李东升
中国大唐集团新能源股份有限公司辽宁分公司 辽宁朝阳 122000
摘要：为保证双馈风力发电机组安全稳定的运行，本文在概述双馈风力发电机组工作原理及结构的基础上，分析了双馈风力发电机组故障及相应的处理措施，并提出了故障的预防措施，以供参阅。
关键词：双馈风力发电机组；故障；处理；防范措施
1双馈风力发电机组工作原理及结构
1.1双馈风力发电机组工作原理
变速风电机组通过风轮输入的风能转化为机械能，然后通过齿轮轴，把机械能传递到双馈发电机，发电机将机械能转化成电能输出到电网中。发电机与电网间通过两个变流器相连，一个是转子侧变换器AC/DC，转子侧变换器相当于在转子回路中串联一个电压向量，其作用是是对发电机进行励磁控制，可以实现对机组有功和无功功率解耦，使转子达到预期的转速。而电网侧的变换器DC/AC可以实现直流环节的有功功率和与电网间交换的有功功率的平衡，可以控制直流侧电压的稳定和交流侧功率因数。
1.2双馈风力发电机组结构
双馈风力发电机是一种新型的设备，其主要是应用在变速恒频风力发电系统中，其结构与绕线式异步发电机有着较大的相似性。双馈风力发电机的定子与转子两侧都可以馈送电能，其定子绕组直接与电网连接，而转子绕组是利用双向变流器与电网连接，根据系统运行的要求，对电压幅值、相位以及频率进行调节，从而实现变速恒频运行。双向变流器是由网测变流器以及机侧变流器构成的，二者具有独立控制的特点，结合双PWM可逆整流控制系统，可以将直流测电容两端的电压保持恒定。双馈风力发电机组的结构满足了电网自动化并网和运行的要求，但是为了保证电能供给的质量，技术人员还需要对双馈风力发电机组进行不断的优化。
2双馈风力发电机组故障分析及处理措施
本文以某省份2135台2MW双馈风力发电机组为例，简要说明双馈风力发电机组常见故障与处理措施。
2.1双馈发电机振动故障分析与处理
发电机是风力发电系统中进行能量转换的主要器件，但在长时间运行下，过大的振动会导致发电机零件损坏，轴承断裂，电机飞车，甚至导致滑环与碳刷之间打火放电等故障，不仅影响风力发电系统的稳定性，而且还会危及人身的安全。针对转子不平衡产生的振动，是由于转子质量分布不均匀产生的，可以把转子和滑环二者安装，并且安装时按照标准装配。针对发电机安装引起的振动，大功率发电机采用弹性安装，可以通过增加发电机转子动平衡精度，增加发电机系统的阻尼。
2.2齿轮箱故障分析与处理
齿轮箱作为双馈风力发电系统的传动装置，其性能的好坏不仅影响风机的的运行，也会影响整个系统的发电效率。常见的齿轮箱故障有齿面磨损，齿面变薄，齿面疲劳及断齿等。造成这些故障的原因可能是：齿轮箱长期工作在重载工况下，长时间不断摩擦损耗；齿轮箱油管破损，导致漏油或者排油孔堵塞；齿轮箱温度过高，针对这一问题，可以通过SCADA系统监测齿轮箱的温度来进行预测。根据该温度监控系统，可以从以下几点排除故障：检查齿轮箱冷却水箱水位、水质、管道和水泵正常，及时更换故障水管和水泵；检查润滑油脂颜色及是否含有铁屑等杂质，润滑油脂中发现铁屑，解体检查齿轮损坏情况，必要时更换齿轮箱，发现润滑油脂变质，及时更换油脂；检查油位是否正常，如果油位过低应及时补油。
2.3双馈发电机轴承故障分析与处理
针对发电机轴承损坏引起的振动，我们可以通过异响，温度等对轴承进行监测，有针对性的进行不定期维护检修。针对轴承故障，我们特意选取了部分电机进行了检查，发现不正常部分如下：轴承上油脂发黑，且排出的废油脂为黑色，轴承内圈与转子轴抱在一起，不能拆卸，拆除轴承内圈后，发现轴承主轴轻微磨损，轴承支架部分断裂。
产生这种现象的原因可能是在发电机长期运行下，发电机频繁启动停止，使其磨损增大，直到润滑失效，其金属表面互相摩擦，温度升高，导致轴承进一步磨损。针对这种现象，我们要对风力发电机系统定期进行维护和检修，检查轴承出油情况，保证新注入的油脂的质量，加强油脂使用管理，避免油脂在使用过程中受到污染，确保润滑效果良好。
2.4电气故障诊断分析与处理
双馈风力发电机根据故障是否有破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障，根据故障发生部位分为软件性故障和硬件性故障，根据是否有指示灯，分为有指示故障和无指示故障。可以通过依据经验，根据气味，是否有火花，是否有烧焦痕迹，查看继电器、熔断器开关状态以及有无烧坏裂痕，还可以查看电压，电流，转速，温度等来判断。例如变流器故障，虽然能正常复位，但并网前系统自动关机，可以通过把变频器状态码和子错误信息码对比，判断异常部位的具体位置和配件，根据检修作业指导书确定和更换IGBT功率模块、外围二极管、电阻、电容器等。
2.5液压系统故障分析与处理
液压系统故障可能是控制器出现故障，液压泵故障或者油管堵塞导致断路器跳闸。出现故障后，可以检查是否有线路接触不良，油泵电机损坏或者是否有油管堵塞。对于这些液压故障，要要不定期检查液压站，确定打压和泄压工作是否正常，如果没有问题，要检查是否有必要更换油管。
3双馈风力发电机组故障的预防措施
3.1定期维护管理
需要针对双馈风力发电机组定期维护工作制定相关的绩效考核方案，成立监督小组，有奖有罚，调动管理人员和技术人员的工作责任心和积极性，从而提高双馈风力发电机组定期维护的质量。管理人员每个月都要针对双馈风力发电机组定期维护工作进行抽查，通过这种方式可以跟踪设备的定期维护状态，严格把控定期维护工作的质量。
3.2加强对维护技术人员的培训
可以不定期开展专业技能培训，不断提高技术人员的工作能力和技术水平，同时也可以通过举办专业技能比赛的形式，不断激发技术人员学习的积极性，从而提高定期维护队伍的专业技能水平。通过强化风电培训基础设施建设、深化校园和企业的合作、组织开展职业技能竞赛等，成立多通道发展机制，为优秀的技术人才提供机遇和舞台。
3.3加强风力发电机组故障诊断
对双馈风力发电机组进行故障诊断时，要根据机组自身结构的复杂性和机组运行环境的特殊性，综合分析各种因素，提高故障诊断结果的准确性。双馈风力发电机组运动部件多、结构复杂，故障诊断比较困难。因此需要更新传统诊断技术，积极应用新技术和新理念，准确诊断各种故障，为故障的解决提供依据。对于双馈风力发电机组的故障诊断，需要准确掌握各类不同的故障现象，根据机组电力参数、振动、压力、形变、磨损、温度等性能特征进行综合分析，完成故障诊断。可以利用计算机进行数据的信息化在线监测。例如：可以采用机械式传感器或光电式传感器监测绕组振动幅值等参数，并定期的对定子绕组的磨损及紧固情况检查。依靠总线及局域网技术将采集的发电机各传感器数据传送到数据中心，数据中心具有存储数据的功能，远程诊断中心可从数据中心调取、查阅历史数据和即时数据，作为远程数据诊断的依据，依靠大数据分析或者专家远程指导现场的专业技术人员进行故障诊断排除。
4结束语
双馈型风力发电机组的结构复杂，故障率也较多。机组出现故障，不但会导致停电影响生产应用，也会带来严重的安全事故，造成重大损失。为了减少故障发生率，相关设备管理人员需要采用有效的故障防控措施，加强故障诊断，做好定期维护管理，以提高风力发电机组的运行效率，保障发电生产安全。
参考文献
[1]胡兴.浅析风力发电机组定期维护管理[J].科技创新导报，2019，16(10):78+80.
[2]张明辉.风力发电机故障检修与处理[J].科技创新导报，2019，16(10):132-133.