风电滑环故障原因和分析

根据风力发电机的型号,滑环可分为1.5/1.65MW滑环和2MW滑环,分别安装在轮毂侧和机舱侧的2MW滑环。轮毂滑环的工作条件比机舱滑环差,轮毂比机舱振动更频繁,这是1.5/1.65MW滑环故障率较高的重要因素。从风电场的反馈来看,故障现象主要是通信故障和回路故障。以下是对476个修复滑环的检查统计。滑环的故障部位主要分布在以下几类。

风电滑环

滑环典型故障分析

根据风场反馈的故障现象,滑环的典型故障主要分为以下几类:通信故障、编码器故障、烧环等。从滑环结构、工艺和维护等方面分析了产生问题的主要原因。

1.通信故障

通信故障是一种常见故障,问题的根本原因是刷针与回路接触不良,影响信号传输。从问题的性质分析,可以分为两类:一类是滑环本身的缺陷,导致接触不良。第二类是未能及时维护造成的接触不良。

(1)滑环结构和工艺缺陷导致刷针与线圈接触不良

拆卸故障滑环后,发现该品牌滑环在结构和工艺上存在以下缺陷:

a)该品牌早期滑环产品的支撑杆防腐能力不够,支撑杆生锈脱落,污染环路,导致接触不良(甚至短路烧坏)(见图2,某品牌滑环支撑杆生锈)。

b)电刷和导电环的材料不耐磨(图3为该品牌滑环运行1.5年左右的状态),刷针磨损断裂,导致接触不良,摩擦损耗造成回路粉尘污染,积灰导致接触电阻增大,同时滑道表面光洁度受损,导致金针弯曲跳动,造成瞬时断开甚至短路,同时降低滑环的绝缘性能,导致通信故障或风力发电机回路烧毁。

c)电刷弹性疲劳,电刷压力无法保证导致接触不良,导致铜环表面因打火现象而烧坏。严重的话,刷丝会烧坏。

d)由于线圈未对准,导致刷针接触不良或异常磨损。根据对故障零件的拆卸,发现该品牌的滑环主轴采用塑料制成,刚性不足,容易断裂,不能保证回路的同心度,容易导致接触不良等隐患,导致通讯故障(滑环主轴见图4)。

e)滑环防护等级不够,外界的灰尘、水汽、油雾进入滑环,污染回路,造成接触不良。同时滑环绝缘性能降低,击穿烧坏。

(2)维护不当导致刷针与线圈接触不良

根据故障统计,风电场反馈的滑环是通信故障,约15.5%的滑环经过供应商测试没有故障。滑环清洗润滑后,功能正常,主要认为是维护不及时。从行业内滑环技术分析,无论采用哪种技术方案,都属于滑动接触的范畴,必然会产生摩擦和粉末,但不同品牌的滑环磨损程度不同。为了提高滑环的可靠性和使用寿命,需要定期清洗和润滑。如果不及时清理,磨损产生的灰尘会堆积在滑道表面。在旋转过程中,金针遇到灰尘点会跳开,导致接触不可靠,传输闪烁,信息传输不稳定,甚至通讯故障。

2.环路被烧毁了

通过对故障零件的拆卸和分析,以下因素是造成环路烧毁的主要原因:

(1)电气工艺缺陷:焊接工艺不好,线芯外露,焊点尖锐,导致电气间隙过小,击穿烧毁(如图5,滑环PCB焊接);

(2)滑环存在1.1所述的结构和工艺缺陷,导致燃烧;

(3)被闪电灼伤。

3.编码器故障

(1)该品牌的滑环编码器固定在塑料主轴的端部,由于塑料主轴的刚性不易变形,编码器运行在晃动状态。同时,编码器联轴器结构不合理,连接灵活性不够,导致编码器在不同中心的情况下损坏。

(2)编码器本身的质量问题。

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