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故障诊断技术在风电机组水冷系统运维中的应用

国际新能源网  来源:风电技术  日期:2018-11-30
  摘要:本文针对风电机组日常运维过程中,齿轮箱水冷系统经常遇到的高温故障,根据工程传热学理论,及水冷系统中温度与压力监测单元反馈的实时数据,结合水冷系统主要元件的结构原理,与水冷系统自身的控制策略,分析高温故障产生的根本原因。从故障根本原因出发,研究适用于水冷系统高温故障诊断的分析指标及工作流程,为实现风电机组水冷系统高温故障的预防性维修提供有效的量化依据和技术基础。
 
  一、引言
 
  风电机组齿轮箱水冷系统(以下简称水冷系统)的基本原理是:齿轮箱运行过程中产生的热量(轴承摩擦与齿轮啮合摩擦等所致),通过齿轮油带至齿轮箱润滑系统与冷却系统交汇处的的板式换热器;水冷系统中的冷却液经水泵驱动,循环至板式换热器,与齿轮油进行热交换后,冷却液将热量带至热交换器,与环境空气进行强制换热,冷却后的冷却液返回水泵入口,完成系统循环。当前,针对风电机组水冷系统的定检工作,主要是围绕水泵与热交换器的排气阀是否能够正常排气,及管路接头是否存在渗漏等简单问题展开。但是当水冷系统出现意外故障时,则不得不登机检查,耗时费力且可能由于现场备件准备不足,使故障不能得到及时处理,造成运营商的发电量损失。因此,深入研究水冷系统常见故障的原因,探索故障塔底诊断甚至远程诊断的方法,可以帮助运营商尽早发现故障前兆,为备件准备争取时间,减少发电量损失。
 
  目前,针对水冷系统故障原因的分析与研究(不局限于风电行业),已经取得一定成果。其中,冷明全、张彬对风电机组变流器水冷系统的故障原因进行分析,并提出相应的优化建议[1];蒋彦龙等编制了Matlab计算软件,对风力发电机水冷系统设计流程进行了优化, 考察了风速、翅片组合等参数的相互影响和作用机理[2];关杰林从信息与运维管理角度,介绍了三峡左岸电站发电机定子水冷系统的状态监测及故障诊断专家系统的实际应用情况[3];汪年平等将故障分析法和Petri网同时使用,结合汽车发动机强制循环水冷式冷却系统实例,提出了冷却系统故障诊断的解决途径[4];吴书泉等对负载换流式变频器的冷却系统的故障进行了分析, 提出了负载换流式变频器水冷系统的故障预防方法[5];刘军祥等对某钢铁集团的5600KW高压变频器的水冷系统故障进行原因分析,提出系统的优化设计方案[6];戚羿对ABB高压变频器水冷系统的典型故障进行了原因分析[7];阮志新等通过振动分析计算方法,对轨道车辆牵引变流器的水冷系统金属软管漏液问题进行了原因分析,并提出了问题的解决方案[8]。
 
  但是到目前为止,针对风电机组水冷系统高温故障的诊断技术,取得的研究成果还较为少见,尤其是与水冷系统高温故障诊断紧密相关的诊断参数选取,故障诊断机理的研究,以及面向预防性维修策略的故障前兆发掘等方面,尚有很多内容值得分析与研究。本文将对水冷系统实际运行过程中的高温故障原因进行梳理,并通过分析故障的根本原因和故障元件的工作机理,说明发现高温故障前兆的方法,以及故障诊断的依据。
 
  原文如下:
 
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