风电机组可靠性研究现状与发展趋势.doc

风电机组可靠性研究现状与发展趋势 目录 TOC \o "1-9" \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：风电机组可靠性研究现状与发展趋势 2 一、风电机组基本结构 2 二、风电机组失效模式 3 1、齿轮箱系统失效模式 3 2、发电机失效模式 4 3、转子叶片失效模式 4 三、风电机组可靠性研究 4 1、风电机组可靠性分析方法 5 1.1基于数据库的统计分析 5 1.2基于载荷的应力－强度干涉理论 7 2、风电机组可靠性研究进展 8 结束语 9 文2：配网电力工程技术可靠性研究 10 1配网电力工程的技术问题 10 1.1电源分配不当 10 1.2 配电网运行不合理 10 1.3补偿装置配置不合理 11 2提高配网系統电力工程技术可靠性措施 11 2.1制定出科学的施工管理流程 11 2.2 制定出合理的工程施工方案 12 2.3施工工艺管理 12 2.4重视对施工人员的技能培训 12 结束语 13 原创性声明（模板） 13 正文 风电机组可靠性研究现状与发展趋势 文1：风电机组可靠性研究现状与发展趋势 引言 风能是当今世界最具发展前景和潜力的可再生能源之一，资源充足且干净清洁，到2015年底，全球累计风能发电能力已超过400GW。中国是风电装机规模最大的国家之一，装机能力已达到51473MW，占全球发电总能力的45.1%。2016年全国风电开发建设总规模（不含台湾省）为3083万千瓦（数据来自国家能源局），2050年我国风电装机容量将达到10亿千瓦，风电成为发电主力。 一、风电机组基本结构 风电机组是将风能转化为电能的重要装备。根据风轮结构及其在气流中的位置，风电机组主要有两种类型：水平轴风电机组和垂直轴风电机组。研究表明，HAWT比VAWT可靠，被广泛运用于各种机型，其典型结构如图1所示。依据风电机组各部分在整个风机系统中所起的作用和安装位置，风电机组可以被分成转子系统、齿轮箱系统、发电机系统、塔筒系统、其他机械系统和其他电子系统六大系统。 图1典型双馈式风电机组结构图 图2风电机组零部件失效率 现有风机多采用交流多相发电机，包括鼠笼式感应发电机、绕线式感应发电机、双馈异步风力发电机、永磁式同步发电机、电励磁同步发电机。不同制造商生产的同功率风机选用的发电机类型不同，同一制造商生产的不同功率风机采用的发电机也不同。海上风电机组一般比陆上风电机组容量大很多，叶片更长，多采用两级行星一级平行轴的功率传递形式，比陆上风电机组可靠性要求更严格。 二、风电机组失效模式 表1风电机组关重零部件失效模式 风电机组的失效频率与风机类型、工作环境密切相关，图2所示同一种风机工作在海上和陆地时不同的失效率情况。可以看出关键与重要（以下简称“关重”）零部件的失效率要高于其他零部件，而同种零部件工作在海上比在陆地上更易失效。 对于风电机组传动系统，齿轮箱、发电机、叶片等关重零部件的失效率较高。齿轮箱的失效主要由齿轮、轴承的失效引起；发电机失效主要由轴承失效所致。风电机组关重零部件的失效模式、失效原因和检测方法见表1。 1、齿轮箱系统失效模式 风电齿轮箱中任何一个零部件的失效都会产生较高的维修费用和因停机而带来的巨大经济损失，对于海上风电机组表现得更加明显。齿轮箱最常见的失效形式有轴承失效、齿轮疲劳、磨损、断裂失效、润滑不足等。图3所示为齿轮箱轴承的三种失效模式，其中疲劳失效较常见。齿轮箱中连接前箱体、齿圈和中箱体的螺栓也时有失效，主要是因为低速级一般为斜齿轮，再加上随机风载作用，箱体承受较大轴向力，而这些力全部作用在均布的螺栓上，受力不均很容易导致螺栓断裂失效。图４为齿轮箱螺栓失效图，图中断面光滑，属于疲劳断裂。从螺母支撑面算起，断裂部位为第一圈螺纹处（图4b、图4c），测试发现，约有1/3的载荷集中在第一圈，而试验证明，开卸荷槽、适当的螺纹锥度和螺纹根部圆角半径可以增加螺栓承载能力，提高可靠性。 图3齿轮箱轴承失效 图4齿轮箱螺栓失效 2、发电机失效模式 发电机与输出时变机械能的齿轮箱相连，发电机承受来自齿轮箱的时变扭矩和转速，使得发电机成为风电机组失效率较高的关重件之一。导致发电机失效的根本原因有设计、操作、维修和外界环境等。发电机的失效率与整机容量、工作环境等有关。图5所示为不同容量风电机组发电机零部件失效率情况。不同故障原因会导致发电机不同的失效模式，这些原因包括设计、操作、维修和外界环境，见表2。图6所示为发电机三种典型失效模式，其中轴承失效最为常见。 图5不同容量发电机零部件失效率统计 3、转子叶片失效模式 叶片长期承受着交变应力作用和环境影响，失效率较高，主要的失效模式有疲劳、