唐泽容 张铁峰 晏关忠

【摘  要】  本文描述风力发电机冷却器在风场出现的故障，进行原因分析，制定针对性的防范措施。

【关键词】风力发电机 冷却器 风机 故障 扇叶 原因 措施

0 引言

风力发电机是风电机组的关键部件之一。目前，国内功率2.5MW及以下双馈风力发电机为主要机型，大多采用空空冷却方式，电机主要结构为主体+冷却器。冷却器的风机与扇叶一起转动， 将外部较低温度的环境空气与内部热空气（电机内部发热）进行热交换达到冷却发电机本体的效果，一般采用离心式和轴流风机，顶驱风机加速内部热空气循环，轴向风机将热空气带走。

从风场反馈的风力发电机故障来看，冷却器故障率为发电机故障为15%，占有重要的成分。尤其是风机出现故障，轻者引起发电机短时过热;重者出现风机烧毁、停机断电，造成经济损失和影响声誉。

1 主要故障

统计风场的风力发电机的冷却器故障主要有四类：①风机烧毁②空气开关跳闸③叶片脱落、刮蹭、断裂④轴承故障、异音。

2 原因分析

2.1 风机烧毁

① 空开单相接线处有发黑痕迹。测量线路发现，此相已经断路，缺相烧毁风机。

无论在风机起动还运行过程中，缺相都会引起线路过电流，直至烧毁风机。

缺相引起的原因有以下几种：供电回路中接触不良，接触电阻大，在电压相同的情况下，此相电流大，在接触处热量集中直到烧断。机械损伤，造成线路断裂。线路中绝缘老化。

② 运行一段时间后轴承润滑油失效，造成轴承润滑不良，直至抱死，引起电流过大，烧毁风机。

③ 振动大，引起扇叶螺丝松动，扇叶剐蹭，甚至卡死，引起电流过大，直至烧毁风机。

2.2 空气开关跳闸

空气开关是一种电流超过额定电流就会自动断开的开关，对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。引起空开跳闸可能的原因如下：

① 空开进出线接线不牢固，造成接线处电流大。

② 空开与风机线路匹配不合理。

③ 风机线端子压接不牢固，造成线路电流大。

④ 线路中绝缘防护不到位，造成接地故障。

⑤ 风机轴承润滑不良，转动不灵活，导致线路过流。

⑥ 扇叶剐蹭，增加负载，导致线路过流。

2.3 叶片脱落、刮蹭、断裂

① 振动大，螺丝紧固力不够，扇叶紧固螺丝松动。

② 扇叶紧固螺丝安装未到位（有浮钉）或过紧、个别扇叶断裂、偏离。

2.4 轴承故障

① 风机轴承润滑油失效，运行中出现异音，甚至抱死。

② 振动大，损伤轴承零部件。

除以上故障外，还有冷却器与本体连接螺栓断裂情况，究其原因有：振动大，螺栓松动，螺栓紧固应力集中，造成部分螺栓过紧，引起振动大，受力断裂。

3防范措施

根据现场反馈的故障现象来看，严重故障有电机烧毁、轴承故障、扇叶断裂等。造成故障的原因有缺相、轴承润滑油失效、振动大等。可以从细节着手、做好零配件的选型、安装、检查、测试，现场维护工作，减少故障发生，制定防范措施，降低故障的发生。

3.1组装

① 冷却器厂家安装扇叶时，螺栓定点调节做好、科学紧固，防止偏心造成剐蹭故障;使用防松螺栓，定力矩等措施，运行中防止出现扇叶断裂、脱落等故障。

② 冷却器安装前，检查扇叶是否有剐蹭、异常声响、转动不灵活等异常现象。

③ 检查处理风机线所经路线接触物体表面的毛刺，不光滑表面，尤其是倒角处，连接过渡区域，可能在发电机运行中因振动摩擦损伤绝缘层，造成漏电、断相的故障。

④ 剪线要留余量，考虑热胀冷缩、现场振动，防止引起线过紧，造成接线松动、断裂的故障。

⑤ 风机接线端子制作：剪齐，装好，压实，防止出现虚接隐患。

⑥ 连接接线盒端子连接必须牢固可靠，不能有虚接，松动问题，防止运行中出现过流、断相故障。

3.2测试

发电机组装完成后，在测试阶段可验证零部件和组装的质量。

① 测量风机绝缘电阻，排查线路与机座间是否存在绝缘击穿故障，排查相与地线接错的问题。

② 在辅助接线盒出线端测量风机绕组直流电阻，超过要求值，查看电阻高的线路是否存在线路松动、接线不牢固、压接不牢固等质量隐患。

③ 查看风机铭牌，接电源线。送电，查看风机转向与标识一致，在扇叶端观察是否为吸风，有无扇叶剐蹭现象。监听风机声音，有无异常声响。测量连接处是否有振动大的问题。

④ 测量起动波形（记录起动电流、起动时间），稳定运行电流（三相电流是否平衡，出现平衡度超出要求，查明原因）;根据测量的电流选择配置合适的空气开关，避免起动跳闸和运行中跳闸的故障。

3.3风场安装

① 按照要求同轴度安装、调节齿轮箱与发电机，测试机组运行振动情况，减少振动引起的零部件松动引起的故障发生率。

② 辅助接线盒内风机引出线端UVW与风场电源线按UVW顺序依次连接，检查接线牢固后，送电查看风机转向是否与标识一致，运行中注意电机绕组温度，是否有异常现象。

③ 给风机安装缺相保护器，可以避免因缺相引起的风机烧毁故障。

④ 积累现场经验，进行定期维护，风机润滑油失效前更换风机。

此外，风机轴承使用高效轴承润滑油，可以降低轴承故障。发电机组装后测量各零部件的振动高幅值是否出现在电机运行频率区间，若运行转速范围内出现共振现象，改制结构。测量各部位容易出现故障的振动情况，排查原因，降低振动引起的故障。

4结束语

产品质量在实际使用中才能验证是否达到要求，从零配件、材料的选用、组装、测试、安装、调试、维护各个环节做到精细，才能共同保证产品的质量和使用寿命。

【參考文献】

1.才家刚著，电机试验手册，中国电力出版社

2.才家刚著，电机试验技术及设备手册.机械工业出版社