黨照宇 張海林

【摘 要】通過近兩年深入分析機(jī)組（某批次）發(fā)電機(jī)的故障原因，有針對性、逐批次的提出解決方案，經(jīng)過一年多的試運(yùn)行，取得了積極的效果。

【關(guān)鍵詞】華銳；集電環(huán)；發(fā)電機(jī)

一、實(shí)施原因分析

根據(jù)對2017—2018年華銳1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障統(tǒng)計(jì)分析，近兩年中，集電環(huán)故障占總故障率的55.2%（其中集電環(huán)打火占集電環(huán)故障的90%），軸承故障占總故障率的32.8%，轉(zhuǎn)子等其他故障占12%。

1、針對轉(zhuǎn)子等其他故障。主要原因在于前期本部生產(chǎn)的部分電機(jī)，個(gè)別工人操作意識不強(qiáng)，引線防護(hù)或浸漆等環(huán)節(jié)處理不好所致，后期已做整改。

2、針對集電環(huán)故障。主要可能原因有碳刷接觸面積未到到要求，碳刷不預(yù)磨或維護(hù)不到位及部分集電環(huán)本身質(zhì)量問題導(dǎo)致。

3、軸承故障。產(chǎn)生軸承故障的可能原因有：一是軸承電蝕?，F(xiàn)象：可在軸承內(nèi)外圈形成搓板紋，如圖1所示。原因：發(fā)電機(jī)與變頻器相連，從變頻器輸出的三相電壓是一系列的矩形脈沖，不是真正的正弦波。三相電壓的總和不為零，就形成了共模電壓，造成電蝕軸承。

二是缺損和破裂。現(xiàn)象：軸承內(nèi)、外圈以及滾動(dòng)體部分破損。原因：油脂不干凈；有異物進(jìn)入軸承；不正確的裝配方法。

三是生銹和腐蝕?，F(xiàn)象：軸承內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體表面生銹，嚴(yán)重時(shí)有腐蝕現(xiàn)象。原因：軸承進(jìn)水或腐蝕性物質(zhì)（如酸性物質(zhì)）或空氣中的水分凝結(jié)到軸承里。

二、整改方案

根據(jù)IEC 60034-25標(biāo)準(zhǔn)的推薦，以及結(jié)合多年生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可以通過以下方案解決上述問題：

1、第一批次

針對第一批次佳木斯總部生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)，本著盡量在桿上處理的原則，制定以下維護(hù)及檢修方案：

1）檢測定、轉(zhuǎn)子三相直流電阻是否平衡

（a）定子電阻

定子各線端間的阻值與3個(gè)線端電阻的平均值之差應(yīng)不大于1.5%。

（b）轉(zhuǎn)子各線端間的阻值與3個(gè)線端電阻的平均值之差應(yīng)不大于2%。

如若超出上述值，應(yīng)看現(xiàn)場情況，如若無法繼續(xù)檢測以發(fā)現(xiàn)問題所在，則需下桿處理。

2）檢測電機(jī)定、轉(zhuǎn)絕緣電阻值

發(fā)電機(jī)繞組的絕緣電阻在冷態(tài)時(shí)，應(yīng)不低于5MΩ；發(fā)電機(jī)繞組的絕緣電阻在熱態(tài)時(shí)，應(yīng)不低于下式計(jì)算數(shù)值：

式中，R為發(fā)電機(jī)繞組的絕緣電阻，單位為兆歐（MΩ）；U為發(fā)電機(jī)繞組的額定電壓，單位為伏（V）；P為發(fā)電機(jī)額定功率，單位為千瓦（kW）。

如果兆歐表讀數(shù)小于上述公式計(jì)算值，其原因可能是線圈受潮所致，可用下列形式烘干：

a）熱空氣烘干；

b）防冷凝空間加熱器烘干；

c）線圈通電烘干（已被水浸泡的電機(jī)不能使用這種方法）；

絕緣烘干溫度為120℃，要慢慢地加熱，應(yīng)先用90℃烘干大約6小時(shí)（以防止蒸汽進(jìn)入線圈）。然后再慢慢升溫到120℃；

在加熱前，應(yīng)先測絕緣電阻，此后每2至3小時(shí)測一次，觀察絕緣電阻變化情況。若絕緣電阻仍不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需下桿處理。

3）檢測集電環(huán)及接地碳刷工作情況

包括檢測接線是否正確、信號是否暢通，報(bào)警開關(guān)的工作狀態(tài)是否正常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電刷長度有少于總長30%的，需進(jìn)行電刷更換工作。更換新電刷時(shí)，為了保證負(fù)荷分配的均衡性，原則上應(yīng)全部一起更換。但考慮到經(jīng)濟(jì)性，剩余長度超過總長50%的電刷可以不用更換，即剩余長度少于總長50%和磨耗到限的電刷應(yīng)全部更換成新電刷。新增電刷必須進(jìn)行接觸面（電刷與滑環(huán)接觸弧面）研磨處理，以避免接觸不良引起打火，接觸面積不得少于總面積的80%。具體研磨操作方式為：研磨時(shí)把砂紙（00號玻璃砂紙）背靠集電環(huán)表面，砂面朝向電刷，讓砂紙背面緊貼在集電環(huán)表面進(jìn)行手工來回抽動(dòng)砂紙操作，當(dāng)電刷接觸面達(dá)80%以上被砂紙研磨時(shí)則研磨完成。

另外，需檢測集電環(huán)表面是否粗糙，電蝕，如若發(fā)上上述情況則需對集電環(huán)進(jìn)行維護(hù)、打磨。如果無法打磨，則需要更換集電環(huán)。

4）檢測電機(jī)軸承是否存在電蝕現(xiàn)象

檢測時(shí)需對伸端、尾端軸承同時(shí)進(jìn)行檢測，如若發(fā)軸承電蝕（見圖2），需更換軸承。

2、第二批改造方案

第二批次電機(jī)相對第一批次，轉(zhuǎn)子工藝得到了徹底地改進(jìn)，對于該批次電機(jī)主要解決軸承接地問題。因此針對第二批次電機(jī)，我司采取措施的基本原則為：首先檢測軸承，根據(jù)結(jié)果確定是否更換，然后增加裝接地，同時(shí)對電機(jī)整體進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)處理，具體操作指導(dǎo)見附件，相關(guān)技術(shù)分析及工作內(nèi)容見前文。

1）軸承故障判斷

軸承狀態(tài)檢測主要通過機(jī)組運(yùn)行時(shí)軸承溫度、振動(dòng)、噪音三個(gè)維度進(jìn)行判斷，同時(shí)結(jié)合工程師經(jīng)驗(yàn)確定是否對軸承進(jìn)行更換。

2）接地系統(tǒng)

采用適宜的接地系統(tǒng)是解決高頻軸承電流的基礎(chǔ)，通過適宜的接地系統(tǒng)可以有效的消除高頻軸承電流中的轉(zhuǎn)軸接地電流、電容性放電電流。

針對第一、二批次及未增加接地系統(tǒng)的電機(jī)，在原發(fā)電機(jī)絕緣軸承、非軸伸端帶接地碳刷的基礎(chǔ)上，在軸伸端也增加接地碳刷。

采用此種結(jié)構(gòu)后，如果轉(zhuǎn)軸上存在電流，電流也不會(huì)在圖3所示的紅色通道內(nèi)形成回路，對軸承造成損傷，而是通過圖3所示的綠色通道把電流釋放到系統(tǒng)的接地裝置中，避免電流流過軸承，從而起到改變軸承電流回路、釋放軸電流的作用。

三、改造效果

1、設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。通過技術(shù)整改和綜合治理后，2018年，華銳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的集電環(huán)故障占總故障率的12%，同比降低43.2%；軸承故障占總故障率的5.8%，同比降低27%。

2、經(jīng)濟(jì)效益顯著。2018年，所屬機(jī)型直接降低維修費(fèi)用300萬元，提高發(fā)電量1000萬千萬時(shí)。為公司經(jīng)濟(jì)運(yùn)營和盈利能力均起到了積極的貢獻(xiàn)。

作者簡介：

黨照宇（1971.12）男，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，大學(xué)本科，工程師，就職于內(nèi)蒙古華電新能源分公司。

張海林（1984.08）男，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，渤海大學(xué)，碩士研究生，工程師，就職于內(nèi)蒙古華電新能源分公司。

（作者單位：中國華電）