风力发电机组批量性故障分析及处理

白海存

摘 要：风力发电机组的故障分为常规性简单故障、批量性故障、大部件损坏等，而机组批量性故障、大部件损坏是机组稳定安全可靠运行的重要影响因素，导致实际可利用率低，维修维护费用升高，运营成本增加，且批量性故障、大部件损坏直接影响发电量的重要方面。文章针对某风电场风力发电机组出现的一些典型批量性故障进行了统计分析，提出了处理及预防措施。

关键词：批量性故障；分析处理；预防措施

1 概述

通常将五台及以上风力发电机机组在一段时间内频繁出现同一故障称为批量性故障。批量性故障产生的原因有以下几种：（1）部分部套厂家设计更改后，未通知相关厂家，造成配套的元器件不匹配而引发批量性故障；（2）同批次元器件存在质量隐患，在运行一段时间后，将陆续出现批量性故障；（3）机组同部位零件因安装或维护不到位，长期运行易导致批量性故障产生等。

批量性故障发生后，将造成机组批量频繁出现相同故障而停机，使实际可利用率降低，维修维护费用升高，运营成本增加，并导致用户满意度下降。

文章主要针对某风电场风力发电机机组投运后，因部套厂家设计更改原因及安装维护不到位等原因导致的批量性故障进行分析，并提出处理及预防措施，如：发电机风扇1批量性故障、贝克注油小齿轮脱落批量性故障。

2 批量性故障处理流程

建立机组运行、故障档案台账，记录机组运行、故障、消缺、维护、巡检、整改等各项工作情况做为数据支撑库，便于机组运行情况掌握、汇总统计、分析并得出的批量性故障，进而分析故障原因、制定处理方案及预防措施。

批量性故障处理的基本程序：

（1）熟悉系统：要详细了解系统状态及各种参数、工艺流程图或布置图。

（2）调查故障现象：收集故障案例，进行故障详细描述并统计。

（3）调查故障原因：调查与故障有关的所有原因事件和各种因素。或根据经验教训和事故案例进行分析。按其逻辑关系，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度。

（4）制定处理方案及计划：以可行性为标准。

（5）采取的预防性措施：通过机组运行、故障档案台账统计出故障发生的频次及时间验证措施的效果。按已有的作业标准进行操作和执行，处理方案或预防措施是在按标准化作业发生故障后分析并实施。

3 案例：发电机风扇1故障分析及处理

3.1 故障现象

在2012年，某风电场陆续有10台机组频繁报“发电机风扇1”故障，主控柜发电机风扇1的Q3.1继电器跳开，造成机组停机。

3.2 故障检查及原因分析

经对上述报“发电机风扇1”故障的机组进行检查，除了主控柜发电机风扇1的Q3.1继电器跳开外，其它控制线路、发电机风扇1的电机内阻均正常。发生故障的东风发电机散热风扇为单风扇。

根据检查情况，分析其故障原因如下：

发电机单风扇电机在690VAC工作电压时额定电流为6.41A，而主控柜设计Q3.1继电器最大保护电流为6.3A，小于发电机风扇电机额定电流值，在机组长时间运行状态下，发电机风扇运行时间较长且处于满载运行状态时，造成了Q3.1继电器跳开，机组报故障停机。

3.3 改造方案选择

根据检查情况和故障原因分析，其改造方案有两种：

方案1、重新选择并更换Q3.1继电器。

方案2、就地取材，寻找可替换继电器：将偏航24的继电器Q2.6（最大保护电流为10A，实际其控制1个偏航电机，工作时额电流为3.03A）与发电机风扇1的继电器Q3.1继电器互换。

方案1需采购新的继电器且数量大（100台左右的机组），而方案2因偏航24的继电器Q2.6只接有1台偏航电机2，其Q3.1继电器可满足偏航电机的使用要求。

故选择方案2进行改造。

3.4 改造方案实施

将偏航24的继电器Q2.6与发电机风扇1继电器Q3.1继电器接线互换，后调整整定值。

具体操作步骤如下：

（1）断开Q2.6与Q3.1继电器开关后，使用万用表确认继电器下部无690VAC后进行操作。

（2）接线互换2步如下所示：按顺序依次将Q2.6继电器下端2、4、6端子排的32、33、34号线与Q3.1继电器下端2、4、6端子排的44、45、46号线互换。

将Q2.6继电器上辅助13端子排的361号线与Q3.1继电器上辅助13端子排的349号线互换。

注：紧固线路时规范操作，防止电击危险、虚接打火或滑丝

（3）将Q2.6与Q3.1继电器标签互换

在互换标签后，重新设定发电机风扇1的继电器整定值为8.5A，偏航24的继电器整定值为6A。

（4）进入控制面板通关软件控制检查发电机风扇旋转方向是否正确，断开偏航1、3电机Q2.1和Q2.2继电器，手动顺时针只运行偏航电机2，检查偏航电机2实际是否为顺时针方向，验证控制与实际运行方向保持一致。

（5）如Q2.6继电器与Q3.1继电器接线互换线路不够长，可直接互换Q2.6继电器与Q3.1继电器位置，从第3步不再开始执行。

3.5 改造效果

对100台采用单风扇发电机的机组进行改造后，再未出现“发电机风扇1”故障。

4 案例：贝克注油小齿轮脱落故障分析及检查预防措施

4.1 故障现象

某风电场有10台机组陆续报“变桨电机电流不对称”等故障停机。

在进行检查时，发现上述10台机组均为注油小齿轮安装板偏移，固定螺栓断裂，注油小齿轮脱落，其中有3台机组轮毂内的B编码器损坏或轮毂内其它部件被脱落的注油小齿轮砸坏等一系列相关故障发生。检查剩余98台机组，其注油小齿轮均存在偏移情况，具有故障安全隐患。

4.2 故障原因分析

检查故障贝克注油小齿轮的结构及其安装位置情况，发现贝克注油小齿轮为纯金属件；其有可调节位置的腰形安装孔。

根据检查情况，分析其故障产生的原因有以下两种：（1）安装位置不当，注油小齿轮与变桨轴承大齿圈不同心或间隙未调整好。（2）固定螺栓的力矩未达到要求。

4.3 检查预防措施及调整方法

经分析，贝克注油小齿轮的脱落故障发生前，注油小齿轮安装板将出现偏移过程，因此，通过对机组的日常巡检和定期维护时，检查注油小齿轮的安装板是否偏移并对已发生偏移的注油小齿轮安装板按要求进行调整，能预防贝克注油小齿轮的脱落故障发生。

检查预防措施：（1）检查注油小齿轮安装板位置是否偏移。（2）检查注油小齿轮与变桨轴承大齿圈是否同心，间隙是否正常。（3）检查安装板固定螺栓力矩是否符合要求。

4.4 效果

按预防检查措施对贝克注油小齿轮进行检查调整后，经过风场为期一年的机组运行验证，再没发生贝克注油小齿轮脱落等故障。

5 结束语

通过处理批量性故障使技术人员提高了检查统计、分析及解决问题的有效方法，了解批量故障处理的流程，为解决处理其它故障积攒经验。

参考文献

[1]FD82B风力发电机组电气原理图[Z].