發(fā)布時間：2019-07-18 19:55

【摘要】：對國內(nèi)外風(fēng)電機組失效模式和可靠性研究進展進行分析,對風(fēng)電機組增速齒輪箱、軸承、發(fā)電機、葉片和潤滑系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件失效模式、失效原因及其檢測方法進行歸納總結(jié);分析了風(fēng)電機組可靠性研究的常用方法和可靠性研究現(xiàn)狀,給出了提高風(fēng)電機組可靠性的研究重點、研究方法和措施。結(jié)合工程需求和研究現(xiàn)狀,對風(fēng)電機組可靠性研究趨勢進行了分析,提出風(fēng)電機組智能健康管理技術(shù)路線,該技術(shù)對降低風(fēng)場運行維護成本和提高風(fēng)電機組運行安全性具有重要意義。
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圖片說明： 了可靠性研究現(xiàn)狀，并給出了風(fēng)電機組可靠性研究的發(fā)展趨勢和相應(yīng)的技術(shù)路線，以及有待進一步研究的關(guān)鍵科學(xué)問題。１風(fēng)電機組基本結(jié)構(gòu)風(fēng)電機組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的重要裝備。根據(jù)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)及其在氣流中的位置，風(fēng)電機組主要有兩種類型：水平軸風(fēng)電機組（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌａｘｉｓｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ，，ＨＡＷＴ）和垂直軸風(fēng)電機組（ｖｅｒｔｉ－ｃａｌａｘｉｓｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ，ＶＡＷＴ）。研究表明，ＨＡＷＴ比ＶＡＷＴ可靠［４］，被廣泛運用于各種機型，其典型結(jié)構(gòu)如圖１所示。依據(jù)風(fēng)電機組各部分在整個風(fēng)機系統(tǒng)中所起的作用和安裝位置，風(fēng)電機組可以被分成轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、齒輪箱系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、塔筒系統(tǒng)、其他機械系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)六大系統(tǒng)。圖１典型雙饋式風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ現(xiàn)有風(fēng)機多采用交流多相發(fā)電機，包括鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機（ｓｑｕｉｒｒｅｌｃａｇｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＳＣＩＧ）、繞線式感應(yīng)發(fā)電機（ｗｏｕｎｄｒｏｔｏｒｉｎｄｕｃ－ｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＷＲＩＧ）、雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機（ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＦＩＧ）、永磁式同步發(fā)電機（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎ－ｅｒａｔｏｒ，ＰＭＳＧ）、電勵磁同步發(fā)電機（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＥＥＳＧ）。不同制造商生產(chǎn)的同功率風(fēng)機選用的發(fā)電機類型不同，同一制造商生產(chǎn)的不同功率風(fēng)機采用的發(fā)電機也不同。海上風(fēng)電機組一
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圖片說明： ｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎ－ｅｒａｔｏｒ，ＰＭＳＧ）、電勵磁同步發(fā)電機（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙｅｘｃｉｔｅｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＥＥＳＧ）。不同制造商生產(chǎn)的同功率風(fēng)機選用的發(fā)電機類型不同，同一制造商生產(chǎn)的不同功率風(fēng)機采用的發(fā)電機也不同。海上風(fēng)電機組一般比陸上風(fēng)電機組容量大很多，葉片更長，多采用兩級行星一級平行軸的功率傳遞形式，比陸上風(fēng)電機組可靠性要求更嚴(yán)格。２風(fēng)電機組失效模式風(fēng)電機組的失效頻率與風(fēng)機類型、工作環(huán)境密切相關(guān)，圖２所示同一種風(fēng)機工作在海上和陸地時不同的失效率情況［５］�？梢钥闯鲫P(guān)鍵與重要（以下簡稱“關(guān)重”）零部件的失效率要高于其他零部件，而同種零部件工作在海上比在陸地上更易失效。圖２風(fēng)電機組零部件失效率Ｆｉｇ．２Ｆａｉｌｕｒｅｒａｔｅｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ對于風(fēng)電機組傳動系統(tǒng)，齒輪箱、發(fā)電機、葉片等關(guān)重零部件的失效率較高。齒輪箱的失效主要由齒輪、軸承的失效引起；發(fā)電機失效主要由軸承失效所致。風(fēng)電機組關(guān)重零部件的失效模式、失效原因和檢測方法見表１［６］。２．１齒輪箱系統(tǒng)失效模式風(fēng)電齒輪箱中任何一個零部件的失效都會產(chǎn)生較高的維修費用和因停機而帶來的巨大經(jīng)濟損失，對于海上風(fēng)電機組表現(xiàn)得更加明顯。齒輪箱最常見的失效形式有軸承失效、齒輪疲勞、磨損、斷裂失效、潤滑不足等。圖３所示為齒輪箱軸承的三種失效模式，其中疲勞失效較常見。齒輪箱中連接前箱體、齒圈和中箱體的螺栓也時有失效，主要是因為低速級一般為斜齒輪，再加上隨機風(fēng)載作用，箱體承受較大軸向力，而這些力全部作用在均布的螺栓上，受力不均
【作者單位】： 重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室;中船重工(重慶)海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司;
【基金】：重慶市重點產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新專項(cstc2015zdcyztzx70012,cstc2015zdcy-ztzx70010) 重慶市研究生科研創(chuàng)新項目(CYB16024)
【分類號】：TM315

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本文編號：2516037