1.背景
近日，國(guó)家能源局發(fā)布《風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)和退役管理辦法》（征求意見稿），存量風(fēng)電項(xiàng)目引起了行業(yè)關(guān)注，進(jìn)入“十四五”，我國(guó)大量早期安裝運(yùn)行的機(jī)組將進(jìn)入設(shè)計(jì)壽命晚期，在機(jī)組改造或延壽之前，需要進(jìn)行評(píng)估確定其是否可以繼續(xù)使用。其中作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，發(fā)電機(jī)的健康狀態(tài)很大程度影響了機(jī)組的剩余壽命，數(shù)據(jù)顯示，隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行年限的增長(zhǎng)，發(fā)電機(jī)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)部件老化，發(fā)電機(jī)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)上升。因此，對(duì)老舊機(jī)組的發(fā)電機(jī)進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查與健康狀態(tài)評(píng)估便顯得尤為重要。
2.直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)窺鏡檢查參考標(biāo)準(zhǔn)及引用文件
本文參考但不限于以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)（外轉(zhuǎn)子型）專項(xiàng)檢查與健康狀態(tài)評(píng)估：
CGC/GF149:2020 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組延壽技術(shù)規(guī)范；
GB/T 20319—2017 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組驗(yàn)收規(guī)范；
GB/T 31518.1—2015 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第1部分:技術(shù)條件；
GB/T 31518.2—2015 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第2部分:試驗(yàn)方法
3.直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)（外轉(zhuǎn)子型）介紹
（以某直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例）
近些年高磁能永磁體技術(shù)發(fā)展很快，特別是稀土磁材料在直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中得到廣泛應(yīng)用。以某直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為例：直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更緊湊；直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)無(wú)需電勵(lì)磁系統(tǒng)，減少了勵(lì)磁損耗，并且減少了碳刷等易損部件的使用，從而減少了檢修維護(hù)工作量；采用密閉空冷系統(tǒng)，冷卻可靠，不受外部環(huán)境影響，有效防止雨水、沙塵和鹽霧氣體對(duì)發(fā)電機(jī)的侵蝕；該直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP54，可以防止沙塵、雨水等進(jìn)入電機(jī)，有效保護(hù)電機(jī)繞組和磁鋼，保證電機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行。如圖1所示。
圖1 直驅(qū)型永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)
4. 直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)常見問(wèn)題及展示
直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期裸露運(yùn)行在高溫、沙塵、潮濕等惡劣環(huán)境下，有可能面臨密封部件老化缺失、發(fā)電機(jī)的散熱系統(tǒng)損壞及散熱系統(tǒng)密封部件老化缺失，再加上現(xiàn)場(chǎng)未按照風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)維手冊(cè)維護(hù)、缺乏定期巡檢技術(shù)手段導(dǎo)致發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期帶病運(yùn)行、生產(chǎn)廠家出現(xiàn)少數(shù)批次工藝問(wèn)題等，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)各類故障。
直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)窺鏡檢測(cè)常見的缺陷有：永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)部積灰和內(nèi)部異物吸附、綁扎材料松動(dòng)脫落、繞組絕緣層剝落、面漆裂紋、定子與轉(zhuǎn)子異常磨損等問(wèn)題。
直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)窺鏡檢查正常照片及常見問(wèn)題展示，如圖2-圖6所示：
5. 直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)檢查方法
檢查要點(diǎn)及方法：
1） 通過(guò)發(fā)電機(jī)繞組溫度、軸承溫度、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、振動(dòng)等歷史SCADA數(shù)據(jù)，分析發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；
2） 觀察并網(wǎng)及自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下發(fā)電機(jī)的運(yùn)行聲音，確認(rèn)是否存在異響。
3） 檢查發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，通風(fēng)管道有無(wú)破損，密封裝置有無(wú)老化情況；
4） 用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量發(fā)電機(jī)繞組之間及繞組對(duì)地絕緣電阻，是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求；
5） 觀察發(fā)電機(jī)前后軸承密封圈處，是否有油脂排出；密封圈是否老化、存有裂紋；
6） 定子通風(fēng)口處是否附著黑色粉末，查看排水孔和觀察孔內(nèi)是否有黑色粉末流出；
7） 將內(nèi)窺鏡探頭通過(guò)觀察孔深入定、轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)，對(duì)定、轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行拍照和錄像，通過(guò)拍照和錄像判定定子鐵芯、轉(zhuǎn)子磁極是否正常。
6.直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)故障等級(jí)分級(jí)
7.直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī)故障預(yù)防措施
1）加強(qiáng)發(fā)電機(jī)巡查力度（全場(chǎng)每月至少1次），巡查結(jié)果存檔，如有異常，即刻停機(jī)通知廠家。
2）檢查發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子觀察口或者排水口情況,如無(wú)法目測(cè)，則停機(jī)，做好安全措施的情況下，用手觸摸的方法檢查是否存在較多黑粉，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋廠家進(jìn)行處理。
3）按照運(yùn)維手冊(cè)加強(qiáng)定期檢查，每次定檢時(shí)，檢查發(fā)電機(jī)后軸承密封圈，并查看發(fā)電機(jī)后軸承油脂是否干澀,油脂內(nèi)是否有鐵屑等雜物。
4）加裝在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用安裝在發(fā)電機(jī)軸承上的各種感知元件在線監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)軸承的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特征，分析和診斷發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，提前識(shí)別氣動(dòng)不平衡、發(fā)電機(jī)軸承損壞、螺栓斷裂、超負(fù)荷等異常情況，并精確定位故障位置、問(wèn)題等級(jí)程度、預(yù)測(cè)發(fā)電機(jī)失效情況，幫助廠家優(yōu)化維修，減少意外停機(jī)，降低不可預(yù)見成本損失。
5）強(qiáng)化設(shè)備安全意識(shí)，正常風(fēng)速情況下，同一時(shí)間段內(nèi)機(jī)組突然出現(xiàn)連續(xù)幾次振動(dòng)報(bào)警，一定要停機(jī)登塔檢查故障原因，禁止連續(xù)復(fù)位啟機(jī)。如果發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)軸承溫度或繞組溫度突然快速上升，但還未超過(guò)警示值，此時(shí)應(yīng)觀察機(jī)組運(yùn)行情況，定檢時(shí)重點(diǎn)檢查，如軸承溫度超過(guò)警示值則立即停機(jī)，進(jìn)行原因排查。
6）定期進(jìn)行發(fā)電機(jī)專項(xiàng)檢查（建議每年1次）。
8.結(jié)語(yǔ)
隨著中東南部與海上風(fēng)電的開發(fā)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境日趨復(fù)雜化，故障的產(chǎn)生源相應(yīng)地多樣化；而早期大基地項(xiàng)目，又往往面臨運(yùn)維不科學(xué)、數(shù)據(jù)不齊全等歷史問(wèn)題；風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行維護(hù)管理問(wèn)題、在役機(jī)組的健康狀態(tài)診斷已經(jīng)成為風(fēng)電資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的重要課題，發(fā)電機(jī)的狀態(tài)檢查及故障預(yù)防是其中的一環(huán)。鑒衡認(rèn)證對(duì)超過(guò)8000臺(tái)在役機(jī)組開展了檢驗(yàn)檢測(cè)，并結(jié)合自身的解決方案和處理方法，為后續(xù)風(fēng)力機(jī)組發(fā)電機(jī)發(fā)生類似故障時(shí)提供了理論依據(jù)；2020年，鑒衡認(rèn)證自主發(fā)布《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組延壽技術(shù)規(guī)范》，并針對(duì)老舊機(jī)組的狀態(tài)檢查及剩余壽命評(píng)估展開了系列專題討論，以期為我國(guó)大量的存量項(xiàng)目持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行、技改或延壽退役提供技術(shù)支撐，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)減少安全隱患、健康發(fā)展保駕護(hù)航。CGC
供稿：朱彥鑫、張宇鵬、程人杰（CGC）
