摘要：为了提高风力发电机的异常判别和故障诊断能力，保证机组的正常运行，必须要做好发电机的故障处理工作。由此，本文对发电机经常出现的故障原因进行分析，同时提出了处理方法和防范措施，为早期发电机故障诊断提供判断依据。
关键词： 发电机 分析思路 处理方法 防范措施
引言
随着技术的不断革新和国家政策的扶持，近年来国家大力发展风力发电，发电机的类型也越来越多。但发电机因运行时间长，工作环境温度较高等原因使得发电机很容易发生故障。本
文以金风1500kW直驱永磁发电机为例（如图1），从常见故障分析思路，处理办法，检查方法及预防措施等方面进行探讨，为今后风力发电机组发电机稳定运行，提供有力的帮助。
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图1 发电机
1、常见故障分析思路
金风的兆瓦机组在发生故障的时候可以生成故障记录文件，帮助我们来分析、判断故障。
第一步：通过风机监控（SCADA）系统，导出该机组主控PLC中的故障文件—B、F文件，分别记录故障前90秒和后30秒的数据，以b190928_1944_450.txt和f190928_1944_450.html及f190928_1944_450.txt的形式记录下来（注意：故障文件的名称代表机组发生故障的时刻和故障名称）。在b190928_1944_450.txt中记录故障发生瞬间一些规定的数据变量状态，在f190928_1944_450.html记录故障发生的名称及故障时刻的一些变量状态。
第二步：利用数据分析V3.0软件（如图3），我们可以从B文件中分析发生故障时，机组所处的状况和机组当时发生故障的一个过程；从F文件，我们可以看出故障名称和报故障时的一些运行数据；从f190928_1944_450.txt文件可以看出故障瞬间的数据变量和机组状态。
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图2 故障时刻三相电流曲线图
第三步：根据故障文件分析结论，结合初步感官诊断故障现象和特征，弄清故障所属系统，电气设备的工作原理、控制原理和控制线路，确定故障范围，然后，准备相应的工器具及备品备件。
第四步：现场处理故障时，根据经验，先排除直观、显而易见的故障；再排除难度较高的，可以从主电路入手，依次分析各个控制回路，再分析信号电路及其余辅助回路，也可以采用互相对比法、排除法和短接法快速查找故障点。
2、发电机故障的排查方法
发电机工作时，具有复杂的机电能量转换过程，在长期运行中，受供电情况、负载工况和运行环境的影响，某些部件会逐渐失效，损坏。发电机的工作原理都是基于电磁理论，主要由电路（绕组）和磁路（永磁铁）两大部分组成，其故障种类繁多，原因复杂。发电机集电气与机械部件于一体，加之处于高速运转状态中，故障征兆呈多样性，既有电气故障特性，又有机械故障特性，此外还具有隐蔽性和突发性。
2.1参照风机故障解释手册，观察叶轮自由旋转时，Overspeed模块上的pulse_sensor_1和pulse_sensor_2是否以相同的频率闪烁，通过就地监控（jdjk），检测转速信号的3个变量（如图3），观察检测的信号，判断接近开关是否存在问题，如有，则进行处理和更换。
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图3 发电机温度超限故障解释说明
风机监测到的6个发电机绕组的最高温度大于120℃，或最低温度值低于-50℃，持续4s，风机立即报此故障。如果PT100正常，替换温度测量模块KL3204，如故障任未消除，则为发电机真实过温，需进一步检查。
2.2确定Gpulse回路的保险是否损坏；检查Overspeed，Gspeed和Gpulse模块接线是否松动或存在接线错误，如有，调整或者紧固接线。
2.3锁定叶轮，检查转速接近开关和发电机转速检测盘的距离是否合适（距离±2mm，如图4）；检查接近开关屏蔽层接地是否有问题，用金属物挡在接近开关顶部，观察其是否能正常工作。
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图4转速接近开关和发电机转速检测盘
做完上述检查后，如果仍有此故障，则用排除法与之其它机组相同（KL3404模拟量采集模块）模块调换，观察故障是否转移，确定故障点。
2.2.4磁极磨损
运行时，发电机是否有振动并伴有异响。如有，则锁定叶轮，直接观察发电机转子外壳是否有黑色粉末溢出，如有，再通过发电机观察孔用内窥镜检查内部磁极磨损发黑现象，将现场情况告知厂家，并明确该机组能否继续运行。
3、发电机检查方法
3.1通过发电机温度、转速、功率曲线、电压、电流等历史数据，观察发电机运行状态；
3.2观察并网、自由旋转状态下发电机的运行声音，确认是否存在异响（发电机磁钢脱落、轴承缺油或者损坏、转子加强环内有异物，如焊渣、遗落的工具等，都会发出刺耳的咯吱声）；
3.3用绝缘电阻测试仪测量发电机绕组之间及绕组对地绝缘电阻，是否符合运行要求（检查发电机两套绕组对地及绕组间阻值大于5MΩ为“合格”）；
3.4观察发电机前后轴承密封圈处，是否有油脂排除；密封圈是否老化，有裂纹；
3.5打开天窗，检查发电机后端盖、定子通风口处是否附着黑色粉末，查看排水孔和观察孔内是否有黑色粉末流出；
3.6将内窥镜探头通过观察孔深入定、转子气隙内，对定、转子表面进行拍照和录像，通过拍照和录像判定定子铁芯、转子磁极是否正常。
4、发电机故障预防措施
4.1加强发电机巡查力度（全场每月至少1次），巡查结果存档，如有异常，采用录音记录，即刻停机通知厂家。
4.2检查发电机外转子观察口或者排水口情况,如无法目测，则停机，做好安全措施的情况下，用手摸的方法检查，发现问题及时反馈厂家进行处理。
4.3加强定检监督。每次定检时，检查发电机后轴承密封圈，并查看发电机后轴承油脂是否干涩,油脂内是否有铁屑等杂物；检查机组内的所有连接螺栓，若力矩维护不到位出现防松标记的位移，或力矩过大造成螺栓损伤，将会加剧机组在外力作用下的振动，最终导致发电机因外力损伤。
4.4加装在线振动监测系统。分析和诊断出发电机运行状态，提前识别裂纹、气动不平衡、发电机轴承损坏、螺栓断裂、超负荷等异常情况，并精确定位故障程度、预测失效，帮助用户优化维修，减少意外停机，降低不可预见成本损失（笔者推荐）。
4.5强化设备安全意识。正常风速情况下，同一时间段内机组突然出现连续几次振动报警，一定要停机登塔检查故障原因不能连续复位启机。
结论
风电产业发展到今天必然要涉及到风电场的运行维护管理问题，且已上升为重要课题。企业有一句名言“以质量求生存，向管理要效益”，风电场想多发电，只有加强安全、科学运行维护管理，才能提高风力发电机组的可利用率，向电网输送符合要求的绿色电能，取得良好的经济及社会效益。
参考文献
[1] 《金风1500kW风力发电机组风机故障解释说明手册》，孙伟.Freqcon主控 1.2版.2007年.
[2] 《金风1.5MW机组机械系统介绍》，2014年10月.
[3] 《金风1.5兆瓦机组讲解》，孙伟.百度文库.2015年7月.
[4] 《现场收集的资料》，个人.2019年10月.