齒輪油泵故障分析及排除方法

PAGEPAGE34齒輪油泵故障分析及排除方法

齒輪油泵是通過(guò)一對(duì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同的漸開(kāi)線齒輪的相互滾動(dòng)嚙合，將油箱內(nèi)的低壓油升至能做功的高壓油的重要部件。是把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的動(dòng)力裝置。

1、油泵內(nèi)部零件磨損

油泵內(nèi)部零件磨損會(huì)造成內(nèi)漏。其中浮動(dòng)軸套與齒輪端面之間泄漏面積大，是造成內(nèi)漏的主要部位。這部分漏損量占全部?jī)?nèi)漏的50%~70%左右。磨損內(nèi)漏的齒輪泵其容積效率下降，油泵輸出功率大大低于輸入功率。其損耗全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽虼藭?huì)引起油泵過(guò)熱。若將結(jié)合平面壓緊，因工作時(shí)浮動(dòng)軸套會(huì)有少量運(yùn)動(dòng)而造成磨損，結(jié)果使農(nóng)具提升緩慢或不能提升，這樣的浮動(dòng)軸套必須更換或修理。

2、油泵殼體的磨損

主要是浮動(dòng)軸套孔的磨損（齒輪軸與軸套的正常間隙是0.09~0.175mm，最大不得超過(guò)0.20mm）。齒輪工作受壓力油的作用，齒輪尖部靠近油泵殼體，磨損泵體的低壓腔部分。另一種磨損是殼體內(nèi)工作面成圓周似的磨損，這種磨損主要是添加的油液不凈所致，所以必須添加沒(méi)有雜質(zhì)的油液。3、油封磨損，膠封老化

卸荷片的橡膠油封老化變質(zhì)，失去彈性，對(duì)高壓油腔和低壓油腔失去了密封隔離作用，會(huì)產(chǎn)生高壓油腔的油壓往低壓油腔，稱(chēng)為“內(nèi)漏”，它降低了油泵的工作壓力和流量。

4、機(jī)油泵供油量不足或無(wú)油壓現(xiàn)象：工作裝置提升緩慢，提升時(shí)發(fā)抖或不能提升；油箱或油管內(nèi)有氣泡；提升時(shí)液壓系統(tǒng)發(fā)出“唧、唧”聲音；輕負(fù)荷時(shí)能提升，重負(fù)荷時(shí)不能提升伸縮舞臺(tái)

故障原因：

（1）液壓油箱油面過(guò)低；

（2）沒(méi)按季節(jié)使用液壓油；

（3）進(jìn)油管被臟物嚴(yán)重堵塞；

（4）油泵主動(dòng)齒輪油封損壞，空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)；

（5）油泵進(jìn)、出油口接頭或彎接頭“O”形密封圈損壞，彎接頭的緊固螺栓或進(jìn)、出油管螺母未上緊，空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)；

（6）油泵內(nèi)漏，密封圈老化；

（7）油泵端面或主、從動(dòng)齒輪軸套端面磨損或刮傷，兩軸套端面不平度超差；

（8）油泵內(nèi)部零件裝配錯(cuò)誤造成內(nèi)漏；

（9）“左旋”裝“右旋”油泵，造成沖壞骨架油封；

（10）液壓油過(guò)臟。

排除方法：

（1）根據(jù)季節(jié)添加或更換符合要求牌號(hào)的機(jī)油至規(guī)定油面處。取出油管內(nèi)的異物，上緊接頭處的螺栓或螺母；

（2）更換老化或損壞的骨架油封或“O”形密封膠圈；

（3）更換磨損的齒輪油泵或油泵軸套，磨損輕微時(shí)在平板上將端面磨平整。其不平度允許誤差0.03mm；上軸套端面低于泵體上平面（正常值低于2.5~2.6mm），如超差時(shí)應(yīng)在下軸套加0.1~0.2mm銅片來(lái)補(bǔ)償，安裝時(shí)則應(yīng)套在后軸套上裝入；

（4）卸荷片和密封環(huán)必須裝在進(jìn)油腔，兩軸套才能保持平衡。卸荷片密封環(huán)應(yīng)具有0.5mm的預(yù)壓量；

（5）導(dǎo)向鋼絲彈力應(yīng)能同時(shí)將上、下軸套朝從動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn)一微小角度，使主、從動(dòng)齒輪兩個(gè)軸套的加工平面緊密貼合；

（6）軸套上的卸荷槽必須裝在低壓腔一側(cè)，以消除齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生有害的閉死容積；

（7）壓入自緊油封前，應(yīng)在其表面涂一層潤(rùn)滑油，還要注意將阻油邊緣朝向前蓋，不能裝反；

（8）“右旋”泵不能裝在“左旋”機(jī)上，否則會(huì)沖壞骨架油封；

（9）在裝泵蓋前，須向泵殼內(nèi)倒入少量機(jī)油，并用手轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合齒輪；

（10）在裝好油泵蓋未擰緊螺栓之前，應(yīng)檢查泵蓋和泵體之間的間隙，是否在0.3~0.6mm之間，若間隙過(guò)小，應(yīng)更換大密封圈和卸壓件。液壓油泵裝好后，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活無(wú)卡滯現(xiàn)象。齒輪油檢測(cè)油液監(jiān)測(cè)技術(shù)內(nèi)容:將采集到的設(shè)備潤(rùn)滑油或工作介質(zhì)樣品,利用光、電、磁學(xué)等手段,分析其理化指標(biāo)、檢測(cè)所攜帶的磨損和污染物顆粒,從而獲得機(jī)器的潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)的信息,定性和定量地描述設(shè)備的磨損狀態(tài),找出誘發(fā)因素,評(píng)價(jià)機(jī)器的工況和預(yù)測(cè)其故障,并確定故障部位、原因和類(lèi)型.

主要物理性能指標(biāo).:粘度、粘度指數(shù)、水份、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)和傾點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)、不溶物、斑點(diǎn)測(cè)試、抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、抗磨性和極壓性能

主要化學(xué)性能指標(biāo):總酸值、總堿值、防腐性、防銹性、所化安定性和添加劑元素分析.

常見(jiàn)的理化分析概念、方法和目的.

(1)粘度

基本概念:粘度是流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度,用于衡量油品在特定溫度下

抵抗流動(dòng)的能力.

檢測(cè)方法:用毛細(xì)管粘度計(jì)來(lái)測(cè)定油品的運(yùn)動(dòng)粘度.GB/T265、ASTMD445

檢測(cè)目的:油品牌號(hào)劃分的主要依據(jù)

油品選擇的主要依據(jù)

油品劣化的重要報(bào)警指標(biāo)

可判斷用油的正確性

(2)水含量

基本概念:是指油中含水量的百分?jǐn)?shù)(游離水、乳化水、溶解水)

檢測(cè)方法:測(cè)定采用蒸餾法;GB/T260、ASTMD95

檢測(cè)目的:水分破壞油膜,降低潤(rùn)滑性,加劇摩擦付部件的磨損,能夠與油品起反應(yīng),形成酸、膠質(zhì)和油泥水能析出油中的添加劑,降低油品的使用性能,低溫時(shí)使油品流動(dòng)性變差,腐蝕、銹蝕設(shè)備的金屬材料

(3)閃點(diǎn)

基本概念:油品在規(guī)定加熱條件下逸出蒸氣的最低瞬間閃火溫度.

檢測(cè)方法:ASTMD92GB/T267

檢測(cè)目的:閃點(diǎn)可以用來(lái)判斷油品餾分組成的輕重;閃點(diǎn)是油品的安全指標(biāo);

閃點(diǎn)可以檢測(cè)潤(rùn)滑油中混入的輕質(zhì)燃料油.

(4)總酸值

基本概念:中和1g試樣中全部酸性組分所需要的酸量,并換算為等當(dāng)量的酸量,以mgKOH/g表示.

檢測(cè)方法:顏色指示劑法和電位滴定法.

GB/T7304、ASTMD664

檢測(cè)目的:判斷基礎(chǔ)油的精制程度;

成品油中酸性添加劑的量度;

油品使用過(guò)程中氧化變質(zhì)的重要判別指標(biāo).

(5)總堿值

基本概念:中和1g試樣中全部堿性組分所需要的酸量,并換算為等當(dāng)量的堿量,以mgKOH/g表示.

檢測(cè)方法:高氯酸電位滴定法SH/T0251-1993、ASTMD2896

檢測(cè)目的:能反映內(nèi)燃機(jī)油中堿性的清凈分散添加劑的多少.

監(jiān)測(cè)堿性添加劑防油品氧化的能力

對(duì)新油總堿值的檢測(cè)

(6)污染度分析

基本概念:檢測(cè)油中污染雜質(zhì)顆粒的尺寸、數(shù)量及分布.

檢測(cè)方法:自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法(遮光法)

NAS1638、ISO4406

檢測(cè)目的:能定量檢測(cè)潤(rùn)滑油中的污染顆粒的數(shù)量和污染等級(jí);

對(duì)于精密的液壓系統(tǒng),固體顆粒污染將加劇控制元件的磨損;

對(duì)于透平系統(tǒng),固體顆粒污染將加劇軸承等部件的磨損

(7)光譜元素分析

基本概念:檢測(cè)在用油中磨損金屬、污染元素以及添加劑元素的含量.

檢測(cè)方法:ASTMD6595發(fā)射光譜法(顆粒尺寸<10um)

檢測(cè)目的:磨損金屬根據(jù)磨損金屬的成分和含量趨勢(shì),判斷設(shè)備有關(guān)部件的磨損情況;

污染元素判斷油品污染程度和原因;

添加劑元素判斷設(shè)備在用油添加劑損耗度.

(8)鐵譜磨損分析

基本概念:檢測(cè)在用油中磨損顆粒的形狀、成分、大小和數(shù)量

檢測(cè)方法:APTC/QTD-D01磁場(chǎng)沉積、顯微鏡分析判斷.

檢測(cè)目的:對(duì)磨損顆粒形狀的分析,判斷設(shè)備的異常磨損類(lèi)型;

對(duì)磨損顆粒大小和數(shù)的分析,判斷設(shè)備的異常磨損程度;

對(duì)磨損顆粒成分的分析,判斷設(shè)備的異常磨損部位由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來(lái)越大，為了吸收更多能量，輪轂高度和葉輪直徑隨著增高，相對(duì)的也增加了被雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，雷擊成了自然界中對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行危害最大的一種災(zāi)害。雷電釋放的巨大能量會(huì)造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片損壞、發(fā)電機(jī)絕緣擊穿、控制元器件燒毀等。我國(guó)沿海地區(qū)地形復(fù)雜，雷暴日較多，應(yīng)充分重視雷擊給風(fēng)力風(fēng)電機(jī)組和運(yùn)行人員帶來(lái)的巨大威脅。

1雷電的形成

空中的塵埃、冰晶等物質(zhì)在大氣運(yùn)動(dòng)中劇烈摩擦生電以及云塊切割磁力線，在云層上下層分別形成了帶正負(fù)電荷的帶電中心，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中當(dāng)異性帶電中心之間的空氣被其強(qiáng)大的電場(chǎng)擊穿時(shí)，就形成放電。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行帶來(lái)危害的主要是云地放電，帶負(fù)電荷的云層向下靠近地面時(shí)，地面的凸出物、金屬等會(huì)被感應(yīng)出正電荷，隨著電場(chǎng)的逐步增強(qiáng)，雷云向下形成下行先導(dǎo)，地面的物體形成向上閃流，云和大地之間的電位差達(dá)到一定程度（25—30kV/cm）時(shí)，即發(fā)生猛烈對(duì)地放電。

2雷電的主要特點(diǎn)

1、沖擊電流大：其電流高達(dá)幾萬(wàn)-幾十萬(wàn)安培；

2、時(shí)間短：雷擊分為三個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電、余光放電，整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)60微秒；

3、雷電流變化梯度大：雷電流變化梯度大，有的可達(dá)10千安/微秒；

4、沖擊電壓高強(qiáng)大的電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)，其感應(yīng)電壓可高達(dá)上億伏。通常雷擊有三種形式，直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷。

3雷電的破壞

設(shè)備遭雷擊受損通常有四種情況，一是直接遭受雷擊而損壞；二是雷電脈沖沿著與設(shè)備相連的信號(hào)線、電源線或其他金屬管線侵入使設(shè)備受損；三是設(shè)備接地體在雷擊時(shí)產(chǎn)生瞬間高電位形成地電位“反擊”而損壞；四是設(shè)備安裝的方法或安裝位置不當(dāng)，受雷電在空間分布的電場(chǎng)、磁場(chǎng)影響而損壞。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片高度較高，葉片成了最易受直接雷擊的部件，其他部件遭感應(yīng)雷和球形雷破壞的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最昂貴的部件之一，大部分雷擊事故只損壞葉片的葉尖部分，少量的毀損壞整個(gè)葉片。雷擊造成葉片損壞主要有兩個(gè)方面：一方面是雷電擊中葉尖后，釋放大量能量，強(qiáng)大的雷電流使葉尖結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度急驟升高，水分受熱汽化膨脹，從而產(chǎn)生很大的機(jī)械力，造成葉尖結(jié)構(gòu)爆裂破壞，嚴(yán)重時(shí)使整個(gè)葉片開(kāi)裂。另一方面雷擊造成的巨大聲波，對(duì)葉片結(jié)構(gòu)造成沖擊破壞。還有一點(diǎn)值得關(guān)注的是雷擊一般是擊中葉片上翼面。

經(jīng)過(guò)對(duì)雷擊特點(diǎn)的研究分析，提出以下幾點(diǎn)經(jīng)濟(jì)可靠的綜合性防雷措施：

4.1利用新材料防雷電

針對(duì)雷電對(duì)設(shè)備的破壞特性，試驗(yàn)證明降低被擊物體結(jié)構(gòu)內(nèi)部阻抗，對(duì)地形成通路就可以免遭雷擊破壞。根據(jù)這一特性，在葉片上翼面復(fù)合材料中加入具有良好導(dǎo)電性能和比重輕的碳纖維，并在葉尖部位裝一個(gè)接閃器，通過(guò)電纜與葉片法蘭連接，再由輪轂通過(guò)塔架內(nèi)的接地線接入地網(wǎng)形成雷電通道(如果通道中轉(zhuǎn)動(dòng)部分導(dǎo)電性能不能達(dá)到導(dǎo)電要求，可以加裝導(dǎo)電滑環(huán)解決)。當(dāng)雷電擊中葉片時(shí)，強(qiáng)大的雷電流通過(guò)雷電通道瀉入大地，達(dá)到避雷效果，而不致使對(duì)葉片及其他設(shè)備造成損壞。這樣實(shí)際上葉片成了引雷針，將周?chē)睦纂娨齺?lái)并提前放電，因此應(yīng)特別注意雷電通道阻抗要非常小，連接導(dǎo)線要有足夠?qū)щ娊孛婕傲己玫膶?dǎo)電性，接地網(wǎng)一定要保證盡量小的阻抗值。

4.2利用避雷網(wǎng)防雷電

將風(fēng)場(chǎng)內(nèi)所有建筑工程基礎(chǔ)和地樁間利用導(dǎo)電截面積足夠的金屬導(dǎo)體連接為一體形成可靠的具有低電阻接地網(wǎng)，接地電阻越小越好。由于對(duì)地電阻小，強(qiáng)大的雷電流能夠迅速散流到大地，使設(shè)備不受強(qiáng)電流、高電壓沖擊，對(duì)被保護(hù)設(shè)備起到很好的防護(hù)效果。

4.3利用避雷器防雷電

避雷器又稱(chēng)電涌保護(hù)器，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電力電纜和通訊控制線線路上安裝避雷器，就能把因雷電感應(yīng)而竄入電力電纜線、信號(hào)傳輸線的高電壓限制在一定范圍內(nèi)，保證設(shè)備不被擊穿而達(dá)到防雷效果。另外，因?yàn)橥ㄓ嵼^脆弱、抗干擾能力較差，為避免雷電帶來(lái)影響，建議風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與風(fēng)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊聯(lián)系使用光纖傳輸。

4.4利用新技術(shù)監(jiān)測(cè)雷電

在葉片上嵌置光導(dǎo)纖維，加上綜合配套的軟件，對(duì)葉片的載荷、溫度、潛在斷裂及破壞、雷電打擊等起到連續(xù)不間斷的全天候監(jiān)測(cè)，并提供適時(shí)的預(yù)警或維修警告，而無(wú)需停機(jī)檢查，對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)行優(yōu)化運(yùn)營(yíng)與使用，以提高運(yùn)行的可靠性和延長(zhǎng)葉片壽命。

總之，雷電能量非常巨大，雷擊方式是復(fù)雜的，采用合理適當(dāng)?shù)姆览状胧┲荒軠p少損失，只有更多新技術(shù)的突破和應(yīng)用才能對(duì)雷電進(jìn)行完全防護(hù)并加以利用。

一、直擊雷防護(hù)

該風(fēng)機(jī)主體高度約80米，葉片長(zhǎng)度約40米，即風(fēng)機(jī)最高點(diǎn)高度約為120米，且大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于空曠地帶，較孤立。風(fēng)機(jī)的高度加上所處特殊的環(huán)境，造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)在雷雨天氣時(shí)極易遭受直擊雷。

國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)防雷過(guò)電壓保護(hù)的防護(hù)區(qū)域劃分為：LPZ0區(qū)（LPZ0A、LPZ0B），LPZ1區(qū)，LPZ2區(qū)。

在金屬塔架接地良好的情況下，葉片、機(jī)艙的外部（包括機(jī)艙）、塔架外部（包括塔架）、箱式變壓器應(yīng)屬于LPZ0區(qū)，這些部位是遭受直擊雷（繞雷）或不遭受直擊雷但電磁場(chǎng)沒(méi)有衰減的部位。機(jī)艙內(nèi)、塔架內(nèi)的設(shè)備應(yīng)屬于LPZ1區(qū)，這其中包括電纜、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等。塔架內(nèi)電氣柜中的設(shè)備，特別是屏蔽較好的弱電部分應(yīng)屬于LPZ2。

對(duì)與現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的LPZ0區(qū)防雷過(guò)電壓保護(hù)裝置進(jìn)行分析后，在LPZ0區(qū)內(nèi)，直擊雷的防護(hù)在沒(méi)有技術(shù)突破的前提下仍然沿用傳統(tǒng)的富蘭克林避雷方法：利用自身的高度使雷云下的電場(chǎng)發(fā)生畸變，從而將雷電吸引，以自身代替被保護(hù)物受雷擊，以達(dá)到保護(hù)避雷的目。這就要求風(fēng)機(jī)的葉片的制作及其材料提出很高的要求，即葉片必須能夠承受足夠大的電流，并且在葉片上添加導(dǎo)電性能良好、自身重量輕的類(lèi)似于碳纖維的材料，用單獨(dú)的線纜將葉片與塔身連接在一起，為雷電流泄放提供一個(gè)良好的通道。

機(jī)艙主機(jī)架除了與葉片相連，還連接機(jī)艙頂上避雷棒，與葉片位于相反的方向，估計(jì)該避雷棒用作為保護(hù)風(fēng)速計(jì)和風(fēng)標(biāo)免受雷擊。

根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用性質(zhì)及其重要性，參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》50057-94（2000版）關(guān)于建筑物的防雷分類(lèi)，可以將風(fēng)力發(fā)電機(jī)劃分為二類(lèi)防雷建筑。二類(lèi)防雷建筑對(duì)應(yīng)的滾球半徑為45米，根據(jù)電氣—幾何模型

hr=10·I0.65

hr——雷閃的最后閃絡(luò)距離（擊距），即滾球半徑

I——與hr對(duì)應(yīng)的得到保護(hù)的最小雷電流幅值（KA），即比該電流小的雷電流可能擊到被保護(hù)的空間。當(dāng)hr=45米時(shí)，I=10.1KA，即在選用滾球半徑為45米時(shí)，當(dāng)雷電流大于10.1KA時(shí)，雷電閃擊就會(huì)擊在接閃器上；當(dāng)雷電流小于10.1KA時(shí)，會(huì)發(fā)生繞機(jī)，即雷電可能擊在被保護(hù)物上，而不是接閃器上；如果被保護(hù)物自身的高度超過(guò)45米時(shí)，還會(huì)發(fā)生側(cè)擊，即發(fā)生雷電時(shí)，閃擊可能擊在塔身上（塔身高約80米）。根據(jù)莫斯科燈塔觀測(cè)到的雷擊，有多次時(shí)擊在燈塔下方的，即發(fā)生了側(cè)擊。同時(shí)，較大的高度使得上行雷的概率增大。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔身較高，使得積雨云下端與葉片的距離接近，大氣電場(chǎng)強(qiáng)度突增，導(dǎo)致發(fā)生局部的空氣擊穿而產(chǎn)生向上發(fā)展的流光，終至出現(xiàn)上行先導(dǎo)。

關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的雷擊概率，可以參照《高層建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》提供的一個(gè)估算的經(jīng)驗(yàn)公式。它是根據(jù)美國(guó)、波蘭、日本、瑞典對(duì)特高層建筑的觀察記錄，得出的經(jīng)驗(yàn)公式：N=3×10-5H2

H的單位為m，適用于1KL=10.由此可以估算出，在1KL=30的地區(qū)（上海接近此數(shù)），100m高的建筑，每年大約遭受1次雷擊。從這個(gè)公式中可以揭示出一個(gè)規(guī)律，即高層建筑雷擊概率與其高度的平方成正比。

以上直擊雷的防護(hù)是建立在一個(gè)有良好接地體的基礎(chǔ)上的，參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94及《微波站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》YD2011-93相關(guān)條款，風(fēng)力發(fā)電機(jī)防雷接地電阻不能小于5Ω。

二、風(fēng)輪、機(jī)艙、水平軸、尾舵和塔身的等電位連接

機(jī)艙外殼應(yīng)采用鋼板制成，作為承受直擊雷的載體，按照GB50057-94的要求，鋼板厚度必須大于4mm，在機(jī)艙的上方安裝幾支避雷短針，防止雷電發(fā)生繞擊和側(cè)擊時(shí)，穿透機(jī)艙，對(duì)機(jī)艙內(nèi)設(shè)備造成損壞。如果機(jī)艙外殼為復(fù)合材料時(shí)，應(yīng)在機(jī)艙外面敷設(shè)金屬網(wǎng)格，兼作接閃器和屏蔽之用。網(wǎng)孔宜為30cm×30cm，鋼絲直徑不宜小于2.5mm。必要情況下，需通過(guò)屏蔽計(jì)算，加大金屬網(wǎng)格的密度和鐵絲的直徑。初步估算，對(duì)于0.25/100μs的雷電流，應(yīng)不小于40db,各網(wǎng)格連接處應(yīng)焊接以保證電氣連接。

風(fēng)輪與機(jī)艙間、機(jī)艙與塔柱間、尾舵與水平軸間應(yīng)通過(guò)鉚接、焊接或螺栓連接等方法做可靠電氣連接，也可以通過(guò)單獨(dú)的多股塑銅線（截面不小于16mm2），各連接過(guò)度電阻盡量小，一般不大于0.03Ω。

以上各部件連接為一個(gè)電氣的整體，使之遭受雷擊時(shí)，能有一個(gè)快速的通道沿塔身引入接地裝置。

三、電磁屏蔽

由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)為高聳塔式結(jié)構(gòu)，非常緊湊，發(fā)電機(jī)、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)都靠近塔壁，無(wú)論風(fēng)輪、機(jī)艙、水平軸、還是尾舵受到雷擊，機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)及控制系統(tǒng)等設(shè)備可能受到機(jī)艙的高電位反擊，在電源和控制回路沿塔筒引下過(guò)程中，也可能受到反擊。

對(duì)發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁系統(tǒng)，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)、通信和信號(hào)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都應(yīng)安裝相應(yīng)的過(guò)電壓保護(hù)裝置。

電力和信息回路由機(jī)艙到地面并網(wǎng)柜、變流器、塔底控制柜處應(yīng)采取屏蔽電纜外，還應(yīng)穿入接地鐵管，使反擊率降低。各回路應(yīng)在柜內(nèi)安裝相應(yīng)防雷裝置，這樣DBSGP（分流、均壓、屏蔽、接地）系統(tǒng)在各節(jié)點(diǎn)層層設(shè)防。

各電氣柜采用金屬薄板制作，可以有效地防止電磁脈沖干擾，在電源控制系統(tǒng)的輸入端，處于暫態(tài)過(guò)電壓防護(hù)的目的，采用壓敏電阻或暫態(tài)抑制二極管等保護(hù)設(shè)備與屏蔽系統(tǒng)連接，每個(gè)電控柜用不小于16mm2的多股塑銅線與接地端子連接。

四、機(jī)艙內(nèi)各種柜的防護(hù)：

各種柜內(nèi)的進(jìn)線、出線處必須按照雷電防護(hù)區(qū)域的劃分，通過(guò)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑物信息系統(tǒng)的重要性和使用性質(zhì)確定雷電防護(hù)等級(jí)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以定為B級(jí)防護(hù)。在被保護(hù)的設(shè)備處加裝三級(jí)浪涌保護(hù)器。第一級(jí)采用開(kāi)關(guān)型的電涌保護(hù)器，第二級(jí)和第三級(jí)采用限壓型的電涌保護(hù)器。且各參數(shù)必須符合規(guī)范要求的最小值，即一級(jí)標(biāo)稱(chēng)放電電流In≥15KA（10/350μs）或In≥60KA（8/20μs），二級(jí)標(biāo)稱(chēng)放電電流In≥40KA，三級(jí)標(biāo)稱(chēng)放電電流In≥20KA。

對(duì)于690V/380V的風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電線路，為防止沿低壓電源侵入的浪涌過(guò)電壓損壞用電設(shè)備，供電回路建議采用TN-S供電方式。

1、變槳控制柜：變槳控制柜位于風(fēng)機(jī)頂端，雷雨天氣時(shí)容易遭受直擊雷，所以柜里電源線3x400vac/20A，300vdc/6A，24vdc（b）/10A，230vac（b）/2A等用電設(shè)備進(jìn)線前端應(yīng)安裝相應(yīng)的三相交流避雷器（imax：100KA）、單項(xiàng)交流避雷器（imax：100KA）和24V直流電源避雷器（In：5KA）。

2、機(jī)艙到變槳柜通訊線采用雙絞線通訊，雙絞線兩端在進(jìn)入設(shè)備前應(yīng)安裝信號(hào)避雷器。雙絞線必須穿金屬管敷設(shè)或采用屏蔽雙絞線，且金屬管或屏蔽層兩頭接地。

3、機(jī)艙控制室：機(jī)艙控制室位于風(fēng)機(jī)頂端，雷雨天氣時(shí)極易遭受直擊雷，里面的開(kāi)關(guān)電源送到變漿控制柜內(nèi)的出線端230vac（b）à300vdc/6A（變槳控制柜），開(kāi)關(guān)電源230vac（b）à24vdc（b）/10A（變槳控制柜）直流電源必須安裝電源浪涌保護(hù)器（In：5KA），開(kāi)關(guān)電源UPS230vacà24vdc（c）/10的24伏電源處安裝24V直流電源避雷器（In：5KA）。從塔底控制室到機(jī)艙控制室的Ups進(jìn)線端（機(jī)艙控制室）安裝電源避雷器（Imax：100KA）。

以上設(shè)備處必須安裝能承受通過(guò)一級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)的電源浪涌避雷器。

塔底設(shè)備柜的防護(hù)

1、UPS230vac塔底控制室到機(jī)艙控制室的ups輸出端（塔底控制室）加裝電源避雷器（In：40KA）

2、變流器到機(jī)艙發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的出線端和進(jìn)線端分別加裝通過(guò)二級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器（In：40KA）和通過(guò)一級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器（Imax：100KA）

3、并網(wǎng)柜到發(fā)電機(jī)定子之間的出線端和進(jìn)線端分別加裝通過(guò)二級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器（In：40KA）和通過(guò)一級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器（Imax：100KA）

4、各機(jī)柜的二次儀表線路應(yīng)加裝相應(yīng)的電源避雷器（In：20KA）。

以上線纜建議采用穿金屬管走線或者采用鎧裝電纜，金屬管或鎧裝電纜必須在進(jìn)入設(shè)備柜之前接地。電源避雷器的接地宜和風(fēng)機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)體連接在一起。

以上防護(hù)采用三級(jí)防護(hù)的原則，在易遭受直擊雷的部位加裝通過(guò)一級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器，在艙底的設(shè)備柜內(nèi)加裝通過(guò)二級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器，在弱點(diǎn)設(shè)備的電源處還應(yīng)加裝通過(guò)三級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的電源避雷器，使設(shè)備得到充分的保護(hù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理及原理圖

現(xiàn)代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理就是通過(guò)葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)距(風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量),通過(guò)主軸傳動(dòng)鏈,經(jīng)過(guò)齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后,通過(guò)勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并入電網(wǎng).如果超過(guò)發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài),通過(guò)變流器向電網(wǎng)饋電.

最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網(wǎng)風(fēng)機(jī).最初的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能隨風(fēng)變化時(shí)有時(shí)無(wú),電壓和頻率不穩(wěn)定,沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.為了解決這些問(wèn)題,現(xiàn)代風(fēng)機(jī)增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車(chē)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等.

齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速(1500千瓦的風(fēng)機(jī)通常為12-22轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分).同時(shí)也使得發(fā)電機(jī)易于控制,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向.要知道,1500千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度.

風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件的,機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn),隨時(shí)偏航對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向;風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn),以便產(chǎn)生動(dòng)力扭距.對(duì)變槳矩風(fēng)機(jī),組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn),以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距.在停機(jī)時(shí),葉片要順槳,以便形成阻尼剎車(chē).

早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩(同時(shí)作為阻尼、停機(jī)、剎車(chē)等狀態(tài)下使用),現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距.

就1500千瓦風(fēng)機(jī)而言,一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動(dòng)啟動(dòng),在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后,隨著風(fēng)速的增加,一直控制