摘要：新时期经济发展下电力能源需求日益增涨，风力发电作为当前电力新能源的重要体现，在电力生产等方面体现了优越的价值。风力发电机作为风力发电系统运行的关键所在重视机组状态监测与故障诊断技术的应用是非常重要的。
关键词：风力发电；状态监测；故障诊断
引言
目前风能发电技术发展较为成熟，具有一定的商业化发展优势，近年来风电产业规模不断增加，促使大型/超大型风力发电机组的使用数量随着不断增加，需合理地定制风力发电机运维决策计划，以确保风力发电机可靠运行，这就对风力发电机系统的状态监测及故障分析提出了更高的要求。
1风力发电机状态监测方法
第一，振动状态监测的实现。作为风力发电机组状态监测的重要手段，通过传感器采用等旋转角采集的方式完成包括轴承、机舱部位在内的振动信号的采集后，对振动情况采用幅域统计分析方法进行监测分析，并将监测信号对比正常信号，对于异常会发出报警信号。振动监测设备的使用成本相对较高，通过使用FFT分析能够使干扰信息得以有效消除，从而保证获取信息的准确性。第二，检查性能参数。风力发电机组的实际输出功率及其特性是机组运行过程中的必要监控参数，同样通过将监控结果同正常参数数值进行比对分析，对于超出阈值的性能参数判定为风力发电系统出现故障。第三，过程参数监视。不断完善的风力发电机组的功能对状态监测工作提出了更高的要求，将获取的运行过程参数同系统正常运行允许值进行对比，系统在不匹配即异常的情况下发出警报。
2风力发电机组主要故障分析
2.1叶片故障
叶片是风电机组获得风能的主要部件,随着风电机组功率的不断增大,机组的叶片不断地加长、变大,重量达到数十吨,其工作状态直接影响到风电机组的性能、效率、质量和经济效益。叶片长期在露天、恶劣的环境下工作,雨水和蒸气的腐蚀,阵风或雷击等因素的破坏,长时间运行产生的疲劳裂纹等,均是叶片产生故障的隐患。常见的叶片故障包括:第一，梁帽强度不达标造成的叶片断裂;第二，因前、后缘粘接强度较弱造成的叶片开裂情况;第三，叶片尖部强度较弱造成的接闪器和尖部的脱落;第四，对剪腹板产生压力后出现的断裂情况;第五，部件连接不合理造成的螺栓磨损或扭断等情况。
2.2风力发电机变流器运行异常
风力发电机的重要组件还有变流器，其作用是可以控制不断变化的叶轮转速下输出端的电压，具体的控制原理其实就是保持变流器中电压幅度以及频率与电网电压幅度以及频率一致。风力发电机变流器运行异常的原因可以从散热不均来分析。现阶段的变流器散热方式有风冷、水冷两种形式。主要是针对变流器柜体进行散热，因为柜体的温度一旦过高，就会影响到内部的热敏感元件以及线路的稳定运行，导致变流器运行异常。变流器主要是通过断路器进一步实现阻断电流，达成短路保护功能的，因此要是出现变流器运行异常情况，就会影响断路保护功能的发挥。
2.3风力发电机组不稳定
风力发电机组在运行过程中主要包含有两种境况，风速有可能在机组规定以上也有可能在机组规定以下。如果风速在风力发电机组规定以下，那么风力发电机组会经过扭矩，对机组中的叶尖速比进行优质管制，以便能够实现大功率的导出。如果风速在规定之上，那么风力发电机组管制将会在一定程度内保持稳定功率，经过变距管制转速确保机组得以平稳运转。
3风力发电机组故障诊断措施
3.1叶片故障维修
叶片一旦发生故障,会导致转子叶片受力不均衡,而这种应力经由主轴传递会对机舱造成一定影响,促使整个机舱颤动,严重影响风电机组的稳定性。随着故障的积累,很容易出现叶片失效断裂的情况。目前常见的叶片裂纹检测方法为复型法、电位法、柔度法等,这些方法检测的精确度有偏差,且操作困难。
当前较为先进的技术为声发射检测技术,当叶片由于外力而出现裂纹或变形,会释放高频(一般在1kHz～1MHz)、瞬态的声发射信号,通过传感器、放大器、采集卡接收叶片材料的声发射信号输入计算机进行数据处理分析,判断裂纹的位置和特征。
3.2风力发电机变流器运行异常的处理措施
通过定期维修能够及时发现发电机存在的变流器运行故障,进而采取恰当的方法进行处理。由于风力发电机变流器运行异常的原因主要有散热不均，因此可对局部过热现象进行关注，对冷却风扇进行清洁、吹灰、打机油等维护保养工作。
3.3信号处理诊断方法
该类故障诊断方法主要包括信息融合法、小波变化法、频谱分析法，针对风力发电机组通过使用传感器获取其输入、输出信号的特征值（采用信号特征向量提取方法完成），并完成建模，需以特征值和机组故障为依据进行关系分析完成故障模型的构建，通过在模型中输入采集到的信号结合运用信号分析技术完成故障类型的判断及定位。
3.4其他部件的状态监测和故障诊断
电气系统也是风力发电机的重要组成部分，通过变频器等电气设备向电网输送电能，并且对电气系统进行相应的控制。电气系统中比较常见的故障主要有短路、过电压、过电流及过温等，任何故障的发生都可能造成发电机的损坏。根据电气系统的故障特点，主要是采取性能参数检测的方法，对输出电压、电流、功率及温度等数据进行监测，然后与标准值进行对比，从而判断电气系统的健康状态。对于液压传动系统的状态监测和故障诊断主要是通过油液监测的方法来完成，对润滑油及液压油中的颗粒物进行检测，通过颗粒的形状、粒径、状态等来判断液压系统中出现故障的部位，从而采取相应的防控手段。对于风力发电机中各部件的状态监测和故障诊断，主要是根据各部件的运行环境和运行状态来决定采取哪种监测方式，只有最适宜的方式才能够确保获取最佳的监测数据，然后通过对数据的分析和整理，再制定出相应的防控措施。通过对状态监测获取的数据分析，还能够为风机系统的设计改进提供有力的参考依据，所以要保证数据的全面性和准确性。
4运行维护措施
第一，完善风力发电机运行维护检查工作系统。风力发电机工作人员一定要严格的按照发电机运行维护检查工作系统来做好相对应的设备维护工作，一定摆脱被动的维护检查工作，转变为主动的维护检查。做好定期的系统维护检查工作，以维持风力发电机的稳定运行状态。第二，制定完善的检修流程。由于风力发电机中各个部件使用年限并不相同，而特定时间内各个部件也会出现不同的故障问题。基于此，相关的工作人员就要制定每一个部件的检修流程，严格按照相应的流程进行其维修工作，同时也要针对设备的检修项目、结果，做好相关的记录，以便后期工作人员查阅。第三，制定完善的维护计划。工作人员一定要科学制定并完善其风力发电机的维护计划，如可以定期检查螺旋力矩间的距离，达成有效连接风力发电机中各个零部件目的。
结语
综上所述，风力发电作为一种可再生能源发电方式，在对其发电机组进行故障诊断和状态监测过程中涉及较多的领域和学科，风能开发过程中对于发生故障若未能及时检修会使风力发电系统的安全稳定受到显著影响，通过科学状态监测与诊断的技术和方法，需注重对不同学科技术及方法的有效融合，有助于风力机组运行水平的提高。
参考文献
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