風機技術(shù)培訓-發(fā)電機部分

1、一、雙饋異步發(fā)電機的發(fā)電原理；二、同步發(fā)電機的發(fā)電原理；三、我廠風機發(fā)電機的類型及巡檢、維護要點；四、本廠發(fā)電機常見故障發(fā)生的原因及處理方法。獨立運行風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機獨立運行風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機直流發(fā)電機直流發(fā)電機交流發(fā)電機交流發(fā)電機電容自勵異步發(fā)電機電容自勵異步發(fā)電機并網(wǎng)運行風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機并網(wǎng)運行風力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機同步發(fā)電機同步發(fā)電機異步發(fā)電機異步發(fā)電機雙饋異步發(fā)電機雙饋異步發(fā)電機低速交流發(fā)電機低速交流發(fā)電機無刷雙饋異步發(fā)電機無刷雙饋異步發(fā)電機交流整流子發(fā)電機交流整流子發(fā)電機高壓同步發(fā)電機高壓同步發(fā)電機一、異步發(fā)電機： 1、籠鼠式異步發(fā)電機 特點：應用于早期的風力發(fā)電機，

2、離網(wǎng)型的小型發(fā)電機，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，成本低。 并網(wǎng)運行時，轉(zhuǎn)速必須超過同步轉(zhuǎn)速，在風速較小的時候效率很差。一般做成大小兩個發(fā)電機，或者改變定子繞組以改變同步轉(zhuǎn)速，按照風速段轉(zhuǎn)換。 2、繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機 特點：轉(zhuǎn)子繞組外接電阻，在風速變化的時候，改變外接電阻的大小以控制輸出的功率。風速大的時候多余的能量可以消耗在轉(zhuǎn)子電阻上。3、雙饋異步發(fā)電機 特點：使用雙饋變頻器對轉(zhuǎn)子進行交流勵磁，隨著轉(zhuǎn)子物理轉(zhuǎn)速的變化，改變交流勵磁的交流電的頻率，幅值，相序以及相位，以使定子輸出的電壓幅值和電流頻率保持恒定，同時可以向電網(wǎng)輸出感性或容性的無功。二、同步發(fā)電機1、永磁同步發(fā)電機特點：轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，結(jié)

3、構(gòu)簡單，不易損壞和維護方便，容量可以做到很大。轉(zhuǎn)子可以做成很多級，這樣可以使其同步轉(zhuǎn)速降低，配合全功率變流器，在低風速的時候也可以發(fā)電。一般用于海上風機。2、直流勵磁同步發(fā)電機特點：現(xiàn)在的水力和火力發(fā)電機組使用的形式，轉(zhuǎn)子由直流勵磁，改變勵磁電流的大小，可以調(diào)節(jié)輸出的功率大小和因數(shù)。 雙饋異步風力發(fā)電機（DFIG，Double Fed Induction Generator）是一種繞線式感應發(fā)電機，是變速恒頻風力發(fā)電機組的核心部件，也是風力發(fā)電機組國產(chǎn)化的關(guān)鍵部件之一。該雙饋異步風力發(fā)電機主要由電機本體和冷卻系統(tǒng)兩大部分組成。電機本體由定子、轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷

4、三種結(jié)構(gòu)。 雙饋異步發(fā)電機的定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過變頻器與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按運行要求由變頻器自動調(diào)節(jié)，機組可以在不同的轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)恒頻發(fā)電，滿足用電負載和并網(wǎng)的要求。由于采用了交流勵磁，發(fā)電機和電力系統(tǒng)構(gòu)成了柔性連接，即可以根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)勵磁電流，精確的調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電壓，使其能滿足要求。 雙饋感應發(fā)電機由定子繞組直連定頻三相電網(wǎng)的繞線型感應發(fā)電機和安裝在轉(zhuǎn)子繞組上的雙向背靠背IGBT電壓源變流器組成。 “雙饋”的含義是定子電壓由電網(wǎng)提供，轉(zhuǎn)子電壓由變流器提供。該系統(tǒng)允許在限定的大范圍內(nèi)變速運行。通過注入變流器的轉(zhuǎn)子電流，變流器

5、對機械頻率和電頻率之差進行補償。在正常運行和故障期間，發(fā)電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)由變流器及其控制器管理。變流器由兩部分組成：轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器，它們是彼此獨立控制的。電力電子變流器的主要原理是轉(zhuǎn)子側(cè)變流器通過控制轉(zhuǎn)子電流分量控制有功功率和無功功率，而電網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線電壓并確保變流器運行在統(tǒng)一功率因數(shù)（即零無功功率）。 功率是饋入轉(zhuǎn)子還是從轉(zhuǎn)子提取取決于傳動鏈的運行條件：在超同步狀態(tài)，功率從轉(zhuǎn)子通過變流器饋入電網(wǎng)；而在欠同步狀態(tài)，功率反方向傳送。在兩種情況（超同步和欠同步）下，定子都向電網(wǎng)饋電。 1、同步發(fā)電機的工作原理轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的、同步發(fā)電機的工作原理轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的,其其中裝設(shè)的轉(zhuǎn)子勵磁繞

6、組線圈兩端與兩個彼此中裝設(shè)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組線圈兩端與兩個彼此絕緣的滑環(huán)連接絕緣的滑環(huán)連接,外界是通過壓在滑環(huán)上的電外界是通過壓在滑環(huán)上的電刷將直流電送給勵磁繞組的刷將直流電送給勵磁繞組的,當轉(zhuǎn)子勵磁繞組當轉(zhuǎn)子勵磁繞組得電后得電后,就會產(chǎn)生磁場就會產(chǎn)生磁場,有有N極極S極。極。 2、當轉(zhuǎn)子在原動機的帶動下旋轉(zhuǎn)時、當轉(zhuǎn)子在原動機的帶動下旋轉(zhuǎn)時,三相定三相定子電樞繞組就處在旋轉(zhuǎn)磁場中切割磁力線而子電樞繞組就處在旋轉(zhuǎn)磁場中切割磁力線而感應電勢感應電勢,輸出端接入負荷輸出端接入負荷,發(fā)電機就會向負載發(fā)電機就會向負載供電供電 1.發(fā)電機電氣檢查發(fā)電機電氣檢查 1.1.目測發(fā)電機定轉(zhuǎn)子接線盒處動力電纜，確保無

7、摩擦、破皮、老化現(xiàn)象，確保目測發(fā)電機定轉(zhuǎn)子接線盒處動力電纜，確保無摩擦、破皮、老化現(xiàn)象，確保葛蘭緊固，如果松動進行緊固。葛蘭緊固，如果松動進行緊固。 如果電纜有問題，及時拿絕緣膠帶、填充膠、熱縮如果電纜有問題，及時拿絕緣膠帶、填充膠、熱縮管等加以防護，必要時更換電纜管等加以防護，必要時更換電纜 1.2檢查定轉(zhuǎn)子接線盒內(nèi)電纜端子是否有松動跡象，如有松動需及時緊固，緊固檢查定轉(zhuǎn)子接線盒內(nèi)電纜端子是否有松動跡象，如有松動需及時緊固，緊固力矩值參考附件十八。清除接線盒內(nèi)雜物或灰塵，保證端子與接線盒內(nèi)壁絕對絕緣力矩值參考附件十八。清除接線盒內(nèi)雜物或灰塵，保證端子與接線盒內(nèi)壁絕對絕緣; 1.3. 發(fā)電機控

8、制信號接線盒需仔細檢查，首先觀察是否有端子松動或表皮老化發(fā)電機控制信號接線盒需仔細檢查，首先觀察是否有端子松動或表皮老化等跡象，如有需及時更換，保證發(fā)電機內(nèi)部的一些監(jiān)控信號端子不會出現(xiàn)虛接的現(xiàn)等跡象，如有需及時更換，保證發(fā)電機內(nèi)部的一些監(jiān)控信號端子不會出現(xiàn)虛接的現(xiàn)象，保證機組高效運行的穩(wěn)定性和安全性象，保證機組高效運行的穩(wěn)定性和安全性; 1.4. 檢查發(fā)電機各項監(jiān)控功能是否正常行使，如發(fā)電機主軸前端和后端軸溫監(jiān)控、定子三相繞組溫度監(jiān)控、發(fā)電機震動監(jiān)控等功能是否正常，觀察發(fā)電機轉(zhuǎn)動時是否有異音; 注意事項：轉(zhuǎn)子接線盒到NCC320控制柜的三相動力電纜帶有網(wǎng)狀屏蔽層，該屏蔽層在葛蘭頭處需要接地，接

9、地電阻0-0.3; 1.5. 檢查定轉(zhuǎn)子接線盒處動力電纜與發(fā)電機接觸處： 目測電纜有無摩擦、破皮、老化現(xiàn)象 ,如有問題，需及時處理; 1.6. 發(fā)電機編碼器安裝及通訊電纜固定情況手動晃動編碼器本體，確保緊固無晃動、扳手或螺絲刀檢查外殼螺栓是否緊固。檢查編碼器到變頻器的通訊電纜，有松動的需要加以固定，電纜護套破皮的需要及時處理或更換，同時做好相關(guān)記錄。1.7 發(fā)電機碳刷的檢查與更換 發(fā)電機碳刷屬于易磨損件，磨損嚴重的碳刷對發(fā)電機集電環(huán)存在著很大的安全隱患，因此及時檢查發(fā)電機碳刷的磨損情況并更換磨損嚴重的碳刷是非常必要的。檢查與更換發(fā)電機碳刷的步驟：注意：機組投運之日開始計算，一周后進行第一次檢查

10、， 每個維護期檢查一次。（1） 拆下發(fā)電機后部集電環(huán)室觀察窗蓋板，不同品牌發(fā)電機觀察窗蓋板安裝形式可能不同，需區(qū)別對待;（2） 發(fā)電機的碳刷固定方式有兩種，一種是用壓指彈簧壓緊，另一種是恒壓力刷架，以保證碳刷與集電環(huán)接觸良好，如圖 9-1 所示。檢查碳刷時，首先要將壓指彈簧按圖示方向向下掰開(注意上面的要反方向向上推開)，然后將碳刷從刷握中抽出，用卡尺測量碳刷長度，如碳刷長度小于原始長度的 1/3，碳刷需要更換，一般情況下，碳刷的更換周期為 6 個月;注： 發(fā)電機碳刷初始長度為100mm，接地碳刷長度為64mm（艾琳主碳刷長100，接地碳刷長55） 1.8觀察碳刷摩擦面是否有明顯的溝痕（正常情

11、況下摩擦面光滑潔凈），如有，需進一步檢查集電環(huán)相應滑道是否存在磨損，毛刺；檢查碳刷是否存在裂紋，如有，需更換新的碳刷；檢查碳刷是否有明顯的坑點，如有，需更換，并檢查集電環(huán)相應滑道是否有灼傷、點蝕等損傷。 1.9 碳刷的更換 新碳刷必須是規(guī)定的型號和尺寸 1、 將碳刷磨出集電環(huán)面的弧度（在電機外預磨），以保證碳刷與集電環(huán)的接觸面積; 新碳刷圓弧研磨應與滑環(huán)圓弧相符，讓其接觸良好，碳刷與集電環(huán)的接觸面積不得小于電刷面積的 80%。研磨時用玻璃砂紙，勿用金鋼沙；或者碳刷換好后，讓發(fā)電機在低功率區(qū)運轉(zhuǎn)八小時后再正常運行。 2、磨完之后，用軟布仔細擦凈刷面，然后用刷子小心刷掉磨下的碎屑。用手指觸摸碳刷，

12、以確認沒有異物； 3、將磨好的碳刷一次放入刷盒并將接線端子緊固； 4、重新蓋好集電環(huán)室觀察窗蓋板，用螺栓固定，注意密封膠皮一定要裝好。2.發(fā)電機集電環(huán)的檢查與維護（1） 按照 9.3 中 13 的操作步驟將下部四個碳刷全部抽出；（2） 緩慢轉(zhuǎn)動發(fā)電機觀察集電環(huán)表面是否有劃痕、點蝕、 電灼傷、碳粉堆積等現(xiàn)象在發(fā)電機使用過程中，每三個月需清理集電環(huán)室。拆下集電環(huán)罩兩端側(cè)板及底蓋板，將底蓋板上的粉塵收集并清掃干凈。如果集電環(huán)表面上有塵埃或油污時，用清洗劑清理干凈。每三個月需擰下泄水孔螺釘，排出發(fā)電機內(nèi)部的冷凝水;（3） 轉(zhuǎn)子 K、 L、 M 相、 PE 接線柱固定螺母， 力矩扳手或套筒緊固轉(zhuǎn)子 K、

13、 L、 M 相及PE 接線柱固定螺母，確保無松動,力矩值參考附件十八;（4） 發(fā)電機排碳筒的緊固檢查發(fā)電機集電環(huán)室下部排碳筒是否松動，如松動，用一字螺絲刀加以緊固； 是否有碳粉燒灼痕跡，如果需要，請及時更換排碳管。（5） 碳粉過濾器的清理 發(fā)電機使用過程中，每三個月需要清理碳粉收集盒內(nèi)的碳粉， 打開發(fā)電機底部的碳粉過濾器，取出內(nèi)部的碳粉過濾網(wǎng)，用吸塵器或濕抹布清理濾網(wǎng)和過濾器內(nèi)部的碳粉， 每一年需要更換碳粉收集盒內(nèi)濾網(wǎng)。2.檢查發(fā)電機潤滑為保證發(fā)電機軸承的使用壽命，要定期對發(fā)電機軸承進行潤滑。潤滑方式有自動潤滑和手動潤滑兩種。自動潤滑在發(fā)電機的日常運行中定期給發(fā)電機軸承提供潤滑脂，在發(fā)電機出廠

14、前、第一次運行前以及在自動潤滑失效的情況下施行手動潤滑。2.1 自動潤滑裝置的維護（1） 對自動加脂機進行清潔；（2） 檢查自動加脂機是否缺少潤滑脂，如儲油罐內(nèi)油脂低于儲油罐容積的 1/3，則說明自動加脂機缺油脂，需補加油脂，潤滑脂型號及用量見附件一補加油脂方法：通過加脂嘴對儲油罐進行補脂，且不得超出儲油罐上的“max”標示。注意：不要超過最高上限，補得太滿會造成儲油罐爆裂； （3） 檢測加脂機是否工作正常。2.2測試方法： 若屏幕顯示“”，按住綠色按鍵 2S，啟動一次注油循環(huán)，如能在 30min 以內(nèi)停下來，并再次顯示“”，則自動加脂機工作正常，一般小于 1min； 若屏幕顯示“Er”，按住

15、綠色按鍵 2S，啟動一次注油循環(huán)，如能在 30min 以內(nèi)停下來，并顯示“”，則自動加脂機工作正常，若還顯示“Er”，重復上述過程，直到顯示“”，但此時需手動啟動加脂循環(huán)； 若屏幕顯示“Ep”，加脂機主板損壞，需更換加脂機，并手動給發(fā)電機軸承加脂； 若屏幕無顯示，且按鍵不起作用，檢查加脂機的電源（24V 輸入），此時需手動給發(fā)電機軸承加脂； 通過上面的檢查項目，如加脂機工作正常，檢查加脂機的設(shè)置是否正確：在加脂機非注油循環(huán)，即循環(huán)信息段“”不動，同時按住紅色按鍵和綠色按鍵 2S，發(fā)電機檢查及維護要點發(fā)電機檢查及維護要點發(fā)電機檢查及維護要點2.4自動潤滑失效后的手動潤滑（1） 將裝滿潤滑脂的油槍

16、與發(fā)電機潤滑點油嘴連接，試打壓，如油嘴不泄漏，進行步驟（2），反之，重新連接；（2） 電機低速運轉(zhuǎn)時將一定數(shù)量的新潤滑脂壓入，潤滑脂型號見附件一；（3） 清理集油盒中排出廢潤滑脂；（4） 加脂量： 發(fā)電機：驅(qū)動側(cè)、非驅(qū)動側(cè)共 500g/3000h ； 具體加脂量和油脂型號，請參見發(fā)電機本體的銘牌。2.5 發(fā)電機固定螺栓檢查（1） 以規(guī)定力矩檢查發(fā)電機/減震塊（彈性支撐）安裝螺栓，螺栓總數(shù)為 4 顆，抽檢力矩值見附件二；注意：發(fā)電機地角螺栓規(guī)格有兩種 M24 和 M30，對于不同規(guī)格的螺栓使用工具及檢查力矩也不同，相應檢查力矩見附件二。（2） 以規(guī)定力矩檢查減震塊（彈性支撐） /發(fā)電機底座安裝螺

17、栓，螺栓總數(shù)為 16 顆，抽檢力矩值見附件二2.8 發(fā)電機噪音檢查 檢查發(fā)電機運行時是否存在異常噪音。 發(fā)電機常見的故障有：發(fā)電機振動過大，發(fā)電機過熱、軸承過熱，發(fā)電機超速、發(fā)電機碳刷故障，發(fā)電機運行中常見的一些故障分析如下。 發(fā)電機常見故障及措施 21 發(fā)電機振動過大 對轉(zhuǎn)動機械來說，微小的振動是不可避免的，振動幅度不超過規(guī)定標準的屬正常振動。這里所說的振動，系指機組轉(zhuǎn)動中振幅比原有水平增大，特別是增大到超過允許標準的振動，也就是異常振動。任何一種異常振動都潛伏著設(shè)備損壞的危險。比如軸系質(zhì)量失去平衡（掉葉片、大軸彎曲、軸系中心變化、發(fā)電機轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水路局部堵塞等）、動靜磨擦、膨脹受阻、軸承磨損

18、或軸承座松動，以及電磁力不平衡等等都會表面在振動增大，甚至強烈振動。而強烈振又會導致機組其他零部件松動甚至損壞，加劇動靜部分摩擦，形成惡性循環(huán)，加劇設(shè)備損壞程度。因此，新安裝或檢修后的機組，必須經(jīng)過試運行，測試各軸承振動及各軸承處軸振在合格標準以下，方可將機組投入運行。風力發(fā)電機運行中發(fā)生振動，不僅會影響機組的經(jīng)濟性，而且會直接威脅機組的安全運行。因此，在發(fā)電機運行中，對軸承和大軸的振動必須嚴格進行監(jiān)視。如振動超過允許值，應及時采取相應措施，以免造成事故。22 發(fā)電機過熱、軸承過熱 由于風力發(fā)電機不停的工作，也會出現(xiàn)發(fā)電機過熱的故障現(xiàn)象：發(fā)電機運轉(zhuǎn)時機殼溫度很高，超過60攝氏度，觸摸有燙手感覺。 引起發(fā)電機過熱故障原因有：發(fā)電機缺冷卻液，發(fā)電機水管破損，軸承缺油或間隙太小，造成軸承劇烈摩擦產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。軸承嚴重偏磨或損壞，以及轉(zhuǎn)子軸彎曲或磁片安裝有誤差，引起轉(zhuǎn)子磁極與定子鐵芯發(fā)生碰擦，即掃膛。定子線圈匝間短路、開路，或接線錯誤，使發(fā)電機內(nèi)部產(chǎn)生短路電流。發(fā)電機超負荷作業(yè)。為了防止發(fā)電機過熱， 采取一定的措施：定期保養(yǎng)發(fā)電機，發(fā)現(xiàn)缺油及時添加復合鈣基潤滑脂，一般充滿軸承腔三分之二即可。檢查軸是否彎曲，軸承是否偏磨，必要時更換軸承