一起由风机异常振动引起的故障分析谢遵浩

谢遵浩

（大唐桂冠山东电力投资有限公司山东省烟台市264003）

摘要：本文阐述了某风电场7号风机2017年3月5日“缺相”故障停机的过程，通过现场分析定位故障点，得出齿轮箱轴套挡板脱落引起发电机异常振动和B相阻容吸收回路电阻脱落，进而导致电容、可控硅和触发电路损坏、风机停机的结论。按照分析结果，现场恢复了轴套挡板、更换了阻容吸收回路、触发电路和可控硅，顺利排除故障，机组恢复正常运行。

关键词：齿轮箱；轴套挡板；阻容吸收回路；触发电路

1概述

2017年3月5日13时40分，某风电场7号风机报“缺相”故障停机，现场安排检查处理后恢复风机运行至1200r/min，再次报“缺相”故障，主开关Q1.2跳闸。

故障报警后，风电场立即组织相关专业人员对风机进行检查和修复工作，使用库存的备件恢复运行时，发现风机振动异常。针对风机异常振动情况，对风机螺栓力矩、发电机对中情况等进行检查。

2故障设备概况

2.1三相异步发电机参数

型号：MCS545H21Z7B额定定子电压：690V

发电机1额定功率：1000kW发电机2额定功率：200kW

发电机1额定定子电流：910A发电机2额定定子电流：192A

发电机1额定转矩：6510Nm发电机2额定转矩：1995Nm

发电机1额定效率：96.8%发电机2额定效率：94.8%

发电机1额定功率因数：0.92发电机2额定功率因数：0.87

发电机1名义转速：1516r/min发电机2名义转速：1010r/min

2.2机组概况

该风电场7号风机采用的是惠德FL1000型定桨距风力发电机，发电机（型号MCS545H21Z7B）内部采用双线圈结构，根据功率值在大发电机（1000kW）线圈和小发电机（200kW）线圈之间切换。

为克服异步发电机接入电网时产生较大的冲击电流，采用“可控硅软并网”方式，即当异步发电机达到一定转速后K12.2G1接触器闭合，将异步发电机通过双向可控硅与电网连接，由WP4060软并网装置微处理器发出信号控制可控硅的导通角，使其导通角逐渐加大，异步发电机就可以经过可控硅平稳接入电网，而不产生较大的冲击电流；当异步发电机安全并网后，则使与双向可控硅并联的K12.2旁路接触器闭合，使WP4060软并网装置微处理器控制双向可控硅退出运行。软启开关投入发电机转速分别需要达到900r/min（小电机）和1140r/min（大电机）。

3故障概况

3.1可控硅软并网装置检查

风机报故障后，现场安排人员对风机进行检查，发现风机A、B、C三相共6个可控硅有明显的放电灼烧痕迹。检查可控硅连接的并网模块WP4060，有明显的烧痕。测量可控硅阻值，发现可控硅正反向都导通；测量同一型号的完好的备用可控硅，可控硅正反向均处于关断状态，可以判断可控硅已经击穿。检查风机时发现，并网软切入使用的阻容吸收损坏，B相电阻上引脚断裂掉落在A相可控硅下方，A相电容严重漏液。

3.2发电机电气试验

A相和C相阻容回路承受电压将迅速增大至线电压，电容电压过大导致电容烧毁漏液，电容漏液后阻容回路断开。A相和C相可控硅两端电压由于电压增加为线电压，也将击穿。

可控硅击穿后，采用万用表二极管挡测量可控硅控制极G和阴极K，正向电压为0.7V，反向测量不通，说明可控硅的控制极与阴极之间的PN结未损坏。触发模块WP4060在启动过程转速没达到软启投入转速时触发电压为0，当可控硅由于击穿后，阳极A和阴极K之间将导通，同时控制极G和阴极K之间会PN结误导通，击穿过程将产生过流，将会从控制极和阴极之间分流出较大的电流，导致触发模块电路板烧毁。

5故障处理

检查螺丝孔丝纹无损伤后，对挡板进行回装紧固，并将联轴器回装。采用更换备用的器件更换了整个阻容吸收回路、可控硅和触发电路。在风速满足的条件下，重新启动风机，风机软启回路可以正常工作，并网旁路开关可以正常切换，并网后风机没有明显的振动，恢复正常运行。

6结论

机组故障停运的直接原因是并网模块B相电阻掉落，造成A相可控硅和阻容吸收回路的电容器以及WP4060模块烧损而引起的电气故障报警。从B相电阻针脚断裂情况看，其一根针脚存在虚焊脱落的现象，另一个针脚则呈现疲劳断裂的情况。分析风机运行中振动异常，在机舱振动较大的情况下，B相电阻虚焊点振掉后，单针脚、重电阻导致电阻元件振动较大，针脚疲劳断裂，B相电阻掉落造成器件烧损。

而导致风机振动异常的原因则是7号风机齿轮箱高速轴轴套挡板脱落卡在联轴器弹性连接处，造成轴系存在较大的质量不平衡，运转中产生不平衡激振力，使风机、发电机轴系产生异常振动，在机舱支撑刚度偏弱的情况下，同时带动机舱整体振动。机舱控制柜内并网模块电阻在长期振动情况下，针脚虚焊点脱落，使电阻元件振动进一步增大，从而导致另一个针脚疲劳断裂，掉入可控硅电容器极板间，造成器件烧损。

高速轴轴套挡板固定螺栓未发现断裂及螺纹损伤情况，怀疑检修过程中螺栓紧力不足或未安装止动垫片。

根据本次故障处理情况，对风电场提出以下建议。

1）对风机和齿轮箱等旋转部分应定期检查，防止出现转动引起的螺母等部件的脱落。

2）对控制柜要定期维护，对外观有明显问题的电气元件要及时更换，对于垂直安装的悬挂式元件要注意焊接是否牢靠。

3）定期对运行时间较长的风机进行巡检，并强化电气量的数据监控和故障录波功能。

作者简介：谢遵浩（1989-01），男，汉族，山东省聊城市人，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：风电设备管理。