基于振动监测系统的双馈发电机组轴电流故障分析.pdf
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1、2023No9(上)设备管理与维修诊断技术161基于振动监测系统的双馈发电机组轴电流故障分析季晓龙,赵芡莹(1.浙江运达风电股份有限公司,浙江杭州310012;2.杭州兴源环保设备有限公司,浙江杭州310058)摘要:针对双馈异步风力发电机组发电机轴电流引起的电腐蚀问题,分析故障现象和原因,采用振动图谱分析方法,通过分析发电机轴承振动有效值趋势图,频谱图的轴承故障调制现象的发展,从而判断故障严重程度,为精准维修提供依据。关键词:在线振动状态监测技术;双馈机组;图谱分析;轴电流;轴承中图分类号:TK83;TH133.331文献标识码:BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.
2、2023.09.650引言近年来,为实现“碳达峰”“碳中和”的政策目标,国家加大了新能源发展建设,随着我国风电装机容量的增加,风力发电机组的故障问题也逐渐显现出来。电机是风电设备的核心,目前风力发电机的故障主要集中在电机,而且大部分的电机故障是轴承失效,且由轴电流导致的轴承失效占比较高。如何保障发电机可靠运行,提高轴承使用寿命,已成为各个整机厂商以及电机供应商、轴承供应商重要的研究方向。轴电流引起的轴承损坏原因分析风力发电机组在运行时,变流器产生的共模及差模电压是发电机产生轴电流的主要原因。以滚动轴承为例,滚道上形成的搓板纹形损伤可以充分证明有较大的电流流过,产生搓板纹形损伤故障现象主要有两个
3、原因:(1)在轴承滚动体与滚道间,电流与润滑油中的残酸及水分,形成电化学腐蚀。由于滚动轴承的接触基本上是点接触,电流密度较大,这时会产生局部较大强度的电化学腐蚀。(2)滚动轴承过度的润滑,导致轴承内部形成的油膜不稳定,随着轴承转动忽大忽小,接触电阻也在变化,导致间歇放电,引起轴承滚道的电腐蚀。电腐蚀的存在会导致滚道逐渐产生不平滑的表面,进一步导致接触不良,会使滚道在几周时间内形成扩大损伤的搓板纹形损伤。以上两种相近结果但不同机理的损伤是同时发生的,原因是轴电流反复作用击穿油膜,导致间歇性电化学反应形成电腐蚀,从而对轴承造成损伤。2滚动轴承轴电流故障在振动信号中的表现2.1滚动轴承组成滚动轴承组
4、成部件有外圈、内圈、滚动体、保持架等。其中,外圈通常固定在轴承座上,内圈与轴颈相配合,并于轴颈一起旋转,滚动体的数量、大小和形状对滚动轴承的承载能力有着决定性作用,而保持架则是用来防止滚动体脱落的。2.2轴承故障特征频率由于长时间运行在速度和负载不断变化的工况下,随时间的增长,滚动轴承成为最易损坏的部件。造成滚动轴承故障的因素可分为外在因素和内在因素两大类,外在因素主要有设备加工尺寸偏差、安装和操作不当、润滑油脂使用不当、轴承油脂污染等,而内在因素主要集中在滚动轴承在运行中受应力、电腐蚀、化学腐蚀等。滚动轴承一旦发生故障,运行时滚动体每次接触到故障部位就会产生瞬时冲击响应,采集到的振动信号时域
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