风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究
引言
近年来随着环境的污染, 作为新能源风力发电将被广泛的运用于各个行业, 风力发电场一般均在比较偏远的地带, 在恶劣的环境下, 对于风力发电机组的复杂多变的故障问题以及难以统一信号的监测技术难题, 从风力发电机故障较多的地方入手, 在依据不同监测下的数据为切入点, 分析风力发电机组在发电过程中常出现的问题, 对于风力发电机的监测和故障技术问题更深入的研究。
一、风力发电机组的故障特点
风力发电场的的位置大多为一些偏远地区和高山上, 恶劣的自然环境、风速多变以及外部载荷的不稳定长期影响对于风力发电机组内部的部件很容易引起故障。而风发电机组的故障一般都是主要有齿轮箱、发电机、变频器三部分的故障。我们主要是对于风力发电机组中发电机部分做主要的研究, 风力发电机组的发电机一般故障有发电机轴承过热、发电机运行时的振动过大以及发电机机身的温度过高等方面的故障。经过长时间的研究发现, 造成以上故障的主要原因是轴承损坏、定子绕组的绝缘损坏以及转子的平衡问题等原因。对于不同的故障问题以及部件应采用相适应的处理方法, 是对其进行最有效的状态监测和故障诊断的有效措施。
二、状态监测与故障诊断的系统的基本结构
风力发电机组的监测与故障诊断依赖于现代化计算机技术以及电气技术的有效结合, 计算机的控制系统可将信号的采集、监测、分析等融合为一个一站式的监测系统。通过对风力发电机组的温度、振动以及压力的数值与标准数值进行对比分析, 能够有效的掌握发电机组的运行状况, 同时可以根据数据的分析对风力发电机组出现的故障并提出相应的解决措施。风力发电机组的监测与故障的诊断系统的工作模式主要是对信息的收集--信息的处理--信息的分析--判断信息的准确性--诊断的结果以及相应的措施。对于信息的处理和收集是基于前期对发电机组安装或进行周期性的检测, 在检测设备对于检测到的信号传输给计算机控制系统对于信息进行分析, 从而得出相应的结果。由始至终都有计算机对信息进行分析和处理。
三、风力发电机的检测诊断技术
3.1直驱式风力发电机
直驱式风力发电机, 是一种由风力直接驱动发电机, 亦称无齿轮风力发动机, 这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式, 免去齿轮箱这一传统部件。由于齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机中属易过载和过早损坏率较高的部件, 因此, 没有齿轮箱的直驱式风力发动机, 具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点。
直驱型风力发电机组没有齿轮箱, 低速风轮直接与发电机相连接, 各种有害冲击载荷也全部由发电机系统承受, 对发电机要求很高。同时, 为了提高发电效率, 发电机的极数非常大, 通常在100极左右, 发电机的结构变得非常复杂, 体积庞大, 需要进行整机吊装维护。且永磁材料及稀土的使用增加了一些不确定因素。
3.2发电机
发电机是风力发电机机组的核心零部件。发电机的功能是将有风力带带动风叶旋转的机械能转化为电能的, 发电机的正常运行是保障风能转化为电能的基础。发电机长期处于电磁交互的环境下, 从而造成发电的故障主要有发电机运行的振动过大、发电机过热以及定子线圈短路等多样问题。根据发电机的常出现故障以及故障问题的总结, 对于发电机故障的诊断方法是基于定子与转子的电流、电压信号以及输出功率的状态。通过定子电流信号的分析可将发电机的故障进行识别从而快速判断出故障。
3.3叶片
叶片是风力发电机组中一个必不可少的组成部分, 它就想鸟儿的翅膀带动其飞行, 它是带动发电机运动的主要部分。一个叶片的长度一般在40米左右, 体积较大一般都是纤维增强复合材料, 一旦发生故障不仅会对发电造成影响同时也会对发电机组带来不可估计的损伤。叶片常年在外线风吹日晒更有些地区的环境恶劣对于叶片的表面会有一定的腐蚀, 甚至有些部分还伴随一些裂缝。对于叶片的故障主要是对其进行受力的分析, 基于叶片在故障的运行效果与正常时的运行是完全不同的, 我们对叶片的检测主要是利用光纤的光栅传感器对叶片的应力应变的变化范围进行分析。分析的结果从而得出叶片的运行状态, 光纤光栅传感器在恶劣环境中的运用是比较适合的。这也是选用它的主要原因。
结语
风力发电机组的检测以及故障诊断是通过计算机系统、电气系统、控制系统等多个系统的融合的人工智能的结晶, 在我国众多的风力发电场可整合到一个监控系统中, 在一个监测系统中可检测到全国各地的发电厂是否在正常的运行。我们要收集故障的数据根据不同地区不同条件研发出适合当地环境条件下发电的发电机组部件, 有效的从根本上解决故障的发生提高零部件的使用寿命增加发电的周期, 同时要结合先进技术来提高监测技术的精度, 对故障的发生可以及时应对。更大程度的提高我国对于发电机组的监测和故障诊断技术。
摘要：随着新能源的不断发展, 风能发电是目前较为环保的有绿色的发电方式。由于风力发电的设备处在各种环境中, 风力发电机发生故障已经是习以为常, 在恶劣的环境下对于故障的维修也是比较困难的, 风力发电机组状态的监测和故障的诊断一直以来就是一个技术难题, 能够对风力发电机组状态的实时监测能够及时的发现潜在的故障, 最小的降低造成的损失;从而对于风力发电机组的故障能够提供有效的数据参考, 对于故障可以更快的处理。因此降低风力发电机组的故障需要很大程度突破风力发电机的监测和故障诊断技术。
关键词：风力发电,新能源,发电机
参考文献
[1] 葛苁.风力发电机状态监测及故障诊断技术分析[J].电源技术应用
[2] 吴娜, 孙丽玲, 杨普.风力机状态监测与故障诊断技术研究[J].华北水利水电学院学报
点击下载文档文档为doc格式