风电企业应该做好处理流程预案，发生重要大部件损坏的情况时，必须快速处理，减少损失。
1、风力发电机故障诊断流程分析
1.1现场处理故障措施
现场运维管理部门日常监控管理风力发电机组运行情况发现，重要大部件运行状态发生异常时，应及时向公司质量管理部门、技术支持部门和综合计划管理部门报告大部件质量异常情况，提出预警，并进行现场运行情况检查和停机检查。
现场运维工作人员发现重要大部件损坏及时停机、保护现场，立即主动报告运维管理部门领导，并填写重要大部件损坏情况，报告公司质量管理部门、技术支持部门和综合计划管理部门，报告的主要内容包括风机所在风场、机位号、风机机型、大部件名称和序列号、大部件供应商、故障发生时间、故障描述、损坏件情况、损坏件发生频次等，以及现场已经进行的检查工作情况和现场紧急处理情况。
1.2提出故障处理方案
技术人员根据问题原因初步分析结果，提出现场损坏大部件的处理预案：根据损坏大部件的情况和以往的工程经验，如果是之前已经发生过的并且已经知道原因，制定过预案的问题，可以按维修或是更换预案组织处理；如果是之前没有发生过的新情况，原因也不清楚的问题，要组织进行更进一步的技术分析，组织质量问题归零，再确定最终处理方案，在最终方案确定之前，也可以采取临时处理方案维修或更换损坏的大部件，以免过多的影响风机运行，造成很大的发电量损失。
1.3现场恢复生产的应急处理
由于风力发电机组大部件损坏后，一般分析问题原因涉及的人员多、信息资料多，有的还需要供应商共同参与分析，所以周期很长，而现场往往无法承受太长时间的等待，根据风场业主的要求，一般在一定时间内必须恢复风力发电机组的运行生产，所以，在技术人员分析问题的同时，运维管理部门可以先向综合计划管理部门申请调拨备件、批准开展损坏大部件的维修或更换工作。综合计划管理部门下达维修或更换工作的同时，也要根据备件的库存情况考虑是否要求采购管理部门采购备件。
2、风力发电机故障诊断注意事项
2.1全面分析故障成因
①设计和生产质量复查。由采购管理部门和质量管理部门组织重要大部件供应商技术和质量团队，根据大部件损坏的现场检查结果和运维管理部门提供的风力发电机组运行情况数据，开展设计和生产质量复查工作，主要复查的内容包括设计模型、参数复核，设计结果复算，图纸和技术要求复查，生产资料复查，试验报告、检验验收报告复查等。②故障分析。由技术部门组织重要大部件供应商技术和质量团队，根据风力发电机组运行工作情况，通过计算、仿真和故障模拟试验等方式，对大部件损坏原因和机理进行分析，最终查出损坏问题原因。通过对损坏大部件累计工作时间和出故障次数，以及相同损坏模式发生的次数信息的整理、对比和分析，估计该损坏模式的出现概率和问题性质，判断影响的大部件产品数量。
2.2制定问题处理实施方案
明确大部件损坏问题具体处理实施方案、其它风机预防方案、完成标志和责任部门、单位，并有明确的计划节点安排。
开展举一反三工作，根据大部件损坏产生原因的机理分析，责任单位应检查本单位同类产品是否可能发生类似的问题，要明确纠正措施和纠正计划，报送综合计划管理部门和质量管理部门，由这两个部门负责监督纠正措施按计划完成。其他单位也应根据责任单位的经验教训，检查本单位是否也存在类似问题隐患，同类问题不允许发生两次。
2.3质量问题归零工作
大部件损坏问题处理完成后，经过一段时间的运行验证，证明处理方案有效可靠，由责任单位负责完成技术归零报告的编制和签署，由质量管理部门组织评审后存档。
①责任单位应组织查明问题产品的形成过程和问题发现过程，分析造成问题的管理制度规定和执行方面的原因，查找管理上的薄弱环节或漏洞；有针对性的完善体系文件、规章制度和规范标准等，加强制度执行的监管控制力度。②依据问题原因确定相关人员应该承担的责任，总结经验教训，并依据规章制度严格考核处罚，对组织处理问题有功人员也应及时按照规章制度给予奖励。③对修订完善的制度和标准开展宣贯和培训。④责任单位负责完成管理归零报告的编制、签署和归档。
3、风力发电机状态监测与故障诊断
3.1诊断系统构成
轴承状态监测与故障诊断系统包括：微型计算机（含监测、通讯、分析及诊断模块）、速度传感器、动态数据采集卡，微型计算机通过USB接口与动态数据采集卡连接。
3.2技术参数计算
针对某风电场双馈式风力发电机组进行抽样监测及故障诊断。发电机主要有4种型号：YSSF450L－4C，YFFS450－4W，R81，YJ93A；发电机额定电压690V；额定转速1800r/min；额定功率1500kW。
表1风电场发电机轴承型号
发电机驱动端和非驱动端共使用3种不同型号的滚动轴承，根据轴承的型号可查到轴承的几何尺寸、公称接触角和滚动体个数。将数据通过计算可得到轴承内圈、外圈滚动体及保持架故障特征频率。
3.3选择测试参数与布置测点
利用该系统对双馈式风力发电机组5个不同风机进行振动监测。采用5个测试点进行测试。叶轮与齿轮箱之间的轴承分布2个测试点1和2；齿轮箱输出端布置一个测试点3；发电机的驱动端布置测试点4；发电机非驱动端布置测试点5。系统采用速度传感器测量垂直方向与和水平方向的振动值。
3.4结果统计与分析
发电机驱动端与输出端测试数据见表3，统计结果显示F4-H36号风机驱动端测试点4振动烈度非常大，垂直方向振动幅值达到1.765mm，水平方向振动幅值为0.593mm，是另外4台风机驱动端振动幅值的5倍左右。
3.5诊断处理
对振动幅值异常的风机F4-H36号风机进行进一步诊断，将发电机驱动端2个方向的振动数据进行时域和频谱分析，实际测得发电机回转轴转速1706r/min，轴承回转频率28.4Hz。实验测得驱动端2个方向在89.11Hz频率处出现异常振动幅值。
3.6结果验证
为了验证滚动轴承状态监测及故障诊断系统诊断结果的正确性，测试完成后对报出故障的风机（F4-H36）发电机的驱动端6326滚动轴承进行更换，现场拆下的6326轴承外圈有明显压痕，轴承外圈存在严重损坏，与系统的诊断结果一致。通过观察轴承外圈的压痕特点（压痕不均匀）。说明轴承处于偏载工况，这种情况出现的原因主要是由于装配误差。更换后的轴承要按图纸要求及使用专业工装进行装配。
4、结语
总之，对于单个重要大部件质量问题也要给予高度的重视，重要大部件发生损坏时千万不能“一换了之”，要严格执行预定的问题处理流程，通过全面深入的分析问题，积极实施整改，将问题苗头消灭在萌芽状态，不把一个问题放任发展到批次性问题，就可以将问题隐患限制在可控范围内，保证风场总体正常运行。
参考文献：
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