风力发电机组故障及失效分析方法

来源:金属热处理300问作者:郭海祥

北极星风力发电网讯:2013年10月18日,北京国际风能暨展览会——风电技术论坛——风电故障与分析。北京鉴衡认证中心有限公司风能事业部副总经理杨洪源先生介绍风力发电机组故障及失效分析方法。以下是全文:

杨洪源:大家上午好!下面我介绍一下风电机组故障与失效分析的技术,把风电机组故障和失效分析大概是一个什么样的过程让大家有一个了解。我的介绍主要分成四个部分,一个是风电机组的故障与失效,它是什么样的一个概念。第二部分是失效分析方法的介绍,地三是针对风电机组故障与失效分析应该是什么样的一个方法,最后是得出一个结论。

风电机组失效,我们通常都是不希望它也失效的问题,但是风电机组是一个大型的设备,在使用寿命期里面不可避免会出现一些问题,我们怎么样通过这种失效的分析使它损失降低到最小,甚至是使坏事变成好事,所以我们对失效分析就应该做一些很细致的专业的工作。

介绍一下失效和故障的概念,按照GB/T3178-94的术语,失效是指产品终止完成规定功能的能力这样的事件。故障是指产品不能执行规定功能的状态,预防性维修或者其他计划性活动或者缺乏外部资源的情况除外,这相当于风电机组的定期检查,比如限电,或者风况条件不满足要求的情况。有故障不一定失效,但是失效通常肯定会由于故障产生的。

风电机组是大型复杂的机电装备,机组的可靠性受设计、制造、运行维护,包括使用条件等多方面因素的影响,机组的故障、部件失效,甚至整个机组倒塌的事故也是时有发生。特别是在我们国家,风电这几年都发展的很快,但是对于机组的安全性的认识,还有相关的运行经验还是相对薄弱的。所以说,在已装的机组中,不可避免都存在一些安全的隐患。随着这些机组运行年限的增长,这些部件和机组的失效问题就会逐渐的暴露出来。

下面这个图上给出了两个例子,因为风电机组事故通常都是属于比较敏感的一些信息,所以说要想得到比较全面的和比较新的一些事故情况,还是比较困难。左边这个是由于变桨电池的容量失效,导致机组飞车,最后整个倒塌。右边是维护人在更换叶片的时候,将变桨系统关闭,导致风能在风的作用下启动旋转,因为无法控制而飞车,最后倒塌烧毁。

什么叫失效分析,就是对设备及构建在使用过程中发生的各种形式失效现场的特征及规律进行分析研究,从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施,称之为失效分析,我们一个是要找出失效的原因,第二要防止失效的措施。通过失效分析可以防止类似失效在生命周期内再次发生,使产品的质量得以提高。失效分析的必要性,并不一定出现失效就一定是坏事,因为这是从几个方面。比如19世纪中期的时候德国的铁路频繁的发现断裂的现象,通过对失效现象的总结和研究,最后发现因为之前的设计都只考虑了强度,没有考虑疲劳,因为车载在循环载荷作用下,经历的载荷历程也是比较长,所以疲劳问题比较突出。在这个研究的基础上就发展出来疲劳学这一门学科,现在在结构强度领域,疲劳也是重要的问题。

第二、二战期间,美国的军运飞机运输到中东以后,发现60%记载的电子设备都是不能用的,这样促使他们对电子设备的可靠性去开展研究,然后在1950年的时候,他们是海陆空三军联合成立了一个课题研究小组,专门针对这个问题研究。在1957年,通过七年的研究,发布了一个关于飞机的电子产品的可靠性研究的一个报告,这个报告最后就成为可靠性研究这样一个奠基性的文件。

所以,从这里面可以看出来,很多我们的设计理论,或者说我们的设计方法有可能没有经过长期的工程验证,只有通过在使用过程中的失效,并且对失效问题的解决,有可能引发一些新的技术提出来。另外,在日本30多年前他们的产品也是以产品质量低劣而受影响的,但是现在他们的汽车产品在全世界还是赢得了很好的声誉。其中一个重要原因就是他们在30多年前就开始系统的分析世界各国汽车构建的失效情况,着重研究它的失效原因和改进措施,并且对这个改进措施的结果进行跟踪调查,这样就使日本机械产品到今天,特别是汽车行业是在世界范围内占有明显的优势。现在我们国家的装机容量是非常多的,我们能够基于这些运行的经验,基于这些失效的数据进行研究,我相信随着我们技术的发展,我们的产品也会在世界上占有这样的一些技术优势和质量的保证。