1、双馈水冷异步发电机知识介绍永济新时速电机电器有限公司介绍 v双馈异步发电机在风电中的优势v双馈异步发电机的原理与结构v发电机的维护（重点）v常见的故障的排除（重点）一、双馈发电机在风力发电中的优劣 风力发电机技术，从最初的小功率同步发电机，进化到上世纪八十年代的大型风机采用的定速型属鼠笼发电机。用升速齿轮箱的定速鼠笼发电机，属于异步发电技术。优点是结构简单，维保方便，价格便宜，并网容易，采用齿轮箱提高风轮机的转速配合体轻价廉的高速鼠笼发电机，经济合理，具有很高的性价比。但它的缺点还是很明显的，定速型风机在不同的风速下，难以获得合适的尖速比，导致捕获风能的效率降低，其次齿轮箱在风况和环境变化中承
2、受变荷冲击、悬殊温差，工况严酷，维护保养成本高；发电机效率不高转差功率无法利用，转差率稍高就严重热，同时必须从电网中吸收励磁功率，功率因数低。目前先进的风力发电机产品中的典型技术方案，不外乎变速双馈异步风力发电机和无齿轮箱变速永磁同步风力发电机两种，二者各有优劣。变速双馈风力发电机的变频器，功率约为机组功率的四分之一，机组的总价格较低，但是存在着齿轮箱，其维护保养费用远远大于无齿轮箱变速永磁同步风力发电机。永磁直驱永磁机组方案与双馈电机成本差别主要 在于：直驱机组采用了直驱永磁电机+全功率变流器的设计方案，而双馈电机有齿轮箱驱动方案采用的是双馈电机+4象限变流器+电网过滤离合器+齿轮箱+主轴+
3、扭矩限制器和滑环。交流励磁变速恒频风力发电机发电系统结构图如下所示，其中省略了变压器、滤波器等构件。其中定子接入电网，转子绕组由频率、相位、幅值都可以调节的三相低频交流励磁电流二、双馈风力发电机工作原理 当发电机转速小于定子旋转磁场同步转速时，处于亚同步状态，此时变频器向发电机转子提供励磁电流，定子发出电能给电网；当电机转速大于 旋转磁场的同步转速时，处于超同步运行状态，此时发电机同时由定子和转子发出电能给电网；当电机转速等于旋转磁场的同步转速时，此时发电机作为同步电机运行，变频器向转子提供直流励磁。当发电机转速变化时，若控制转子供电频率响应变化，可使电流频率保持恒定不变，与电网频率保持一致，
4、实现了变速恒频控制。三、主要结构3.1 定子 机座为焊接结构，内部铁芯叠压后由轴向扣片拉紧；定子线圈为3相成型线圈，嵌线后整体真空压力浸漆，绝缘等级H；三相绕组由电缆线引，固定在机座上的大接线盒内。3.2 转子 转子为绕线式，转子铁心采用压力安装在 轴上；转子绕组为波形绕组，绕组K、L、M端 头通过轴孔引出与非传动端滑环连接；轴接地 采用接地电刷，电刷装在滑环室，并有电刷磨 损报警单元；编码器LeineLinde 862209116-2500安装于轴的非传动端。3.3 加热器 电机装配有4个加热器。接线在辅助接线盒中，引出线、电压以及接线位置请参考YJ93A电机用户手册中的接线图和尺寸表。3.
5、4 端盖、轴承 端盖采用铸造结构，轴承采用两个绝缘深沟球轴承。3.5 冷却和通风 发电机采用机壳水内冷却。电机内部风扇使空气循环流动，把热量传到电机机壳，机壳中循环的冷却水将热量带走；滑环室内部空气自然流动，热量传递给滑环室，再经过顶部装的水冷机构进行冷却。3.6 滑环室 滑环室装在电机外部的非传动端，防护等级IP23；滑环装在轴上，刷架系统装配于滑环室内，然后固定在非传动端端盖上，用传感器监控主电刷和轴接地电刷磨损，外接信号电缆固定于辅助接线盒内。3.7 接线盒 大接线盒位于电机传动端顶部，从右侧出线（从传动端看）。3.8 电器连接 电机定子、转子三相绕组由外接电缆引出固定于接线盒内四、日常
6、维护 电机所必需的维护。包括：轴承维护（包括润滑）、滑环和电刷维护、清洁电机和附件。4.1为保证其使用寿命，轴承要求定期润滑。润滑脂：轴承脂 Shell Albida EMS2 如因某种原因没有所要求的润滑脂，使用其他等级相当的润滑脂，需确定两种油脂的相容性和新油脂加注量。加油部位 传动端（润滑点1）100g。非传动端（润滑点2）100g。加油周期：自动注油系统P22344036972，每经过3500h,向 每个润滑点加油100g。若采用手动注油时，按照每3500h分别向润滑 点1、2各加注100g。注意：不能超过指定的润滑脂量；否则电机会因漏油而注意：不能超过指定的润滑脂量；否则电机会因漏油
7、而 故障故障！要求的装置：带G1/2锥形润滑头的润滑油枪。2个再润滑嘴G1/2 加油顺序：电机运转时将一定数量的新润滑油脂（相同等级）压入。从集油器中排除废油。4.2 电刷维护 检查周期：运行后一周，然后每隔6个月 电机静止时检查电刷状态，逐个取下并检查电刷。1）正常运行状态下的电刷摩擦面光洁。2）检查电刷的同时要检查滑环状态。3）更换所有损坏和磨损的而不能正常运行的电刷，用 同一型号的新电刷代替。检查电刷高度1）以书面形式记录下电刷的磨损量，此值用于比较。密切注意电刷磨耗和剩余高度（=新电刷高度的1/3）。2）如果电刷已达到或接近达到此磨损值，更换1个同一型号的新电刷。3）如果电刷监控系统反
8、馈，请更换所有电刷。已经检查并重新安装到正确位置的电刷必须能在刷握里活动自如，电刷不能咔哒喀哒响，如有响声，取下电刷检查刷握。检查脏污的滑环组件，尤其是滑环、刷握、连线、绝缘和刷架，如有必要应进行清洁。4.3 更换电刷 新电刷必须是规定的型号和尺寸;将电刷磨出滑环 面的弧度（在电机外预磨），以保证电刷与滑环的触 面积。将电刷装入刷握，检查电刷导向和运动。用砂纸带包住滑环，纸带宽度=滑环宽度+两端余量 约200mm 按电机旋转的方向将电刷按组排列预磨，按电机旋 转方向拉纸带。为加快预磨速度，开始用粗纤维，大砂粒的砂纸来 粗磨，然后用细砂纸进行精磨。粗磨两个方向都可 以磨，精磨只能按上述3项分步来
9、做。电刷接触面不得少于80%。磨完之后，用软布仔细擦净刷面。用刷子小心刷掉磨掉的碎屑。用手指触摸电刷，以 确认没有异物。完成磨校之后，仔细清除电刷刷件，滑环和滑环组 件表面碳粉。4.4 检查刷握 检查周期：6个月 检查刷握是否紧固，并检查刷架盒的内表面。检查底边和滑环面之间的距离=2.0+0.5mm。检查压杆，看其是否正常起作用。4.5 滑环维护 检查周期：6个月 滑环是电接触面，正常运行时会留下电刷的刷痕，滑环的表面质量反映出电刷的运行特性。电机静止时，目测滑环面。如果滑环的径向跳动超差，要求重新磨滑环，要求Rz10表面粗糙度。注意在运行时间（约500小时）之后会出现小刷痕，小刷痕不会影响到
10、滑环的安全功能。如果表面有烧结点，大面积烧伤或烧痕，滑环径向跳动超差，必须重磨滑环。如果出现小污点，需按旋转方向来重磨滑环。此磨具必须与滑环的实际弯曲面一致。尽可能不要磨掉光泽层，光泽层可保证在现有的运状态下接触良好。运行时滑环的最大径向跳动量如下：速度范围（r/min）允许的经向跳动量（mm）超过1000 0.05 磨削时要注意滑环最小直径。初始直径：320mm/最小直径：310mm注意：当滑环直径小于最小直径时，必须更换滑环！注意：当滑环直径小于最小直径时，必须更换滑环！五、故障诊断与处置5.1温度传感器读数不正常：一般原因是温度传感器引出线的接线螺栓松动或 接线接反。5.2三相电压或电流
11、不平衡：一般原因是主接线盒内的连接螺栓个别没有紧固 或导线接触面不干净。5.3绝缘击穿 应从以下两个方面分析处理：a、电机发生异常情况，短时电压过高。b、绝缘电阻低，原因为线圈不洁、过热、过潮、环 境温度过低、绝缘老化等。5.4电机振动大：应从以下三个方面分析处理。a、安装不良。b、电机转轴弯曲。c、电机转子平衡不良。5.5轴承故障 主要表现在以下几个方面：a、电蚀 现象：表面可看见斑点，在显微镜下可观察到斑点是由细小凹坑簇集而成，进一步发展就可导致波纹状表面。原因：电流流经轴承，就会产生电火花，从而溶融轨道表面。解决办法：通过调整接地电刷的压力或采用绝 缘轴承避免电流流动。b、剥离：现象：轨
12、滚道表面被剥离，表面发生剥离后非常粗糙。原因：辗压疲劳。剥离常常是因为过载而过早发生，而过载是由不正确操作导致，轴和轴承座精度太低，安装误差，异物侵入或生锈等引起。解决办法：找出载荷过重的原因。检查工作环境并且尽量采用承载能力大的轴承。增加润滑油的粘度和改善润滑系统以形成润滑油膜。减小安装误差。c、变色：现象：轨道表面变色。原因：过热导致变色，变质的润滑油在表面沉积。解决办法:涂一层有机溶剂后，可以除去润滑油中的沉积。用砂纸打磨都不能除去的粗糙面就是生锈或是腐蚀，如果能完全除去，那就是过热导致的回火变色。d、崩蚀：现象：崩蚀是因轴承粘住而发生，装配崩蚀造成的痕迹沿轴向，此外崩蚀还可发生在滚子端
13、面以及引导挡边，在回转方向上，轨道表面以及滚动接触表面的划痕。形成原因：装配和移动过程损坏，径向负荷太大以致接触表面无法形成持续油膜，或异物侵入，预压力太、大，滚动体产生滑动或润滑条件差。解决办法：改进装配工艺。改进工作条件。正确预压。选择适当的润滑剂和润滑系统。改善密封效果。e、摩擦损伤和摩擦侵蚀：现象：摩擦表面生锈有红色和微粒，部分形成凹陷。在轨道表面，被作为摩擦腐蚀的凹坑相对滚动体是等距离形成的。形成原因：振动载荷施加在接触的部件上就会产生较小 振幅的震荡，润滑剂会被挤出接触面，而且 各部分蠕动量很大。轴承的振动角度很小。润滑条件不好（甚至无润滑)。脉动载荷。运动过程中的振动。振动，轴安
14、装偏斜，安装误差大，配合太松。解决办法：a.内圈与外圈应该独立包装好再运输，如果不能分开，轴承应该施加预压。b.当轴承用在振动场合中时，应使用粘度较大的润滑脂。c.换润滑剂。d.调整轴与轴承孔。e.改善配合。f、刮痕：现象：表面粗糙并且有细小微粒粘着。原因：滚动体在滚动中产生滑动，而润滑剂性能太 差，不能避免滑动。解决办法：选择最佳润滑油和润滑系统，使之能够形成完整 的油膜。使用附带加压装置的润滑剂。采取诸如选择较小径向游隙和预压的方式以避免 滑动。g、生锈和腐蚀：现象：轴承内、外圈和滚动体表面生锈。有时候滚动体生锈位置是等间距的。原因：轴承浸水或腐蚀性物质（如酸性物质）或空气中的水分凝结到轴承上。包装、存储条件太差或是徒手搬运。解决办法：改善密封效果。定期检查润滑油。小心搬运轴承。当轴承很长时间不工作时就要考虑防锈。h、缺损和破裂：现象：轴承内、外圈以及滚动体部分破损。原因：较大固体异物侵入，冲击或过大载荷，不适当的搬运方式。解决办法：a.排除故障，矫正冲击载荷或过大载荷。b.改善搬运条件。c.改善密封条件。
