风机技术培训-发电机部分.

1、一、双馈异步发电机的发电原理；二、同步发电机的发电原理；三、我厂风机发电机的类型及巡检、维护要点；四、本厂发电机常见故障发生的原因及处理方法。独立运行风力发电系统中的发电机独立运行风力发电系统中的发电机直流发电机直流发电机交流发电机交流发电机电容自励异步发电机电容自励异步发电机并网运行风力发电系统中的发电机并网运行风力发电系统中的发电机同步发电机同步发电机异步发电机异步发电机双馈异步发电机双馈异步发电机低速交流发电机低速交流发电机无刷双馈异步发电机无刷双馈异步发电机交流整流子发电机交流整流子发电机高压同步发电机高压同步发电机一、异步发电机： 1、笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，

2、离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 2、绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。3、双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。二、同步发电机1、永磁同步发电机特点：转子由永磁材料制成，结

3、构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。2、直流励磁同步发电机特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 双馈异步风力发电机（DFIG，Double Fed Induction Generator）是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。该双馈异步风力发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷

4、三种结构。 双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了柔性连接，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。 双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型感应发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。 “双馈”的含义是定子电压由电网提供，转子电压由变流器提供。该系统允许在限定的大范围内变速运行。通过注入变流器的转子电流，变流器

5、对机械频率和电频率之差进行补偿。在正常运行和故障期间，发电机的运转状态由变流器及其控制器管理。变流器由两部分组成：转子侧变流器和电网侧变流器，它们是彼此独立控制的。电力电子变流器的主要原理是转子侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率，而电网侧变流器控制直流母线电压并确保变流器运行在统一功率因数（即零无功功率）。 功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运行条件：在超同步状态，功率从转子通过变流器馈入电网；而在欠同步状态，功率反方向传送。在两种情况（超同步和欠同步）下，定子都向电网馈电。 1、同步发电机的工作原理转子是旋转的、同步发电机的工作原理转子是旋转的,其其中装设的转子励磁绕

6、组线圈两端与两个彼此中装设的转子励磁绕组线圈两端与两个彼此绝缘的滑环连接绝缘的滑环连接,外界是通过压在滑环上的电外界是通过压在滑环上的电刷将直流电送给励磁绕组的刷将直流电送给励磁绕组的,当转子励磁绕组当转子励磁绕组得电后得电后,就会产生磁场就会产生磁场,有有N极极S极。极。 2、当转子在原动机的带动下旋转时、当转子在原动机的带动下旋转时,三相定三相定子电枢绕组就处在旋转磁场中切割磁力线而子电枢绕组就处在旋转磁场中切割磁力线而感应电势感应电势,输出端接入负荷输出端接入负荷,发电机就会向负载发电机就会向负载供电供电 1.发电机电气检查发电机电气检查 1.1.目测发电机定转子接线盒处动力电缆，确保无

7、摩擦、破皮、老化现象，确保目测发电机定转子接线盒处动力电缆，确保无摩擦、破皮、老化现象，确保葛兰紧固，如果松动进行紧固。葛兰紧固，如果松动进行紧固。 如果电缆有问题，及时拿绝缘胶带、填充胶、热缩如果电缆有问题，及时拿绝缘胶带、填充胶、热缩管等加以防护，必要时更换电缆管等加以防护，必要时更换电缆 1.2检查定转子接线盒内电缆端子是否有松动迹象，如有松动需及时紧固，紧固检查定转子接线盒内电缆端子是否有松动迹象，如有松动需及时紧固，紧固力矩值参考附件十八。清除接线盒内杂物或灰尘，保证端子与接线盒内壁绝对绝缘力矩值参考附件十八。清除接线盒内杂物或灰尘，保证端子与接线盒内壁绝对绝缘; 1.3. 发电机控

8、制信号接线盒需仔细检查，首先观察是否有端子松动或表皮老化发电机控制信号接线盒需仔细检查，首先观察是否有端子松动或表皮老化等迹象，如有需及时更换，保证发电机内部的一些监控信号端子不会出现虚接的现等迹象，如有需及时更换，保证发电机内部的一些监控信号端子不会出现虚接的现象，保证机组高效运行的稳定性和安全性象，保证机组高效运行的稳定性和安全性; 1.4. 检查发电机各项监控功能是否正常行使，如发电机主轴前端和后端轴温监控、定子三相绕组温度监控、发电机震动监控等功能是否正常，观察发电机转动时是否有异音; 注意事项：转子接线盒到NCC320控制柜的三相动力电缆带有网状屏蔽层，该屏蔽层在葛兰头处需要接地，接

9、地电阻0-0.3; 1.5. 检查定转子接线盒处动力电缆与发电机接触处： 目测电缆有无摩擦、破皮、老化现象 ,如有问题，需及时处理; 1.6. 发电机编码器安装及通讯电缆固定情况手动晃动编码器本体，确保紧固无晃动、扳手或螺丝刀检查外壳螺栓是否紧固。检查编码器到变频器的通讯电缆，有松动的需要加以固定，电缆护套破皮的需要及时处理或更换，同时做好相关记录。1.7 发电机碳刷的检查与更换 发电机碳刷属于易磨损件，磨损严重的碳刷对发电机集电环存在着很大的安全隐患，因此及时检查发电机碳刷的磨损情况并更换磨损严重的碳刷是非常必要的。检查与更换发电机碳刷的步骤：注意：机组投运之日开始计算，一周后进行第一次检查

10、， 每个维护期检查一次。（1） 拆下发电机后部集电环室观察窗盖板，不同品牌发电机观察窗盖板安装形式可能不同，需区别对待;（2） 发电机的碳刷固定方式有两种，一种是用压指弹簧压紧，另一种是恒压力刷架，以保证碳刷与集电环接触良好，如图 9-1 所示。检查碳刷时，首先要将压指弹簧按图示方向向下掰开(注意上面的要反方向向上推开)，然后将碳刷从刷握中抽出，用卡尺测量碳刷长度，如碳刷长度小于原始长度的 1/3，碳刷需要更换，一般情况下，碳刷的更换周期为 6 个月;注： 发电机碳刷初始长度为100mm，接地碳刷长度为64mm（艾琳主碳刷长100，接地碳刷长55） 1.8观察碳刷摩擦面是否有明显的沟痕（正常情

11、况下摩擦面光滑洁净），如有，需进一步检查集电环相应滑道是否存在磨损，毛刺；检查碳刷是否存在裂纹，如有，需更换新的碳刷；检查碳刷是否有明显的坑点，如有，需更换，并检查集电环相应滑道是否有灼伤、点蚀等损伤。 1.9 碳刷的更换 新碳刷必须是规定的型号和尺寸 1、 将碳刷磨出集电环面的弧度（在电机外预磨），以保证碳刷与集电环的接触面积; 新碳刷圆弧研磨应与滑环圆弧相符，让其接触良好，碳刷与集电环的接触面积不得小于电刷面积的 80%。研磨时用玻璃砂纸，勿用金钢沙；或者碳刷换好后，让发电机在低功率区运转八小时后再正常运行。 2、磨完之后，用软布仔细擦净刷面，然后用刷子小心刷掉磨下的碎屑。用手指触摸碳刷，

12、以确认没有异物； 3、将磨好的碳刷一次放入刷盒并将接线端子紧固； 4、重新盖好集电环室观察窗盖板，用螺栓固定，注意密封胶皮一定要装好。2.发电机集电环的检查与维护（1） 按照 9.3 中 13 的操作步骤将下部四个碳刷全部抽出；（2） 缓慢转动发电机观察集电环表面是否有划痕、点蚀、 电灼伤、碳粉堆积等现象在发电机使用过程中，每三个月需清理集电环室。拆下集电环罩两端侧板及底盖板，将底盖板上的粉尘收集并清扫干净。如果集电环表面上有尘埃或油污时，用清洗剂清理干净。每三个月需拧下泄水孔螺钉，排出发电机内部的冷凝水;（3） 转子 K、 L、 M 相、 PE 接线柱固定螺母， 力矩扳手或套筒紧固转子 K、

13、 L、 M 相及PE 接线柱固定螺母，确保无松动,力矩值参考附件十八;（4） 发电机排碳筒的紧固检查发电机集电环室下部排碳筒是否松动，如松动，用一字螺丝刀加以紧固； 是否有碳粉烧灼痕迹，如果需要，请及时更换排碳管。（5） 碳粉过滤器的清理 发电机使用过程中，每三个月需要清理碳粉收集盒内的碳粉， 打开发电机底部的碳粉过滤器，取出内部的碳粉过滤网，用吸尘器或湿抹布清理滤网和过滤器内部的碳粉， 每一年需要更换碳粉收集盒内滤网。2.检查发电机润滑为保证发电机轴承的使用寿命，要定期对发电机轴承进行润滑。润滑方式有自动润滑和手动润滑两种。自动润滑在发电机的日常运行中定期给发电机轴承提供润滑脂，在发电机出厂

14、前、第一次运行前以及在自动润滑失效的情况下施行手动润滑。2.1 自动润滑装置的维护（1） 对自动加脂机进行清洁；（2） 检查自动加脂机是否缺少润滑脂，如储油罐内油脂低于储油罐容积的 1/3，则说明自动加脂机缺油脂，需补加油脂，润滑脂型号及用量见附件一补加油脂方法：通过加脂嘴对储油罐进行补脂，且不得超出储油罐上的“max”标示。注意：不要超过最高上限，补得太满会造成储油罐爆裂； （3） 检测加脂机是否工作正常。2.2测试方法： 若屏幕显示“”，按住绿色按键 2S，启动一次注油循环，如能在 30min 以内停下来，并再次显示“”，则自动加脂机工作正常，一般小于 1min； 若屏幕显示“Er”，按住

15、绿色按键 2S，启动一次注油循环，如能在 30min 以内停下来，并显示“”，则自动加脂机工作正常，若还显示“Er”，重复上述过程，直到显示“”，但此时需手动启动加脂循环； 若屏幕显示“Ep”，加脂机主板损坏，需更换加脂机，并手动给发电机轴承加脂； 若屏幕无显示，且按键不起作用，检查加脂机的电源（24V 输入），此时需手动给发电机轴承加脂； 通过上面的检查项目，如加脂机工作正常，检查加脂机的设置是否正确：在加脂机非注油循环，即循环信息段“”不动，同时按住红色按键和绿色按键 2S，发电机检查及维护要点发电机检查及维护要点发电机检查及维护要点2.4自动润滑失效后的手动润滑（1） 将装满润滑脂的油枪

16、与发电机润滑点油嘴连接，试打压，如油嘴不泄漏，进行步骤（2），反之，重新连接；（2） 电机低速运转时将一定数量的新润滑脂压入，润滑脂型号见附件一；（3） 清理集油盒中排出废润滑脂；（4） 加脂量： 发电机：驱动侧、非驱动侧共 500g/3000h ； 具体加脂量和油脂型号，请参见发电机本体的铭牌。2.5 发电机固定螺栓检查（1） 以规定力矩检查发电机/减震块（弹性支撑）安装螺栓，螺栓总数为 4 颗，抽检力矩值见附件二；注意：发电机地角螺栓规格有两种 M24 和 M30，对于不同规格的螺栓使用工具及检查力矩也不同，相应检查力矩见附件二。（2） 以规定力矩检查减震块（弹性支撑） /发电机底座安装螺

17、栓，螺栓总数为 16 颗，抽检力矩值见附件二2.8 发电机噪音检查 检查发电机运行时是否存在异常噪音。 发电机常见的故障有：发电机振动过大，发电机过热、轴承过热，发电机超速、发电机碳刷故障，发电机运行中常见的一些故障分析如下。 发电机常见故障及措施 21 发电机振动过大 对转动机械来说，微小的振动是不可避免的，振动幅度不超过规定标准的属正常振动。这里所说的振动，系指机组转动中振幅比原有水平增大，特别是增大到超过允许标准的振动，也就是异常振动。任何一种异常振动都潜伏着设备损坏的危险。比如轴系质量失去平衡（掉叶片、大轴弯曲、轴系中心变化、发电机转子内冷水路局部堵塞等）、动静磨擦、膨胀受阻、轴承磨损

18、或轴承座松动，以及电磁力不平衡等等都会表面在振动增大，甚至强烈振动。而强烈振又会导致机组其他零部件松动甚至损坏，加剧动静部分摩擦，形成恶性循环，加剧设备损坏程度。因此，新安装或检修后的机组，必须经过试运行，测试各轴承振动及各轴承处轴振在合格标准以下，方可将机组投入运行。风力发电机运行中发生振动，不仅会影响机组的经济性，而且会直接威胁机组的安全运行。因此，在发电机运行中，对轴承和大轴的振动必须严格进行监视。如振动超过允许值，应及时采取相应措施，以免造成事故。22 发电机过热、轴承过热 由于风力发电机不停的工作，也会出现发电机过热的故障现象：发电机运转时机壳温度很高，超过60摄氏度，触摸有烫手感觉。 引起发电机过热故障原因有：发电机缺冷却液，发电机水管破损，轴承缺油或间隙太小，造成轴承剧烈摩擦产生过热现象。轴承严重偏磨或损坏，以及转子轴弯曲或磁片安装有误差，引起转子磁极与定子铁芯发生碰擦，即扫膛。定子线圈匝间短路、开路，或接线错误，使发电机内部产生短路电流。发电机超负荷作业。为了防止发电机过热， 采取一定的措施：定期保养发电机，发现缺油及时添加复合钙基润滑脂，一般充满轴承腔三分之二即可。检查轴是否弯曲，轴承是否偏磨，必要时更换轴承