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风力发电机组故障及失效分析方法

2013-10-18 16:23来源:北极星电力网关键词:风力发电机组风电塔架北京国际风能展收藏点赞

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另外一个方面就是安装维护不当,这在托架方面有这样的一些先例,有这样的一些问题,就是它在安装维护的过程中,是不是按照这个要求进行的拧紧,维护的过程中是不是也是做到了。比如螺栓拧的不均匀,这个风险就会比较大,如果说都拧的比较大,大的不多也行,但是就怕拧的不均匀,很有可能,本来分三次来施工,它一次就施工完了,有可能拧的后面的时候,前面的螺栓已经松动了。

另外,塔架如果失效,它也是可能和现场的风况有关系,所以通常需要对现场的风况进行分析。如果它是来一阵大风就倒,可能会重点关注它的事故前一段时间的风况,如果它还存在疲劳的这些问题,或者曾经承受过大载荷,也会导致它存在隐患。所以,风况分析也会存在一段时间。包括它的风频分布,湍流的,风向的,以及其他的。

除了这些原因以外,塔架可能还会有一些其他的失效的可能,比如说有一个风轮叶片结冰以后,它的模式会发生改变,这样会影响机组的整合。还有主要部件的更换,这有可能也会导致这个机组的特性发生改变。这个在我们国内还是比较突出的,因为通常原始设计都是经过比较严密的认证,但是使用过程中,通常会更换一些部件,特别是像如果更换叶片,或者更改塔架的高度,这样对它的基础的载荷其实有很大的影响。

综合整个这些方面的分析结构,最后我们能够把整个塔架失效的原因去把它鉴定出来。另外对传动面的故障分析,我们这儿是提出来一个就是在故障诊断的话,今天也有一些介绍,整个故障诊断的研究也是很多,包括一些诊断的设备也都已经有很丰富的应用经验了。但是,我们这儿提出来,在故障分析的时候,除了现场的故障诊断和测试,还应该结合一些仿真模型,帮助我们做整个事故的分析。比如在传动链来说,这个就是一个很好的例子,我们可以通过构建高精度的仿真模型,确定机组的固有模态,进行现场的测试,获取机组的振动数据,利用仿真的计算和样机测试,确定机组的振动来源,振动机组的位置,采取有效的措施。现场测试通常能够发现它的问题,但是有可能不能找到它的根本原因在那儿,以及它的改进方向在那儿。这样通过这样的仿真模型,通过分析手段,我们辅助它做这样的一个故障分析。

这是一个传动链故障分析的例子,我们在样机中测试得到主轴的一个共振频率28.5赫兹,在软件中构建高精度的数字模型,它的能量分布主要是分布在叶片、主轴、齿轮箱的位置,很好的验证了在28.21赫兹左右主轴会有这样的一个共振的现象。这样的话,我们就可以有针对性的做改进措施。最后在软件中的高精度模型进行载荷计算,仿真的时候,可以发现在20几秒的时候,确实会出现这样一个大的载荷的波动,这样我们可以知道由于此齿轮箱的频率激发的。

通过仿真我们也观察到这样一个振动现象,利用数字模型尝试不同的解决方案,有针对性的解决这个问题。对于叶片失效,我们也是根据前面的分析流程给出了主要的分析内容,具体实施的时候会根据实际项目去做这个方案的一个定制。主要包含这些方面,对叶片现在可能主要有两方面的问题,一个是在设计分析的工作可能是有所欠缺,在国内,另外就是它的工艺和质量的控制方面,因为对于叶片来说,这个影响是比较大的,包括施工人员,工厂加工人员的能力和素质,往往也会影响到叶片的质量。

最后我想提到的就是说,通过失效分析,最终的目的是使失效尽量不要发生,所以,防患于未然,我们觉得比事后失效更重要,因为一旦出现事故,不管怎么样都会有经济损失,并且会产生责任纠纷,这样对各方都是不利的。我们防患于未然,可以把这个工作做在前期,比如我们加强设计制造过程中的质量控制,我们在项目初期的时候进行更为细致的工作,包括对特定厂址的评估,做这样的一些工作。另外就是加强风电场运维的管理,通过这些图形使失效减少到更小。当然,另外由于我们的认识不够,导致失效,可能需要我们积累一定的经验,再去解决。谢谢大家!

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