2.1MW雙饋風力發(fā)電機故障排查手冊V1.0

1、精選文檔2.1MW雙饋風力發(fā)電機故障排查手冊FD2.1(V1.0)西安正麒電氣有限公司版本說明：版本更改內(nèi)容編寫更改日期備注FD2.1（v1.0）初始版本李劍2015.06.09目 錄1 手冊的描述 42 電機結構 83 雙饋電機簡介，工作原理 94 電機常見故障 125 電機主要部件常見故障及解決方法 226 注意事項 231.手冊的描述本維修手冊適用于2.1KW雙饋風力發(fā)電機，指導相關技術人員和專業(yè)維修人員對電機的故障診斷、異常處理以及維護工作。特別注意：l 請認真閱讀使用說明書，本手冊對系統(tǒng)的外部接口、性能參數(shù)等不再作具體介紹。 l 請相關人員仔細閱讀學習本手冊和用戶手冊，只有通過系統(tǒng)學

2、習和培訓，完全熟悉安全注意、結構安裝、操作維護的人員，才能從事本系統(tǒng)的維修工作。l 對于擅自拆除和錯誤維修導致系統(tǒng)損壞，本公司不承擔任何法律責任。l 在沒有得到本公司書面許可時，任何單位和個人不得對本手冊擅自摘抄、復印，不得以任何形式進行傳播。l 本產(chǎn)品在改進的同時，資料可能有所改動，恕不另行通知2.電機結構2.1MW雙饋風力發(fā)電機為2100kW三相異步電機，定子接線方式三角形型連接，轉子接線方式星形連接，冷卻方式為風冷卻。接地刷軸承端蓋定子接線盒定子避雷器注油器冷卻器風機空冷器圖1 圖1.電機外觀轉子接線盒轉子避雷器圖2.電機外觀圖電機滑環(huán)電機滑環(huán)室圖3.電機外觀圖1.1定子，機座為焊接結構

3、，內(nèi)部鐵芯疊壓后由軸向扣片拉緊定子線圈為3相成型線圈嵌線后整體真空壓力浸漆絕緣等級H三相繞組由電纜線引固定在機座上的大接線盒內(nèi)。1.2轉子，為繞線式轉子鐵心采用壓力安裝在軸上轉子繞組為波形繞組，繞組K、L、M端頭通過軸孔引出與非傳動端滑環(huán)連接軸接地采用接地電刷電刷裝在滑環(huán)室并有電刷磨損報警單元編碼器安裝于軸的非傳動端。1.3加熱器，加熱器位于電機定子腔內(nèi)，主要用于低溫環(huán)境下對電機繞組進行加熱。1.4端蓋、軸承端蓋采用鑄造結構軸承采用兩個絕緣深溝球軸承。1.5冷卻和通風，發(fā)電機采用機殼水內(nèi)冷卻，電機內(nèi)部風扇使空氣循環(huán)流動把熱量傳到電機機殼機殼中循環(huán)的冷卻水將熱量帶走，滑環(huán)室內(nèi)部空氣自然流動，熱量

4、傳遞給滑環(huán)室再經(jīng)過頂部裝的水冷機構進行冷卻。1.6滑環(huán)室滑環(huán)室，裝在電機外部的非傳動端防護等級IP23滑環(huán)裝在軸上，刷架系統(tǒng)裝配于滑環(huán)室內(nèi)，然后固定在非傳動端端蓋上，用傳感器監(jiān)控主電刷和軸接地電刷磨損外接信號電纜固定于輔助接線盒內(nèi)。1.7接線盒，大接線盒位于電機傳動端頂部從右側出線從傳動端看。1.8電器連接，電機定子、轉子三相繞組由外接電纜引出固定于接線盒內(nèi)，是日常維護電機所必需的維護。包括軸承，潤滑，滑環(huán)和電刷維護，清潔電機和附件。3.雙饋電機簡介，工作原理：（1）簡介雙饋異步風力發(fā)電機（DFIG，Double-Fed Induction Generator）是一種繞線式感應發(fā)電機，是變速恒

5、頻風力發(fā)電機組的核心部件，也是風力發(fā)電機組國產(chǎn)化的關鍵部件之一。該發(fā)電機主要由電機本體和冷卻系統(tǒng)兩大部分組成。電機本體由定子、轉子和軸承系統(tǒng)組成，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷三種結構.雙饋異步發(fā)電機的定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉子繞組通過變流器與電網(wǎng)連接，轉子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按運行要求由變頻器自動調(diào)節(jié)，機組可以在不同的轉速下實現(xiàn)恒頻發(fā)電，滿足用電負載和并網(wǎng)的要求。由于采用了交流勵磁，發(fā)電機和電力系統(tǒng)構成了"柔性連接"，即可以根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流和發(fā)電機的轉速來調(diào)節(jié)勵磁電流，精確的調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓，使其能滿足要求。（2）工作原理：雙饋感應發(fā)電機由定子繞組直連

6、定頻三相電網(wǎng)的繞線型感應發(fā)電機和安裝在轉子繞組上的雙向背靠背IGBT電壓源變流器組成?！半p饋”的含義是定子電壓由電網(wǎng)提供，轉子電壓由變流器提供。該系統(tǒng)允許在限定的大范圍內(nèi)變速運行。通過注入變流器的轉子電流，變流器對機械頻率和電頻率之差進行補償。在正常運行和故障期間，發(fā)電機的運轉狀態(tài)由變流器及其控制器管理。變流器由兩部分組成：轉子側變流器和電網(wǎng)側變流器，它們是彼此獨立控制的。電力電子變流器的主要原理是轉子側變流器通過控制轉子電流分量控制有功功率和無功功率，而電網(wǎng)側變流器控制直流母線電壓并確保變流器運行在統(tǒng)一功率因數(shù)（即零無功功率）。功率是饋入轉子還是從轉子提取取決于傳動鏈的運行條件：在超同步狀態(tài)

7、，功率從轉子通過變流器饋入電網(wǎng)；而在欠同步狀態(tài)，功率反方向傳送。在兩種情況（超同步和欠同步）下，定子都向電網(wǎng)饋電。（3）優(yōu)點：首先，它能控制無功功率，并通過獨立控制轉子勵磁電流解耦有功功率和無功功率控制。其次，雙饋感應發(fā)電機無需從電網(wǎng)勵磁，而從轉子電路中勵磁。最后，它還能產(chǎn)生無功功率，并可以通過電網(wǎng)側變流器傳送給定子。但是，電網(wǎng)側變流器正常工作在單位功率因數(shù)，并不包含風力機與電網(wǎng)的無功功率交換。4.電機常見故障4.1：電機過熱的原因有哪些？（1）負載過大；（2）缺相；（3）風（水）道堵塞；（4）低速運行時間過長；（5）電源諧波過大。4.2：電機三相電流不平衡的原因有哪些？（1）三相電壓不平衡；

8、（2）電機內(nèi)部某相支路焊接不良或接觸不好；（3）電機繞組匝間短路或對地、相間短路；（4）接線錯誤。（5）主接線盒內(nèi)的連接螺栓個別沒有緊固或導線接觸面不干凈。4.3：電機缺相的原因有哪些？電源方面：（1）開關接觸不良；（2）變壓器或線路斷線；（3）保險熔斷。電機方面：（1）電機接線盒螺絲松動接觸不良；（2）內(nèi)部接線焊接不良；（3）電機繞組斷線。4.4：造成電機異常振動和聲音的原因有哪些？機械方面：（1）軸承潤滑不良，軸承磨損；（2）緊固螺釘松動；（3）電機內(nèi)有雜物（4）軸承室磨損（5）電機不同心。電磁方面：（1）電機過載運行；（2）三相電流不平衡；（3）缺相；（4）定子，轉子繞組發(fā)生短路故障；（

9、5）籠型轉子焊接部分開焊造成斷條。4.5：電機軸承過熱的原因有哪些？電機本身：（1）軸承內(nèi)外圈配合過緊；（2）零部件形位公差有問題，如機座、端蓋、軸等零件同軸度不好；（3）軸承選用不當；（4）軸承潤滑不良或軸承清洗不凈，潤滑脂內(nèi)有雜物；（5）軸電流。使用方面：（1） 機組安裝不當，如電機軸和所拖動的裝置的軸同軸度一合要求；（2）皮帶輪拉動過緊；（3）軸承維護不好，潤滑脂不足或超過使用期，發(fā)干變質。4.6：電機絕緣電阻低的原因有哪些？（1）繞組受潮或有水侵入；（2）繞組上積聚灰塵或油污；（3）絕緣老化；（4）電機引線或接線板絕緣破壞。4.7：電機軸電流:。電機的軸軸承座底座回路中的電流稱為軸電流

10、軸電流產(chǎn)生的原因：（1）磁場不對稱；（2）供電電流中有諧波；（3）制造、安裝不好，由于轉子偏心造成氣隙不勻。軸電流危害：使電機軸承表面或滾珠受到侵蝕，形成點狀微孔，使軸承運轉性能惡化，摩擦損耗和發(fā)熱增加，最終造成軸承燒毀。5.電機主要部件常見故障及解決方法5.1：軸承部分。為保證其使用壽命軸承要求定期潤滑，軸承加油要求：加油部位傳動端潤滑點1100g。非傳動端潤滑點2100g。加油周期自動注油系統(tǒng)P22344036972:每經(jīng)過3500h向每個潤滑點加油100g，若采用手動注油時按照每3500h分別向潤滑點1、2各加注100g。軸承故障主要表現(xiàn)在以下幾個方面a、電蝕現(xiàn)象表面可看見斑點在顯微鏡下

11、可觀察到斑點是由細小凹坑簇集而成進一步發(fā)展就可導致波紋狀表面。原因電流流經(jīng)軸承就會產(chǎn)生電火花從而溶融軌道表面。解決辦法通過調(diào)整接地電刷的壓力或采用絕緣軸承避免電流流動。b、剝離現(xiàn)象軌滾道表面被剝離表面發(fā)生剝離后非常粗糙。原因輾壓疲勞。剝離常常是因為過載而過早發(fā)生而過載是由不正確操作導致軸和軸承座精度太低安裝誤差異物侵入或生銹等引起。解決辦法，找出載荷過重的原因。檢查工作環(huán)境并且盡量采用承載能力大的軸承。增加潤滑油的粘度和改善潤滑系統(tǒng)以形成潤滑油膜。減小安裝誤差。c、變色現(xiàn)象軌道表面變色。原因過熱導致變色變質的潤滑油在表面沉積。解決辦法:涂一層有機溶劑后可以除去潤滑油中的沉積。用砂紙打磨都不能除

12、去的粗糙面就是生銹或是腐蝕如果能完全除去那就是過熱導致的回火變色。d、崩蝕現(xiàn)象崩蝕是因軸承粘住而發(fā)生裝配崩蝕造成的痕跡沿軸向此外崩蝕還可發(fā)生在滾子端面以及引導擋邊在回轉方向上軌道表面以及滾動接觸表面的劃痕。形成原因裝配和移動過程損壞徑向負荷太大以致接觸表面無法形成持續(xù)油膜或異物侵入預壓力太、大滾動體產(chǎn)生滑動或潤滑條件差。解決辦法改進裝配工藝。改進工作條件。正確預壓。選擇適當?shù)臐櫥瑒┖蜐櫥到y(tǒng)。改善密封效果。e、摩擦損傷和摩擦侵蝕現(xiàn)象摩擦表面生銹有紅色和微粒部分形成凹陷。摩擦侵蝕現(xiàn)象摩擦表面生銹有紅色和微粒部分形成凹陷。在軌道表面被作為摩擦腐蝕的凹坑相對滾動體是等距離形成的。形成原因振動載荷施加

13、在接觸的部件上就會產(chǎn)生較小振幅的震蕩潤滑劑會被擠出接觸面而且各部分蠕動量很大。軸承的振動角度很小。潤滑條件不好甚至無潤滑。脈動載荷。運動過程中的振動。振動軸安裝偏斜安裝誤差大配合太松。解決辦法a.內(nèi)圈與外圈應該獨立包裝好再運輸如果不能分開軸承應該施加預壓。b.當軸承用在振動場合中時應使用粘度較大的潤滑脂。c.換潤滑劑。d.調(diào)整軸與軸承孔。e.改善配合。f、刮痕現(xiàn)象表面粗糙并且有細小微粒粘著。原因滾動體在滾動中產(chǎn)生滑動而潤滑劑性能太差不能避免滑動。解決辦法選擇最佳潤滑油和潤滑系統(tǒng)使之能夠形成完整的油膜。使用附帶加壓裝置的潤滑劑。·采取諸如選擇較小徑向游隙和預壓的方式以避免滑動。g、生銹

14、和腐蝕現(xiàn)象軸承內(nèi)、外圈和滾動體表面生銹。有時候滾動體生銹位置是等間距的。原因軸承浸水或腐蝕性物質如酸性物質或空氣中的水分凝結到軸承上。包裝、存儲條件太差或是徒手搬運。解決辦法·改善密封效果。·定期檢查潤滑油。·小心搬運軸承。·當軸承很長時間不工作時就要考慮防銹。h,缺損和破裂現(xiàn)象軸承內(nèi)、外圈以及滾動體部分破損。原因較大固體異物侵入沖擊或過大載荷不適當?shù)陌徇\方式。5.2：碳刷部分碳刷，碳刷維護檢查周期是6個月。碳刷的檢查內(nèi)容有：1）正常運行狀態(tài)下的碳刷摩擦面的光潔度。2）檢查電刷高度，電刷剩余高度是新電刷高度的1/3，需要更換新的電刷，更換新的電刷必須是規(guī)

15、定的型號和尺寸。新電刷的安裝方法：將電刷磨出滑環(huán)面的弧度在電機外預磨以保證電刷與滑環(huán)的觸面積將電刷裝入刷握檢查電刷導向和運動。用砂紙帶包住滑環(huán)紙帶，寬度滑環(huán)寬度兩端余量約200mm按電機旋轉的方向將電刷按組排列預磨按電機旋轉方向拉紙帶。為加快預磨速度開始用粗纖維大砂粒的砂紙來粗磨然后用細砂紙進行精磨。粗磨兩個方向都可以磨精磨只能按上述3項分步來做。電刷接觸面不得少于80。磨完之后用軟布仔細擦凈刷面。用刷子小心刷掉磨掉的碎屑。用手指觸摸電刷以確認沒有異物。完成磨校之后仔細清除電刷刷件滑環(huán)和滑環(huán)組件表面碳粉。（已經(jīng)檢查并重新安裝到正確位置的電刷必須能在刷握里活動自如電刷不能咔噠喀噠響）。如有響聲取

16、下電刷檢查刷握，刷握是否緊固并檢查刷架盒的內(nèi)表面。底邊和滑環(huán)面之間的距離2.5mm。檢查壓桿看其是否正常起作用。檢查滑環(huán)。滑環(huán)在電接觸面正常運行時會留下電刷的刷痕，滑環(huán)的表面質量反映出電刷的運行特性，（注意在運行時間約500小時之后會出現(xiàn)小刷痕小刷痕不會影響到滑環(huán)的安全功能。）如果表面有燒結點，大面積燒傷或燒痕滑環(huán)徑向跳動超差必須重磨滑環(huán)，重新磨的滑環(huán)要求表面粗糙度要達到Rz10。如果出現(xiàn)小污點需按旋轉方向來重磨滑環(huán)。此磨具必須與滑環(huán)的實際彎曲面一致。盡可能不要磨掉光澤層光澤層可保證在現(xiàn)有的運狀態(tài)下接觸良好。磨削時要注意滑環(huán)最小直徑。如果初始直徑320mm最小直徑310mm注意當滑環(huán)直徑小于最

17、小直徑時必須更換滑環(huán)。1 碳刷冒火1）原因分析?；h(huán)和碳刷之間出現(xiàn)火花時，如果不及時處理，兩者在接觸過程中將會失去正常工作條件，發(fā)生環(huán)火，燒損碳刷及刷架，損傷滑環(huán)，造成一點接地故障。a.碳刷研磨不良，接觸面積過小，引起碳刷出現(xiàn)火花。b.碳刷牌號不符合規(guī)定或不同牌號碳刷使用在同一集電極上，引起碳刷出現(xiàn)火花。c.碳刷位置不能對準滑環(huán)圓周的法線方向，刷握距離高度不一，引起碳刷出現(xiàn)火花。d.刷架與集電環(huán)之間間隙不符合規(guī)定，引起碳刷出現(xiàn)火花。e.碳刷和引線、引線和端子之間發(fā)生連接松動，產(chǎn)生局部火花。f.碳刷磨損過度，引起碳刷出現(xiàn)火花。g.碳刷和刷握間隙不合適，使得火花隨負荷增大而增大。h.集電環(huán)表面磨損

18、不均、表面凹凸不平或機組振動過大，造成碳刷振動，導致接觸面積過小，引起碳刷出現(xiàn)火花。i.刷握彈簧失去彈性，彈簧壓力不均勻，引起碳刷冒火。2）處理方法。a.碳刷研磨不良。將碳刷調(diào)整和打磨，使接觸面增大，接觸面積應大于70%。b.碳刷牌號不符合規(guī)定或不同牌號碳刷使用在同一集電極上。更換制造廠家制定或試驗合格的同一型號碳刷在同一極上。c.刷架位置安裝不對，調(diào)整碳刷位置使得碳刷對準滑環(huán)圓周的法線方向，刷握距離高度一致。d.刷架與集電環(huán)之間間隙不符合規(guī)定。調(diào)整其間隙符合制造廠要求的34mm。e.碳刷和引線、引線和端子之間連接松動。對松動部分進行緊固。f.當碳刷磨損到極限線時 （短邊為15mm時） 應更換

19、。g.碳刷和刷握間隙不合適時，調(diào)整碳刷在刷握內(nèi)與四周間隙均在0.2mm即可。h.在機組檢修時，要監(jiān)督測量發(fā)電機滑環(huán)偏心度、表面光潔度，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。i.對失去彈性的彈簧進行更換，調(diào)整彈簧壓力，保持在廠家要求范圍內(nèi)。2 發(fā)電機碳刷溫度高1） 原因分析。碳刷正常運行溫度為5080（溫升40），電流分布整體平衡，每塊碳刷工作電流20100A。刷握彈簧壓力均勻，碳刷活動自如且無振動卡澀現(xiàn)象。碳刷與滑環(huán)運行中產(chǎn)生的熱量由通風系統(tǒng)帶走。如果碳刷變短，接觸電阻和附加電阻增大，刷握彈簧壓力減小，碳刷運行工況變差。當工作電流增加時，系統(tǒng)的平衡能力降低，使系統(tǒng)溫度升高，達到無法控制狀態(tài)。a.冷卻裝置故障，使碳

20、刷與滑環(huán)產(chǎn)生的熱量不能及時散出，導致碳刷和滑環(huán)溫度過高。b.勵磁系統(tǒng)過負荷使碳刷溫度高。c.碳刷與滑環(huán)接觸面過小造成溫度高。d.滑環(huán)風孔堵塞造成溫度高。e.碳刷本身質量問題引起溫度高。f.彈簧壓力過高，機械磨損產(chǎn)生的熱量將會增加，使得碳刷的溫度過高。2） 處理方法。a.由于冷卻裝置引起如進風口或風道堵塞，可先采用外部冷卻方式后，盡快疏通風道，進行疏通時不能讓風道產(chǎn)生短路或漏風。b.勵磁系統(tǒng)過負荷時立即調(diào)整勵磁系統(tǒng)電流。c.由于碳刷與滑環(huán)接觸面過小，將碳刷調(diào)整和打磨，使碳刷接觸面積應大于70%。d.由于滑環(huán)風孔堵，先采用壓縮空氣進行吹掃或用外部冷卻方式進行降溫，待停機后再組織疏通；停機后采用四氯

21、化碳清洗滑環(huán)。e.由于碳刷質量引起，應盡快更換新碳刷，新舊碳刷型號應一致。運行中更換，每極做好更換不超過3塊。f.由于彈簧壓力過高，調(diào)整碳刷與壓緊彈簧之間壓力至制造廠規(guī)定壓力范圍內(nèi)。各碳刷壓力差不大于10%。3 碳刷破損1） 原因分析。碳刷發(fā)生破損，使得碳刷和滑環(huán)接觸面積減小，分流量減小，容易引起碳刷過載。a.碳刷溫度高發(fā)生破損。b.碳刷未打磨好發(fā)生破損。c.機組振動大，碳刷有卡澀現(xiàn)象導致碳刷破損。d.碳刷質量差發(fā)生破損。2） 處理方法。a.碳刷溫度高發(fā)生破損，查找溫度高的原由并消除，將破損碳刷換下后，必須進行調(diào)整。b.碳刷未打磨好發(fā)生破損，如打磨時碳刷弧度小，應重新打磨，使碳刷在刷握內(nèi)活動自

22、如，無振動現(xiàn)象。c.由于機組振動大，碳刷有卡澀現(xiàn)象導致碳刷破損，應重新打磨和調(diào)整碳刷，使碳刷在刷握內(nèi)活動自如。d.碳刷質量差發(fā)生的破損，盡快更換，保證碳刷質量。4 碳刷跳動4.1） 原因分析。碳刷跳動使得碳刷磨損增大，磨損增大會使得產(chǎn)生碳粉，大量碳粉使得碳刷卡澀，也有可能造成碳刷發(fā)生崩角現(xiàn)象。a.滑環(huán)發(fā)生偏心或凹凸不平，引起碳刷跳動。b.由于碳刷有破裂細塊掉在刷握中，引起碳刷跳動。c.彈簧壓力不夠，引起碳刷跳動。d.刷握變形，引起碳刷跳動。4.2） 處理方法。a.由于滑環(huán)發(fā)生偏心或凹凸不平，引起碳刷跳動。在機組檢修時，要監(jiān)督測量發(fā)電機滑環(huán)偏心度、表面光潔度。b.由于碳刷有破裂細塊掉在刷握中，引

23、起碳刷跳動。要立即將破損的細碳刷塊清除，若破損嚴重，及時更換碳刷。c.彈簧壓力不夠，引起碳刷跳動。更換新彈簧夾。d.刷握變形，引起碳刷跳動。將碳刷更換。4.3 通過對發(fā)電機碳刷滑環(huán)常見故障原因分析，我們發(fā)現(xiàn)影響發(fā)電機滑環(huán)和碳刷安全穩(wěn)定運行的因素很多，為了能盡量減少故障的發(fā)生，保證設備安全穩(wěn)定的運行，提出幾點建議。4.3.1 檢修維護1） 機組停運后，對滑環(huán)和碳刷以及風道進行吹灰清掃，保證通風冷卻效果。2） 機組停運后，測量各碳刷壓簧壓力合格，保證壓簧壓力在制造廠家要求范圍內(nèi)，防止因為長期機械勞損和過熱，壓力變化使得碳刷分流不均。3） 機組大小修期間，對滑環(huán)偏心度、橢圓度、表面光潔度進行測量，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，防止碳刷產(chǎn)生跳動。4） 在機組大小修期間，對刷架和刷握進行，保證刷架和刷握間隙在廠家要求范圍內(nèi)。4.3.2 運行監(jiān)督1） 按照規(guī)定選用正確型號的碳刷，使所有碳刷型