風機主要故障形式
作者: 時間:2021-03-30 點擊率:2093
風機主要故障形式
①葉片常見故障
a.結冰:結冰對風力機葉片造成的影響是巨大的。不但改變葉片的氣動外形,降低效率,而且會造成轉動不平衡甚至無法啟動。空氣中的水汽會在氣溫低于0℃時結冰。冰的形式、數量受氣象條件、設備的尺寸和狀態(運動或者靜止)共同影響。
為了防止結冰帶來的影響,首先要對結冰做出正確的檢測,一般來說,現在有三種方法:一是通過安裝在現場的電子攝像機,觀察是否結冰,這種方法比較昂貴,而且在夜晚視野不好的情況下可能失去效果;二是各類傳感器,例如設置兩個平行的風速儀,一個設置加熱裝置,另外一個不設置,通過觀察兩個風速儀的風速,當差值比較大時,可以斷定有結冰現象,但是這種方法在氣溫遠低于0℃時可能失去意義;之后就是通過噪聲傳感器,當葉片前緣結冰以后,氣動噪聲會大大升高,從而可以判斷出是否結冰。
為了除去葉片結冰,常用的兩種方法:一是通過在葉片上開若干小孔,通入熱空氣,將冰去掉,這種方式對葉片的啟動結構影響不大,但是要在葉片內加入通氣管道;另外一種是在容易結冰的前緣加加熱金屬薄片,這種方法可以利用風力機發出來的電,比較方便,但是對葉片的氣動結構影響比較大,今后的方向可能是在需要除冰的葉片,在生產時將加熱金屬薄片植入葉片的表層,去掉這種影響。
b.葉片斷裂:葉片斷裂可以導致整個機組的致命性停運,斷裂主要是由于振動引起的。葉片在氣動力、重力和離心力的作用下,振動形式有以下三種:揮舞、擺振和扭轉。揮舞是指葉片在垂直于旋轉平面方向上的彎曲振動;擺振是葉片在旋轉平面內的彎曲振動;扭轉是指葉片繞其變距軸的扭轉振動。其中,揮舞和擺振是振動的主要形式。
造成葉片斷裂的主要原因是擺振。在正常情況下,葉片在擺振方向受到激擾后的振幅比較小并且能夠衰減,沒能造成太大的危害。但在失速的情況下,葉片的氣動阻尼超過結構阻尼,導致振動不能衰減而造成葉片斷裂。一般風力機葉片的氣動特性如下:失速后,阻力系數增加,升力系數減少,當氣動阻尼數值上大于結構阻尼,擺振就會發散,從而導致葉片斷裂。要避免發生這種情況可以通過采用阻尼比較大的材料,或者是采用變漿葉片來避免失速的發生。
這三種機械振動和氣動力交織作用,形成氣動彈性問題。如果這種相互作用是減弱的,則振動穩定,否則會出現顫振和發散,這種不穩定運動的破壞力強,是風力發電機設計中須要考慮并要避免的。
c.疲勞失效:葉片在旋轉過程中,受到變化的離心力的作用,還有就是可能由于安裝等造成的不平衡,受到交變的載荷作用,這種交變載荷的頻率和風機轉速相等。選擇葉片材料,提高葉片的疲勞應力,可以很好地解決葉片的疲勞失效問題。
②塔架常見故障
疲勞失效:塔架承受的載荷比較復雜,其中風載荷和偏心葉輪轉動對它的激振力非常重要,也是塔架疲勞失效的主要原因。