直流變槳電機(jī)常見(jiàn)故障分析及主動(dòng)維護(hù)技術(shù)方案
2019-11-21 北京合信銳風(fēng)新能源有限公司
李金龍(技術(shù)部部長(zhǎng))
在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中,直流變槳系統(tǒng)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),可以利用直流備電進(jìn)行緊急順槳,提供高可靠性緊急停機(jī)保護(hù),得到了不少變槳系統(tǒng)廠家的青睞。在早期的1.5MW風(fēng)力機(jī)組中,LUST變槳(MOOG)、SSB變槳、能建變槳均采用直流變槳電機(jī)。隨著運(yùn)行年限的增加,諸多風(fēng)電場(chǎng)直流變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障頻發(fā)問(wèn)題,給運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)很多不便,增加了運(yùn)維成本。下面結(jié)合我公司變槳系統(tǒng)主動(dòng)維護(hù)案例經(jīng)驗(yàn),介紹直流變槳電機(jī)維護(hù)注意事項(xiàng):
1、直流變槳系統(tǒng)原理介紹
直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱(chēng)為定子,定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng),由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子,其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐,所以通常又稱(chēng)為電樞,由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。
圖1-1:直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖
直流電動(dòng)機(jī)的工作原理就是靠換向器配合電刷的換向作用,使之從電刷端引入的直流電動(dòng)勢(shì),在電樞線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì),從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩。
2、直流電機(jī)常見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題
?。?)換向器打火
正常情況下電刷與換向器之間為“滑觸”結(jié)構(gòu),在換相時(shí)會(huì)產(chǎn)生輕微電火花,不會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生危害。如果換向器表面嚴(yán)重磨損,電刷磨損形成嚴(yán)重積碳,刷握壓力異常,電刷位置不在物理中行線上等異常狀態(tài)時(shí),將引起嚴(yán)重電火花,造成換向器進(jìn)一步損壞,嚴(yán)重情況下引起換向器絕緣擊穿損壞,造成整個(gè)電機(jī)損壞。
圖2-1:換向器放電示意圖
?。?)電樞繞組擊穿
電樞繞組、勵(lì)磁繞發(fā)生繞組短路擊穿,繞組燒毀故障。通過(guò)對(duì)電機(jī)拆機(jī)發(fā)現(xiàn),這種繞組燒毀情況,一般由于電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載高溫,引起繞組絕緣層損壞。電機(jī)過(guò)載原因包括電磁剎車(chē)不能正常打開(kāi),變槳系統(tǒng)機(jī)械卡死等故障。
圖2-2:勵(lì)磁繞組絕緣擊穿圖
?。?)其他故障
在變槳系統(tǒng)中報(bào)出速度比較、速度超限故障,一般為測(cè)速電機(jī)或測(cè)速編碼器損壞,測(cè)速電機(jī)與測(cè)速編碼器器都是高精度電子器件,運(yùn)行中需要注意對(duì)harting插頭,以及編碼器密封圈進(jìn)行緊固與檢查,保證接觸可靠。同時(shí)要定期更換測(cè)速電機(jī)碳刷。
圖2-3:變槳測(cè)速電機(jī)
3、直流電機(jī)主動(dòng)維護(hù)內(nèi)容
根據(jù)直流電機(jī)的特性,對(duì)其進(jìn)行主動(dòng)維護(hù)顯得尤為重要。下面分享一下直流電機(jī)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)的要點(diǎn):
?。?)將變槳電機(jī)外殼與主旋編處做標(biāo)記線,便于維護(hù)完成后安裝。對(duì)編碼器haring頭進(jìn)行緊固。
圖3-1:haring頭及編碼器緊固檢查
?。?)對(duì)變槳電機(jī)電樞,勵(lì)磁繞組進(jìn)行絕緣測(cè)試,保證絕緣大于50MΩ以上,利用直流電阻測(cè)試儀測(cè)量繞組直流電阻值,并記錄。利用萬(wàn)用表測(cè)量PT100測(cè)溫電阻阻值(20℃下阻值為108Ω左右)。測(cè)試PTC熱敏電阻阻值在180Ω-200Ω之間(不同型號(hào)熱敏電阻可能略有不同,根據(jù)實(shí)際阻值記錄判斷)。
?。?)換向器進(jìn)行清潔維護(hù),維護(hù)工具中盡量使用大布、棉簽、小刷,在清潔過(guò)程中要戴好口罩,防止粉末進(jìn)入呼吸道,在進(jìn)行碳粉清理時(shí)一定要注意換向器小溝內(nèi)、軸承內(nèi)的清理,在清理過(guò)程中需要使用無(wú)水乙醇輔助。在對(duì)碳刷進(jìn)行維護(hù)時(shí)需測(cè)量碳刷磨損程度,如果出現(xiàn)磨損嚴(yán)重、存在灼痕的需要立即更換。
圖3-2:換向器維護(hù)清潔
?。?)維護(hù)過(guò)程中拍照留存,在內(nèi)側(cè)合適位置做好標(biāo)記(例如機(jī)位號(hào)+槳葉號(hào))在下次維護(hù)中做好對(duì)比。維護(hù)結(jié)束后,按照原拆卸步驟倒退安裝好電機(jī),并用萬(wàn)用表測(cè)量線路與變槳電氣原理圖紙相符合后,可按上電要求進(jìn)行上電,再做手動(dòng)變槳測(cè)試,觀察變槳方向和速度是否正常。