風電機組故障診斷與傳動系統的先進維修及設計

    基于以上分析，可以斷言：如果該高速軸的前端軸承更改一種安裝尺寸可以互換的型號，并經過計算證明不存在定點疲勞因素，則該位置的軸承故障率可以大幅度降低。該建議之所以能夠實施，是因為同型齒輪箱的該位軸承本來就存在多種型號，而只有當前使用的型號出現故障多發的現象。

    限于篇幅，本文不能對各種齒輪箱的各種軸承、齒輪作出分析。但如果在維修和設計中引用定點疲勞理論對軸承加以選配，就可望大幅度減少故障發生的機率，就可以實現先進維修和設計，就有望促進風電機組傳動系統的設計創新。

    4.2 關于電刷滑環的設計和維修問題

    雙饋發電機通常有4組電刷滑環，其中A、B、C三相用于勵磁引電，可能是因為電流大而設計了多個基本均布的電刷。但幾乎所有的D相電刷卻只有1個，可能是因為它主要用于短路發電機的軸電壓而短路電流又很小的緣故。

    問題是：該D相電刷和滑環故障多發，如圖4。不僅引起強烈的沖擊，甚至引起跳閘。此類問題在其它發電領域也普遍存在。

    故障機理診斷的研究認為：以為傳輸電流小就可以用1個電刷，是可靠性設計理念的偏頗。在振動條件下，一旦電刷瞬時開路，軸電壓就在電刷滑環之間引發電弧，燒損電刷滑環，引起接觸不良和運轉沖擊，進而出現惡性循環，故障迅速擴展。

    這是因為，為了保障電刷對滑環的壓力不太大以免迅速磨損，電刷的彈簧都設計得較軟，以致其廣義共振頻率很低，使之不能跟隨滑環的振動和沖擊，單個電刷極易發生廣義共振而頻繁瞬時開路。為了在電刷壓力不增大的條件下保障軸電壓等接地回路暢通，使用對稱分布的兩個電刷仍不可靠，使用120度均布的3個電刷則是可靠的[2]。實際上，電刷安裝支架已經具備，如圖8。只要認識了電刷滑環故障的這種廣義共振機理，增加電刷則是輕而易舉的。事實是：如果不增加電刷，在已經有滑環故障或者電機振動大時，每1～3個月需要更換一次電刷，而如果直接使用3個均布的電刷，（在滑環修復后）則使用1～2年也不會損壞，因為使用多電刷的A、B、C電刷滑環就很少出現故障。改進維修和設計，就能減少備件消耗、維修工作量、故障停機，取得更高的可靠性和生產效益。

圖8：D相有條件安裝多個均布電刷