陳偉

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

風(fēng)機(jī)設(shè)備是從其動(dòng)力來(lái)源來(lái)看屬于原動(dòng)機(jī)，可以通過(guò)自身運(yùn)轉(zhuǎn)將機(jī)械能源轉(zhuǎn)換成為可以輸送的氣體壓力能和動(dòng)能的一種機(jī)械設(shè)備，一般在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)可以停機(jī)檢修，也可以可能遇到故障時(shí)在維修周期內(nèi)確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。但是因?yàn)楝F(xiàn)有制度的限制，必須停機(jī)檢修，但是這兩種模式都會(huì)導(dǎo)致“維修過(guò)?！眴?wèn)題的發(fā)生，不僅影響風(fēng)機(jī)的使用壽命，也會(huì)導(dǎo)致故障多發(fā)，導(dǎo)致生產(chǎn)暫停。為了確保風(fēng)機(jī)可以正常、穩(wěn)定運(yùn)行，需要解決以上問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)機(jī)動(dòng)力荷載的測(cè)試，分析，通過(guò)干預(yù)、減少，確保風(fēng)機(jī)不受影響。并在風(fēng)機(jī)上安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常變化情況，便于在故障發(fā)生后及時(shí)也會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。為了防止風(fēng)機(jī)突發(fā)事故，消除設(shè)備的過(guò)剩維修，減少風(fēng)機(jī)的動(dòng)載荷，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)視風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，定期分析其異常數(shù)據(jù)。出現(xiàn)故障時(shí)，需要盡早解決，制定可靠的預(yù)防和控制對(duì)策，有效避免意外事故的發(fā)生，保證風(fēng)機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 風(fēng)機(jī)設(shè)備相關(guān)概述

風(fēng)機(jī)設(shè)備是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的一種，在風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)也需要依靠電流傳感器來(lái)輸送信號(hào)，一般在風(fēng)機(jī)設(shè)備故障時(shí)可以通過(guò)故障診斷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行診斷、維修，在此過(guò)程中不需要直接通過(guò)傳感器獲取信號(hào)，對(duì)此電信號(hào)故障診斷法也是風(fēng)電機(jī)組故障診斷中的一種非常有效的診斷方法。在該方法下可以通過(guò)分析電流信號(hào)來(lái)判斷風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈的故障情況，后通過(guò)小波原理對(duì)風(fēng)電機(jī)組模型中的電流信號(hào)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確判斷機(jī)組主傳動(dòng)鏈的故障情況[1]。

2 風(fēng)機(jī)設(shè)備故障分析原理

2.1 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障診斷原理

一般在故障發(fā)生后，風(fēng)機(jī)機(jī)組的轉(zhuǎn)矩傳遞損失率會(huì)提高，如果人們不考慮能量傳遞中轉(zhuǎn)矩的損失情況，直接采用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法來(lái)計(jì)算風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并在分析計(jì)算時(shí)還需要考慮風(fēng)力機(jī)組傳動(dòng)軸的角速度、三相永磁發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。發(fā)電機(jī)單相繞組中的電動(dòng)勢(shì)，單相繞組端電壓和夾角等，通過(guò)計(jì)算可以直接得出風(fēng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，直接將該轉(zhuǎn)矩作為機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的分析指標(biāo)。但是在具體診斷故障時(shí)，轉(zhuǎn)矩測(cè)量成本較高，且傳感器安裝難度大，電流和電壓、功率等信號(hào)獲取步驟簡(jiǎn)單，對(duì)此人們可以通過(guò)間接檢測(cè)風(fēng)電機(jī)組機(jī)械轉(zhuǎn)矩本身的傳動(dòng)鏈故障信息來(lái)得出參數(shù)信號(hào)。另外，在轉(zhuǎn)矩改變時(shí)，發(fā)電機(jī)組的三相電流也會(huì)變化，主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)矩和電流本身呈現(xiàn)線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，如果機(jī)械鉆具出現(xiàn)了故障則可以通過(guò)發(fā)電機(jī)信號(hào)來(lái)顯示出來(lái)。如果機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)了不規(guī)律的振動(dòng)，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)變化，因此可以將傳動(dòng)系統(tǒng)故障頻率傳送到發(fā)電機(jī)中，可以直接通過(guò)電氣參數(shù)顯示出來(lái)，對(duì)此人們可以通過(guò)發(fā)電機(jī)電流信號(hào)來(lái)判斷傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械故障[2]。

2.2 永磁同步發(fā)電機(jī)繞組故障診斷原理

永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)是一種外轉(zhuǎn)子類(lèi)型，在轉(zhuǎn)子中有磁極，磁極可以通過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)下的離心力來(lái)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，對(duì)于該風(fēng)機(jī)的故障原因主要是電機(jī)繞組短路引起的。一般在出現(xiàn)短路時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大沖擊力的電樞磁場(chǎng)，在此情況下人們就需要在風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組內(nèi)部安裝保護(hù)裝置，隔離磁場(chǎng)。因?yàn)樵摴收媳憩F(xiàn)較為顯著，不需要深入研究分析，且在機(jī)組運(yùn)行中如果遇到了繞組匝間短路問(wèn)題對(duì)機(jī)組本身的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響，該故障的發(fā)生也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。一般因?yàn)橛袡C(jī)組保護(hù)罩的存在不會(huì)輕易發(fā)現(xiàn)故障，對(duì)此人們需要可以通過(guò)以往的維修數(shù)據(jù)診斷發(fā)電機(jī)組的匝間短路故障，以此針對(duì)性地檢修，減少風(fēng)機(jī)停機(jī)頻率。一般情況下，如果發(fā)電機(jī)定子繞組出現(xiàn)短路故障時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生變化，并通過(guò)一定的頻率來(lái)顯示出來(lái)，且發(fā)電機(jī)組定子繞組出現(xiàn)匝間短路時(shí)也會(huì)通過(guò)電流信號(hào)顯示出來(lái)，對(duì)此人們可以直接通過(guò)電流信號(hào)來(lái)判斷故障情況。

3 風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行故障診斷方法

風(fēng)機(jī)設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)因?yàn)樽陨砟p和振動(dòng)、老化、外力影響等多方面因素出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，這種異?，F(xiàn)象是風(fēng)機(jī)故障的提示，為了確保風(fēng)機(jī)設(shè)備本身性能穩(wěn)定、運(yùn)行狀態(tài)良好、人員操作規(guī)范、可靠，需要機(jī)組操作人員深度掌握風(fēng)機(jī)設(shè)備相關(guān)知識(shí)和操作技能，了解設(shè)備的性能，提高人員的維修技能，要求人員要積極學(xué)習(xí)風(fēng)機(jī)故障診斷知識(shí)和技能，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、有效處理故障問(wèn)題，降低故障發(fā)生率和損失率。對(duì)于直接分析法是指通過(guò)各種感官經(jīng)驗(yàn)來(lái)直接觀(guān)察和判斷故障情況；對(duì)于間接分析法是指通過(guò)借用相關(guān)工具和技術(shù)等綜合驗(yàn)證和辯證性地看待故障問(wèn)題[3]。

3.1 直接分析法

風(fēng)機(jī)故障直接分析法是指直接對(duì)風(fēng)機(jī)故障進(jìn)行判斷、識(shí)別的一種方法，該方法最為簡(jiǎn)單和常見(jiàn)，當(dāng)前很多值班巡檢人員已經(jīng)掌握了該方法，比如，在風(fēng)機(jī)機(jī)組巡檢的過(guò)程中可以通過(guò)手觸摸風(fēng)機(jī)外殼，如果溫度過(guò)高，冷卻水中斷，則可以定義為冷卻水堵塞引起的故障。如果送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)運(yùn)行中突然停止，此時(shí)聞到有一股焦糊的味道，則可以判定為電動(dòng)機(jī)組繞組已經(jīng)燒毀。如果風(fēng)機(jī)使用時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)老化，聽(tīng)到葉輪處有異常的響聲，則可以判斷為葉輪磨損脫落故障。如果機(jī)殼和軸承之間有異常摩擦聲音，則可以判定為基座電梯安裝不當(dāng)，電梯滑出螺母松動(dòng)故障問(wèn)題。如果風(fēng)機(jī)軸承底座端出現(xiàn)了漏油問(wèn)題，則表明油封間隙增加，密封油需要更新等。通過(guò)以上聽(tīng)、看、摸、聞的方法，可以直接判斷故障問(wèn)題，但是掌握了該方法后，還無(wú)法解決一些復(fù)雜潛在性的故障，且單一，憑借人的主觀(guān)經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法精準(zhǔn)地判斷出故障的問(wèn)題，對(duì)此，人們還需要掌握間接分析法。

3.2 間接分析法

間接分析法是在流體力學(xué)的原理上借用了風(fēng)機(jī)專(zhuān)業(yè)相關(guān)知識(shí)形成的一種分析方法，該方法可以有效彌補(bǔ)直接分析方法的不足，在運(yùn)用該方法時(shí)，需要對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備系統(tǒng)性能進(jìn)行把握，通過(guò)邏輯推理的方法來(lái)判斷故障點(diǎn)和原因，具體如下。

（1）新裝鍋爐導(dǎo)致風(fēng)機(jī)電流出現(xiàn)異常變化。在安裝鍋爐后，需要對(duì)風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的空載電流進(jìn)行測(cè)量后，采用皮帶或者聯(lián)軸器將新裝鍋爐和風(fēng)機(jī)相連，但是在此情況下會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)的電流增加。出現(xiàn)這種原因和風(fēng)機(jī)本身沒(méi)有直接的關(guān)系，主要是風(fēng)機(jī)過(guò)載負(fù)荷引起的，對(duì)此需要做好以下檢查：需要對(duì)引風(fēng)機(jī)入口的風(fēng)門(mén)安裝位置的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查；檢查冷態(tài)氣體的密度和風(fēng)門(mén)大??；檢查風(fēng)機(jī)皮帶松緊情況；檢查風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)情況，風(fēng)葉是否出現(xiàn)了銹蝕，是否處于全開(kāi)狀態(tài)；檢查風(fēng)門(mén)的啟動(dòng)靈活度。此外，還需要檢查主軸的轉(zhuǎn)速，確保轉(zhuǎn)速處于額定值，檢查三相電壓，確保電壓符合額定標(biāo)準(zhǔn)；檢查軸承座振動(dòng)情況，判斷軸承座的安裝準(zhǔn)確性[4]。

（2）鍋爐爐膛負(fù)壓轉(zhuǎn)變成為正壓。一般在爐膛負(fù)壓變?yōu)橹貕汉笮枰皶r(shí)檢查，在此過(guò)程中排除水冷壁管受熱面泄漏的問(wèn)題，如果沒(méi)有此問(wèn)題，則是風(fēng)機(jī)本身的問(wèn)題，如果風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)吸力減少，爐膛負(fù)壓變正。此外，如果風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不佳，風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)自動(dòng)開(kāi)大，也會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛負(fù)壓變?yōu)檎龎?，?duì)于此情況，需要檢查煙道閥門(mén)的靈活度和制動(dòng)機(jī)構(gòu)是否變松，風(fēng)門(mén)是否關(guān)閉；檢查風(fēng)機(jī)皮帶的長(zhǎng)度和松緊情況，檢查風(fēng)機(jī)葉片的磨損、穿孔情況；檢查風(fēng)道的漏風(fēng)情況；檢查灰斗密封程度。如果火管鍋爐煙管出現(xiàn)了堵塞，也會(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛負(fù)壓轉(zhuǎn)變成為正壓，對(duì)于送風(fēng)機(jī)，也需要檢查風(fēng)門(mén)，檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電流。

（3）風(fēng)機(jī)劇烈振動(dòng)。對(duì)于風(fēng)機(jī)劇烈振動(dòng)情況，需要從外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行檢查，對(duì)于內(nèi)外部，主要檢查風(fēng)機(jī)軸和電機(jī)軸的平行程度，臍帶輪槽的位置，風(fēng)機(jī)殼和轉(zhuǎn)子的間隙，機(jī)殼和集流器與轉(zhuǎn)子的摩擦情況，檢查機(jī)殼、軸承座和支架的連接情況，檢查螺栓的松動(dòng)、掉落、斷裂情況。檢查基礎(chǔ)構(gòu)件是否出現(xiàn)下沉，基礎(chǔ)構(gòu)件的剛度，墊片是否掉落，檢查風(fēng)機(jī)、進(jìn)出口、風(fēng)道、煙道的連接情況，檢查支吊架的安裝位置。對(duì)于風(fēng)機(jī)內(nèi)部的檢查，主要對(duì)葉輪軸盤(pán)孔和軸連接的穩(wěn)定性，檢查葉輪鉚釘?shù)乃蓜?dòng)情況，葉輪葉片的磨損變形情況，檢查葉面的灰塵轉(zhuǎn)子的動(dòng)靜平衡程度，檢查軸承滾珠的掉落情況[5]。

3.3 綜合分析法

（1）如果軸承內(nèi)沒(méi)有異常響聲，機(jī)體沒(méi)有異常振動(dòng)，則表明軸承沒(méi)有故障問(wèn)題，如果潤(rùn)滑油不足導(dǎo)致軸承溫度升高，則可以判定為軸承缺油故障，此時(shí)可以采用鐵棒插入油杯中來(lái)判斷密封油的高度，如果以上判斷合理，則表明存在故障問(wèn)題。

（2）離心式風(fēng)機(jī)電流異常變化，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)門(mén)有異常響聲，該響聲屬于間歇性的撞擊響聲。對(duì)于這種問(wèn)題是風(fēng)機(jī)電流異常變化，導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷波動(dòng)引發(fā)的故障，如果風(fēng)機(jī)和風(fēng)門(mén)處存在間歇性的碰撞聲，則表明轉(zhuǎn)子和集流器存在碰撞問(wèn)題。這種問(wèn)題主要是因?yàn)檩S承故障導(dǎo)致軸承雙向變動(dòng)，人們可以通過(guò)揭開(kāi)軸承支座上蓋來(lái)識(shí)別，發(fā)現(xiàn)軸承隔離圓變形，支撐桿掉落。

（3）離心式引風(fēng)機(jī)異常振動(dòng)故障，人們可以通過(guò)聽(tīng)葉輪處的，發(fā)現(xiàn)有異常的響聲，可以看到煙道晃動(dòng)顯著軸承箱下基座。鐵板有螺栓掉落，且風(fēng)機(jī)在停機(jī)后煙道仍然運(yùn)行，震動(dòng)聲沒(méi)有消失，則人們可以拆除引風(fēng)調(diào)節(jié)門(mén)，此時(shí)震動(dòng)聲消失，對(duì)于這種故障原因主要可以分為內(nèi)在原因和外部原因，對(duì)于外部原因，是指引風(fēng)機(jī)、機(jī)殼、支架、煙道、風(fēng)道等連接不牢，或者緊固件松動(dòng)引發(fā)的震動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于內(nèi)部原因是指轉(zhuǎn)子葉輪灰塵較大或者磨損較為嚴(yán)重，導(dǎo)致動(dòng)靜力不平衡，引發(fā)軸承座運(yùn)行不穩(wěn)定。如果異常響聲出現(xiàn)后便消失了，則表明是因?yàn)橥獠恳鸬恼駝?dòng)故障，則可以判定為封門(mén)或者煙道損壞，此時(shí)需要對(duì)煙道進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)煙道銜接處的主支架和彎頭處存在焊接裂痕，主支架掉落導(dǎo)致風(fēng)機(jī)異常振動(dòng)。

（4）軸流和離心式風(fēng)機(jī)流量不穩(wěn)定，壓力變化大，風(fēng)機(jī)和煙道異常振動(dòng)噪聲大。對(duì)于風(fēng)機(jī)的壓力和流量變化可以判定成為下降或者增加的曲線(xiàn)，其主要是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)工作狀態(tài)不穩(wěn)定導(dǎo)致的，如果風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生以壓力和流量的變化，此時(shí)氣流在撞擊下會(huì)誘發(fā)震動(dòng)和噪音?？傊?，對(duì)于風(fēng)機(jī)的故障，綜合分析方法可以通過(guò)故障表面識(shí)別與判斷，發(fā)現(xiàn)故障的本質(zhì)原因，在判定故障范圍和位置后可以針對(duì)性地對(duì)性地處理[6-7]。

4 故障處理方法

（1）掉落葉片故障和診斷。在風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行中，如果葉片掉落會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故，對(duì)此需要確保葉片的完整，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，需要定期對(duì)風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行維修，在第一片風(fēng)機(jī)葉片斷裂時(shí)，人們往往沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行后會(huì)出現(xiàn)再次掉落的情況。對(duì)此，需要在第一片葉片斷裂時(shí)需要及時(shí)診斷，及時(shí)更換維修，以此減少故障隱患的發(fā)生。對(duì)于這種故障問(wèn)題，需要人們加強(qiáng)對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，及時(shí)判斷故障異常情況，確保整個(gè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。

（2）風(fēng)機(jī)滑輪軸承故障。對(duì)于該故障問(wèn)題，需要通過(guò)風(fēng)機(jī)的拆分來(lái)檢查，及時(shí)更換破損的軸承，對(duì)停機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，風(fēng)機(jī)故障停機(jī)后，不僅會(huì)影響生產(chǎn)地進(jìn)行，也會(huì)引發(fā)安全事故，對(duì)此人們需要科學(xué)分析故障問(wèn)題的原因，根據(jù)原因?qū)ΜF(xiàn)有的停機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，減少停機(jī)事故。此外，還需要加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的控制，避免電壓過(guò)度波動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，在風(fēng)機(jī)故障診斷時(shí)需要把握風(fēng)機(jī)故障原理，準(zhǔn)確采集風(fēng)機(jī)電流信號(hào)，提取電流信號(hào)的特征參數(shù)，后根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理，可以從風(fēng)機(jī)機(jī)組運(yùn)行系統(tǒng)中了解風(fēng)機(jī)故障信息。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和測(cè)量?jī)x器精確度的提高，會(huì)有更多的電站風(fēng)機(jī)故障診斷技術(shù)涌現(xiàn)出來(lái)，因此，風(fēng)機(jī)故障診斷技術(shù)勢(shì)必會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。另外，想要更好地發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障點(diǎn)，及時(shí)解決故障，就需要科學(xué)安排專(zhuān)業(yè)的風(fēng)機(jī)技術(shù)人員和監(jiān)督人員、巡檢人員，并熟練掌握幾種風(fēng)機(jī)故障分析方法，及時(shí)排除故障，確保風(fēng)機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行，確保整個(gè)風(fēng)力輸送正常進(jìn)行。