그림 1 팬 부품으로 인한 고장 분포
풍력 터빈의 다른 부품으로 인한 고장 분포
그림 2 팬 부품 고장으로 인한 가동 중지 시간
풍력 터빈의 다양한 부품 및 구성 요소로 인한 가동 중지 시간
1? 잎
블레이드 (블레이드) 는 풍력 발전기가 풍력 에너지를 포착하는 핵심 부품으로 작업 환경이 열악하다. 팬이 정상적으로 작동하더라도 블레이드는 높은 응력을 받는 경우가 많으며 오염, 탈피 등으로 인해 블레이드 표면 거칠기가 커지기 쉽습니다. 느슨한 구조로 인해 베인 내부 물질의 이동과 빗물이 균열을 통해 베인으로 들어가 베인의 불균형이 발생합니다. 베인 변형, 패들 거리 제어 실패 등으로 인해 베인의 공압 불균형이 발생합니다. 피로와 번개로 인한 블레이드 표면이나 내부 구조 균열 등 고장.
블레이드가 깨지거나 변형되면 고주파 (일반적으로 1 kHz ~ 1 MHz), 시변, 비정상, 일시적인 음향 방출 신호가 방출됩니다. 따라서 음향 방출 감지는 블레이드 손상의 감지 및 평가에 성공적으로 적용되었습니다. 블레이드가 고장나면서 회전자 블레이드는 힘이 고르지 않아 결국 주축의 전동을 통해 기내에 작용하여 기내가 흔들리기 쉽다. Caselitz P 등은 주축에 여러 개의 진동 센서를 설치하여 저주파 (0. 1 ~ 10 Hz) 의 진동 신호를 수집하여 알고리즘을 사용하여 블레이드 회전 불균형 등의 오류를 성공적으로 분석합니다.
2 기어 박스
기어 박스는 송풍기 스핀들과 발전기를 연결하는 전동 부품으로, 발전기의 회전 속도 요구 사항을 충족하기 위해 스핀들의 저속을 비교적 높은 회전 속도로 올리는 역할을 합니다. 기어 박스는 일반적으로 1 급 행성 기어와 2 단 평행 기어 전동으로 구성되며, 작업 조건이 열악하고, 작업 조건이 복잡하며, 전동력이 크다. 기어 상자의 유성 기어, 고속 축 측면 베어링, 중간 축 베어링, 유성 기어 변속기 측면 베어링 및 윤활 시스템은 쉽게 고장납니다. 풍력 발전기는 작동 중에 교변 응력과 충격 하중의 작용으로 톱니면 마모, 톱니면 찰과상, 점식 및 부러진 톱니가 발생하기 쉽다. 베어링은 마모, 롤러 미끄러짐, 롤러 미끄러짐, 외부 링 편차 등의 고장이 발생하기 쉽다. 기어 박스는 풍력 발전기에서 가장 흔한 부품은 아니지만 기어 박스 고장으로 인한 가동 중지 시간과 수리 시간이 가장 길고 수리 비용이 매우 높습니다. 따라서 기어 박스의 고장 진단과 예측은 광범위한 관심을 받고 있다. 황Q 등은 기어 상자 진동 신호 분석을 통해 소파 신경망 방법을 사용하여 기어 상자 고장을 성공적으로 진단했다. 또한 베어링 온도, 윤활유 온도 및 오일 연마 입자와 같은 정보를 기반으로 하는 분석 방법도 기어 상자 오류 감지를 위해 제시되었습니다.
3 모터 (발전기 또는 모터)
이중 급전 발전기와 영구 자석 동기 발전기는 현재의 풍력 발전기 기술에서 광범위하게 응용된다. 이중 급전 풍력 발전기의 회전 속도는 상대적으로 높으며 정격 회전 속도는 1 500 r /min 입니다. 따라서 터빈에는 회전 속도를 높이기 위해 기어박스가 필요합니다. 터빈을 더 무겁게 만들고 발전기를 고속으로 가동하는 데 약간의 소음 오염이 있습니다. 모터는 회전자에 연결된 비동기 발전기로, 변류기의 전력은 양방향으로 흐를 수 있다. 회전자의 AC 여자 조절을 통해 변속 상수 주파수 운행을 실현하다. 단위 작동 범위는 매우 넓어서 정격 속도의 60% ~ 1 10% 범위 내에서 좋은 전력 출력을 얻을 수 있습니다.
다이렉트 드라이브 풍력 발전기는 풍륜을 통해 모터의 회전자와 직접 결합되며, 모터 회전 속도는 낮으며, 일반적으로 분당 수십 회전이다. 다이렉트 드라이브 풍력 발전기는 일반적으로 영구 자석 동기 모터를 사용하여 시동 토크가 크다. 고정자 권선은 전체 전력 변류기를 통해 전력망에 연결되며 터빈은 작동 범위가 매우 넓다. 그러나 발전기 구조는 복잡하고 지름이 크며 비용이 많이 든다. 발전기 외에도 모터는 풍력 터빈의 편항 및 외륜 제어 시스템에도 널리 사용됩니다.
모터 고장은 일반적으로 전기 고장과 기계 고장으로 나뉜다. 전기 고장에는 권선 단락, 개방, 과열, 3 상 불균형 등이 포함됩니다. 기계적 고장에는 베어링 과열과 손상, 정자와 회전자 사이의 에어 갭 이상, 샤프트 마모 및 변형 등이 포함됩니다. 진동, 전류, 온도 등의 신호를 분석하여 모터 고장을 감지할 수 있다.
4 요, 피치 및 제동 시스템
요 시스템에는 두 가지 주요 기능이 있습니다.
1) 풍력 발전기가 풍향을 따르도록 합니다.
2) 바람의 방향을 추적하면 기내에서 오는 케이블이 바람을 쐬기 쉬우므로 편항 시스템을 이용하여 바람이 너무 클 때 케이블이 감겨 있는 문제를 해결할 수 있습니다.
외륜 제어 시스템의 역할은 풍속이 변경될 때 베인의 각도를 제어하여 풍력기의 토크를 변경하여 공기동력을 얻음으로써 전력 제어를 실현하는 것입니다. 풍속이 너무 높거나 송풍기가 고장났을 때 블레이드를 노를 따라 조절하여 제동을 실현하다. 편항과 외륜 시스템이 빈번하게 작동하고, 편항과 외륜 베어링이 감당하는 토크가 크며, 편항 베어링 부분이 환경에 노출되어 먼지와 소금 (물) 안개의 부식에 취약하다. 완전히 회전하지 않는 작동 특성으로 인해 노 베어링은 윤활 불량이 발생하기 쉬우므로 베어링 마모 등의 고장이 발생할 수 있습니다. 제동 시스템은 회전자 블레이드가 너무 빨리 회전하지 않도록 하고 풍력 터빈의 다른 부품이 실패할 경우 풍력 터빈을 중지하는 데 사용됩니다. 마찰판의 마모와 과도한 응력으로 인해 제동 시스템도 쉽게 고장나기 쉽다. 유압 시스템은 단위 부피가 작고, 동적 반응이 좋고, 전달력이 크고, 토크가 큰 등 우수한 특성을 가지고 있으며, 풍력 발전기의 편항, 노, 제동 시스템에서 중요한 역할을 한다. 유압 회로는 서로 간섭하여 고장 메커니즘이 복잡하고 고장 모드가 다양하다. 유압 시스템의 일반적인 고장으로는 유압유 오염, 기름 유출, 솔레노이드 밸브, 릴리프 밸브 고장, 유압 펌프 고장, 유액 과열, 비정상적인 진동 및 소음이 있습니다.
5 변환기 및 변압기
풍력 발전기의 독립 실행형 용량이 증가함에 따라 전기 시스템이 안정적으로 작동할 수 있는지 여부가 점점 더 중요해지고 있다. 전기 시스템은 풍력 발전기 중 고장률이 가장 높은 서브시스템으로, 전기 시스템 고장은 풍력 발전기의 모든 고장의 약 20% 를 차지하는 것으로 집계됐다. 전기 고장으로 인한 팬 가동 중지 시간은 길지 않지만 전기 시스템의 빈번한 고장으로 인해 유지 보수 비용이 높아질 수 있습니다. 풍력 터빈 용량이 더욱 높아지면서 전기 시스템의 고장 빈도도 증가한다.
전기 시스템의 고장은 일반적으로 콘덴서, 인쇄 회로 기판 또는 전력 반도체 부품 (예: MOSFET, IGBT) 과 같은 전자 부품이 과압, 과전류, 과열, 진동, 습도 초과 등으로 인해 발생하는 고장입니다. 그것들의 고장은 각각 전기 시스템 부품 고장의 30%, 26%, 265,438+0% 를 차지한다.
6 제어 시스템 및 센서
풍력 발전기의 제어 시스템은 편항, 패들, 케이블 배치 및 보호에 중요한 역할을 한다. 제어 시스템에는 일반적으로 다양한 센서, 컨트롤러 및 실행기가 포함됩니다. 센서는 다양한 신호를 수집하여 분석, 처리 및 논리 연산을 위해 컨트롤러로 전송합니다. 액추에이터는 풍력 발전기의 하위 시스템을 제어하고 보호하여 풍력 발전기가 안전하고 안정적이며 최적화된 상태로 작동하도록 합니다.
풍속계, 풍향표, 속도 디코더, 위치 인코더, 온도 센서, 압력 센서, 진동 센서 및 요 센서와 같은 다양한 센서가 풍력 터빈에 설치됩니다. 열악한 작업 환경으로 인해 센서 고장률이 높습니다. 통계에 따르면 풍력 발전기 고장 중 각각 14% 이상, 40% 이상 장애는 센서 자체와 센서 관련 시스템의 고장으로 인한 것으로 나타났다.
센서 외에 제어 시스템의 다른 고장은 하드웨어 고장과 소프트웨어 고장으로 나눌 수 있습니다. 하드웨어 장애에는 대시보드 회로 오류 및 서보 메커니즘 오류가 포함됩니다. 소프트웨어 고장은 가끔 시스템 충돌과 비활성, 일반적으로 부적절한 설계, 메모리 오버플로우 등으로 인해 발생합니다. 이러한 장애는 제어 시스템 및 기타 작업을 재시작하여 제거할 수 있습니다.