邱健蓄电池风力发电机组发电机绕组超温故障研究及处理

【摘要】发电机是风力发电机组的要害部件之一，它的安稳运转直接影响到风电场发电量及经济效益。由于风机运转环境恶劣、设备老化、规划缺点等原因，导致发电机超温类毛病频发，影响发电量。本文从新疆达坂城某风场的实际毛病案例出发，剖析出发电机绕组超温毛病频发的根本原因，并针对性的进行技术改造，彻底解决了此类毛病。

要害字:发电机绕组超温散热系统

1引言

新疆达坂城某风场选用海装2.0MW型机组，风机于2012年12月全部并网发电，经过2年多的运转，机组大批量呈现发电机绕组超温毛病。此状况首要集中在5月至8月，环境温度在20-35℃，此时段风场风资源状况较好，月均匀风速在8-10m/s，机组长时间满负荷运转。机组发电机绕组超温毛病频发，给风电场形成很多的电量丢失。

经研讨剖析发电机及冷却散热系统后，发现是由于风机尾舱形成的回旋风从头进入发电机冷却系统导致冷却器散热功率下降，导致发电机绕组超温。经过对冷却系统回旋风进风点封堵，达到改善冷却器散热效果，经过技改后，风机报发电机绕组超温毛病的次数显着削减，大幅降低了毛病次数，挽回了很多经济丢失。

2发电机冷却系统作业原理

风力发电机组为2.0MW双馈式风电机组，发电机选用中船电机FDYS2.0-4KS型双馈发电机，发电机散热选用四川川润FD2000S300-D/HZ型冷却系统，发电机冷却系统首要包含两套风冷却器、一套水泵部件及配套管路，该装置作业介质为60%水＋40%乙二醇的混合液体。原理为直接由电机带动水泵运转，冷却液吸入水泵，经过水泵后流经风冷却器，然后与发电机进行热交换，然后达到使发电机冷却保证发电机正常运转的意图。风冷却器散热片为优质铝合金原料,用于冷却系统的冷却液，安装在机舱尾部，用来与外界空气进行热交换。

3发电机绕组超温毛病研讨剖析

经过对风力发电机组相关维护定值、发电机及冷却系统散热功率以及冷却系统散热器等方面进行数据信息搜集、现场查看，综合研讨剖析然后承认发电机绕组超温的根本原因，以便为后续毛病处理供给有利技术保证。

3.1机组维护定值

机组冷却散热系统维护定值为：绕组温度＞80℃，冷却水泵启动；绕组温度＜75℃，冷却水泵中止；绕组温度＞90℃或水温＞45℃，冷却风扇启动；绕组温度＜70℃且水温＜35℃。依据历年运转数据剖析，此定值合理，可以满意机组运转要求；且机组冷却散热系统水泵及风扇运转状况与维护定值共同。

3.2发电机及冷却散热器热能功率

对发电机及散热器热能功率从头核算。实测发电机发热功率Q=1627.88×3.3%=53.72kW（发电机热损耗为机组功率的3.3%），依据热平衡公式Q=C*P*M*△t，发电机组出口温度t1=发电机进口温度t2+Q/(C*P*M)/3600=60.91℃（取冷却液密度：1.07g/cm3、比热容：3.46kj/kg•k、流量别离取200L/min）。冷却器当量功率计算：依据当量功率计算公式K=Q/△t1，实测环境温度为32.25℃，冷却器当量功率K=53.72/(60.91-32.25)=1.87kW/℃（流量为200L/min时），而理论当量功率K=65/(51-35)=4.067kW/℃。

依据以上数据剖析，形成发电机绕组超温的首要原因是当量功率不够，实测的当量功率低于规划要求50%以上。而形成当量功率缺乏的首要原因有两个方面，一是温差太大，二是散热功率太小。依据现场实际状况，风冷却器散热片完好无阻塞、叶片类型与规划共同无错装、冷却水泵转速与规划共同，排除了冷却器散热功率的首要因素，且同一机组的齿轮箱运转良好，无超温的状况，也排除了由于机舱风道规划形成风量缺乏以及频波动形成点击转速缺乏等问题。重点从散热器温差（发电机出水温度与环境温度的差值）太大进行研讨，剖析出具体原因。

3.3发电机风冷却器

3.3.1冷却器进风风量测验

经过将冷却器散热片均匀划分为100个格子，测验每个格子的安稳风速，对测验后获取的100组数据进行有效性筛选，对有效数据取均匀值即为该冷却器进风的均匀风速，保证了数据的可靠性和准确性。别离选取海为风电场、粤水电风电场和大唐风电场三个风场具有代表性的机组，测验机组风冷却器进风风速后发现，大唐风场冷却器风量最大，粤水电风场及海为风场风量较小，首要是由于风冷却器散热片内尘埃阻塞导致。对风冷却器板片冲刷后风量满意要求，即风量大于13000m3/h。

3.3.2冷却器回旋风风量测验

测验中发现海为风电场机组风冷却器处存在回旋风（指风冷却器所排出的热风经过机舱缝隙回到风冷却器进风口）问题，这是由于此风电场所选用的机舱类型与其他两个风电场的不共同，机舱尾部散热器结构规划上存在少量差异。经测验回旋风风量约5000m³/h，占风冷却器总风量的30%左右，远远大于别的两个风场。在夏日高温时段，风冷却器排出的热空气再次进入冷却器循环，导致散热器内发电机进水温度与环境温度的温差较大，严峻降低风冷却器的散热功能。

3.3.3验证测验数据剖析

选取海为风电场的标杆机组，别离对机组风冷却器冲刷前、冲刷后以及封堵回旋风缝隙后的冷却器风速、风量进行测验，数据如下：冲刷前风速为3m/s，风量为9500m³/h；冲刷后风速为5m/s，风量为16000m³/h；封堵回旋风缝隙后风速为5m/s，风量为16000m³/h。

经过数据比照风冷却器板件冲刷后风量增加68%，采取临时措施封堵回旋风缝隙后风量无变化。一起调取风机绕组温度、发电机冷却水温度及环境温度进行比照：风冷却器板件冲刷前发电机进水温度与环境温度温差19℃；风冷却器板件冲刷后发电机进水温度与环境温度温差16℃，温差略有降低；风冷却器封堵回旋风缝隙后发电机进水温度与环境温度温差仅为8.5℃，温差有显着降低。

3.4发电机绕组超温原因

经过对风力发电机组维护定值、发电机及冷却系统散热功率以及风冷却器的查看剖析以及验证性试验的数据剖析比照，清晰发电机绕组超温首要原由于风冷却器回旋风风量较大，影响风冷却器散热功能；非必须原由于风冷却器板件内积灰严峻，影响风冷却器进风量。

4发电机绕组超温毛病处理方案

4.1冲刷发电机风冷却器

运用高压水枪对风冷却器散热板片定时冲刷，冲刷方式为先由下放向上冲刷，再由上放向下冲刷，以便彻底清除板片缝隙内的沙尘。冲刷周期可依据散热板片内的污秽程度确定。

4.2.回旋风进风口封堵

回旋风进风口首要位于风冷却器于机舱固定架之间的长条形缝隙，经过运用密封资料即可完成封堵改造。封堵资料选用玻璃钢，其具有质量较轻、方便吊装、简单切割成形和钻孔且不易燃、不易变形等特性，可以满意风机安全要求。依据缝隙尺寸，别离制作“L”型及“Z”型的封堵资料，将冷却器两边及前后侧缝隙进行封堵，封堵资料运用自攻螺钉固定，散热器四周密封完成后用玻璃胶对散热器四周显着缝隙进行封堵。

5定论

此次风机发电机绕组超温毛病的首要原因是由于回旋风的存在，针对性的开展风冷却器技改，经过后期的验证，机组发电机冷却水温及绕组温度显着降低，机组未再呈现发电机绕组超温毛病，证明了技改方案的实用性，有效的削减了机组毛病丢失电量，提高了机组运转可靠性，对风场经济效益有显着提升。