1.背景
近日，國家能源局發布《風電場改造升級和退役管理辦法》（征求意見稿），存量風電項目引起了行業關注，進入“十四五”，我國大量早期安裝運行的機組將進入設計壽命晚期，在機組改造或延壽之前，需要進行評估確定其是否可以繼續使用。其中作為風電機組的關鍵部件，發電機的健康狀態很大程度影響了機組的剩余壽命，數據顯示，隨著風電機組運行年限的增長，發電機內外部結構部件老化，發電機發生故障的風險指數上升。因此，對老舊機組的發電機進行內窺鏡檢查與健康狀態評估便顯得尤為重要。
2.直驅永磁發電機內窺鏡檢查參考標準及引用文件
本文參考但不限于以下標準進行直驅永磁發電機（外轉子型）專項檢查與健康狀態評估：
CGC/GF149:2020 風力發電機組延壽技術規范；
GB/T 20319—2017 風力發電機組驗收規范；
GB/T 31518.1—2015 直驅永磁風力發電機組第1部分:技術條件；
GB/T 31518.2—2015 直驅永磁風力發電機組第2部分:試驗方法
3.直驅永磁發電機（外轉子型）介紹
（以某直驅永磁風力發電機組為例）
近些年高磁能永磁體技術發展很快，特別是稀土磁材料在直驅式風力發電機組中得到廣泛應用。以某直驅永磁風力發電機組為例：直驅永磁發電機采用外轉子結構，結構更緊湊；直驅永磁發電機無需電勵磁系統，減少了勵磁損耗，并且減少了碳刷等易損部件的使用，從而減少了檢修維護工作量；采用密閉空冷系統，冷卻可靠，不受外部環境影響，有效防止雨水、沙塵和鹽霧氣體對發電機的侵蝕；該直驅永磁發電機防護等級為IP54，可以防止沙塵、雨水等進入電機，有效保護電機繞組和磁鋼，保證電機長期安全運行。如圖1所示。
圖1 直驅型永磁發電機結構
4. 直驅永磁發電機常見問題及展示
直驅永磁發電機長期裸露運行在高溫、沙塵、潮濕等惡劣環境下，有可能面臨密封部件老化缺失、發電機的散熱系統損壞及散熱系統密封部件老化缺失，再加上現場未按照風力發電機組運維手冊維護、缺乏定期巡檢技術手段導致發電機長期帶病運行、生產廠家出現少數批次工藝問題等，導致發電機出現各類故障。
直驅永磁發電機內窺鏡檢測常見的缺陷有：永磁發電機內部積灰和內部異物吸附、綁扎材料松動脫落、繞組絕緣層剝落、面漆裂紋、定子與轉子異常磨損等問題。
直驅永磁發電機內窺鏡檢查正常照片及常見問題展示，如圖2-圖6所示：
5. 直驅永磁發電機檢查方法
檢查要點及方法：
1） 通過發電機繞組溫度、軸承溫度、轉速、電壓、電流、振動等歷史SCADA數據，分析發電機運行狀態；
2） 觀察并網及自由旋轉狀態下發電機的運行聲音，確認是否存在異響。
3） 檢查發電機冷卻系統運行是否正常，通風管道有無破損，密封裝置有無老化情況；
4） 用絕緣電阻測試儀測量發電機繞組之間及繞組對地絕緣電阻，是否符合設計標準要求；
5） 觀察發電機前后軸承密封圈處，是否有油脂排出；密封圈是否老化、存有裂紋；
6） 定子通風口處是否附著黑色粉末，查看排水孔和觀察孔內是否有黑色粉末流出；
7） 將內窺鏡探頭通過觀察孔深入定、轉子氣隙內，對定、轉子表面進行拍照和錄像，通過拍照和錄像判定定子鐵芯、轉子磁極是否正常。
6.直驅永磁發電機故障等級分級
7.直驅永磁發電機故障預防措施
1）加強發電機巡查力度（全場每月至少1次），巡查結果存檔，如有異常，即刻停機通知廠家。
2）檢查發電機外轉子觀察口或者排水口情況,如無法目測，則停機，做好安全措施的情況下，用手觸摸的方法檢查是否存在較多黑粉，發現問題及時反饋廠家進行處理。
3）按照運維手冊加強定期檢查，每次定檢時，檢查發電機后軸承密封圈，并查看發電機后軸承油脂是否干澀,油脂內是否有鐵屑等雜物。
4）加裝在線振動監測系統，利用安裝在發電機軸承上的各種感知元件在線監測發電機軸承的結構動力學特征，分析和診斷發電機運行狀態，提前識別氣動不平衡、發電機軸承損壞、螺栓斷裂、超負荷等異常情況，并精確定位故障位置、問題等級程度、預測發電機失效情況，幫助廠家優化維修，減少意外停機，降低不可預見成本損失。
5）強化設備安全意識，正常風速情況下，同一時間段內機組突然出現連續幾次振動報警，一定要停機登塔檢查故障原因，禁止連續復位啟機。如果發現發電機軸承溫度或繞組溫度突然快速上升，但還未超過警示值，此時應觀察機組運行情況，定檢時重點檢查，如軸承溫度超過警示值則立即停機，進行原因排查。
6）定期進行發電機專項檢查（建議每年1次）。
8.結語
隨著中東南部與海上風電的開發，風力發電機組運行環境日趨復雜化，故障的產生源相應地多樣化；而早期大基地項目，又往往面臨運維不科學、數據不齊全等歷史問題；風電場的運行維護管理問題、在役機組的健康狀態診斷已經成為風電資產運營的重要課題，發電機的狀態檢查及故障預防是其中的一環。鑒衡認證對超過8000臺在役機組開展了檢驗檢測，并結合自身的解決方案和處理方法，為后續風力機組發電機發生類似故障時提供了理論依據；2020年，鑒衡認證自主發布《風力發電機組延壽技術規范》，并針對老舊機組的狀態檢查及剩余壽命評估展開了系列專題討論，以期為我國大量的存量項目持續平穩運行、技改或延壽退役提供技術支撐，為風電產業減少安全隱患、健康發展保駕護航。CGC
供稿：朱彥鑫、張宇鵬、程人杰（CGC）
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