一、基本情况
国家电投集团广西灵川风电有限公司海洋一期风电场装机容量50MW，安装6台3000kW半直驱风机、10台3200kW半直驱风机，2020年8月20日首台风机并网发电，2020年12月19日最后一台风机并网发电。海洋一期风电场自全容量并网发电以来，在经历多次大风湍流较大时频发风机振动超限故障,占比高达35%，为TOP1故障，主要发生机舱合成振动超限、振动传感器1振动超限、振动传感器2振动超限、机舱振动Y有效值超限、机舱振动Y1超限、机舱振动Y2超限等故障。2021年1月1日至2021年3月30日风机振动超限故障次数统计如下表1所示。
二、故障分析
（一）风机振动超限占比分析
对表1进行振动超限占比统计分析，可得各振动超限具备占比如下图1所示。
图1 振动超限故障占比
由上图1可知，在风机振动超限故障中，机舱合成振动超限占比30.34%、振动传感器1振动超限占比27.78%、振动传感器2振动超限占比18.8%、机舱振动Y有效值超限12.82%%、机舱振动Y1超限占比9.4%、机舱振动Y2超限占比0.85%，因此可见机舱合成振动超限、振动传感器1振动超限、振动传感器2振动超限、机舱振动Y有效值超限为海洋一期风机振动超限的主要故障。
（二）风机振动运行数据分析
根据海洋一期风机振动传感器参数，结合大风湍流大时振动超限故障运行数据，对海洋一期3.0、3.2MW风机振动传感器振动参数及2021年1月17日、1月28日、2月28日等大风湍流大时振动超限故障运行数据进行了统计，具体如下表2所示。
由上表2可知，在2021年1月17日、在2021年2月28日大风湍流大时振动超限故障运行数据均大于振动传感器振动参数导致风机振动超限故障停机，每次出现大风湍流大时风机发生振动超限故障现场登机检查均无异常后进行复位处理，在风速趋于平稳后启动风机运行正常。经组织技术人员进行多次专题讨论分析，认为大风湍流大时风机振动超限故障运行数据超过了振动传感器振动参数，导致风机振动超限故障。
（三）风机振动故障问题分析
由于2021年1月至3月海洋一期风机振动超限故障类型一致，则随机选取HY405、HY601风机进行分析。
1.HY405风机振动故障数据分析
通过对2021年1月17日HY405风机振动故障数据分析，发现振动传感器发生信号异常（跳变）[1]，导致机组振动超限故障，具体如下图2所示。
图2 2021年1月17日HY405风机振动时序图
2.HY601风机振动故障数据分析
通过对2021年2月26日HY601风机振动故障数据分析，发现振动传感器发生信号异常（跳变）[2]，导致机组振动超限故障，具体如下图3所示。
图3 2021年2月26日HY601风机振动时序图
从上述分析中，可基本确定风机振动超限故障主要原因：
（1）风机振动传感器振动参数偏小，且固定无法调整设置，且机舱风机振动传感器振动参数选型偏小，在湍流风速突值大时风机振动达到或超过机舱振动传感器参数时触发接点，导致风机振动超限故障停机。
（2）风机振动传感器信号异常（跳变），传感器存在批量信息异常质量问题，在湍流风速突值大时风机振动传感器信号发生异常跳变，导致风机振动超限故障停机。
三、技术研究主要做法
（一）主要解决措施
根据风机振动超限故障原因分析，结合组织技术人员进行多次专题研究，确定采取以下主要解决措施。
1.优化风机振动传感器振动参数,更换风机振动传感器，开展试验验证及安全评估，根据效果进行批量更换振动传感器。
2.优化升级主控程序，将硬件安全链逻辑移植至主控软件内部，增加辅助条件逻辑判断保护功能，开展试验验证及安全评估，根据效果进行批量优化升级主控程序。
3.优化提高风机振动预警门限值，开展试验验证及安全评估，根据试验效果对风机振动预警门限值进行优化升级。
4.开展风机振动推力消减研究，并对振动推力消减功能进行应用试验，开展应用试验效果及安全评估，根据效果对风机振动推力消减功能进行应用。
（二）解决措施实施
1.2021年3月，完成海洋一期HY405、HY406风机振动传感器振动参数优化与振动传感器更换、主控程序优化试验及安全评估。
2.2021年4月，完成海洋一期16台风机振动传感器振动参数优化、振动传感器更换及主控程序优化升级。
3.2021年7-8月，完成海洋一期16台风机振动预警门限值优化试验、安全评估及升级。
4.2021年10-11月，完成海洋一期16台风机振动推力消减研究、试验、安全评估及功能开启优化应用。
四、技术研究与应用效果
（一）风机故障解决效果
通过降低海洋一期风机振动超限故障率技术研究与应用，2021年4月经历两次大风验证，海洋一期16台风机仅发生2次机舱合成振动超限故障，较2021年3月发生32次风机振动超限故障下降30次，风机振动超限故障率下降94.12%；2021年5月经历两次大风验证，海洋一期16台风机均未发生风机振动超限故障；2021年6月经历一次大风验证，海洋一期16台风机发生4次机舱合成振动超限故障，较2021年3月发生32次风机振动超限故障下降28次，风机振动超限故障率下降87.5%；2021年7月至9月，海洋一期16台风机均未发生过风机振动超限故障；2021年10月经历两次大风运行验证，海洋一期16台风机发生3次机舱合成振动超限故障，较2021年3月发生32次风机振动超限故障下降了29次，风机振动超限故障率下降90.63%；2021年11月经历两次大风运行验证，海洋一期16台风机仅发生1次振动传感器1软件安全链超限故障，较2021年3月发生32次风机振动超限故障下降31次，风机振动超限故障率下降96.87%；2021年12月经历两次大风运行验证，海洋一期16台风机仅发生1次振动传感器1软件安全链超限故障，较2021年3月发生32次风机振动超限故障下降31次，风机振动超限故障率下降96.87%；2022年第一度，海洋一期风机振动超限故障率较同期下降97.01%；2022年1-7月，海洋一期风机振动超限故障率较同期下降93.83%。
（二）成果应用产生效益
通过开展降低海洋一期风机振动超限故障率技术研究与应用，海洋一期16台风机振动超限故障得到了明显改善，解决了海洋一期16台风机振动超限故障问题，降低海洋一期风机振动超限故障率技术研究与应用取得了成效，2022年1-7月较同期增加272利用小时。此成果应用到其他风电场同类机型中，风机振动超限故障率下降达到96.52%，解决了风机振动超限故障问题，取得了良好经济效益。
结束语
国家电投集团广西灵川风电有限公司率先开展了降低海洋一期风机振动超限故障率技术研究与应用，在降低3000kW、3200kW半直驱风机振动超限故障率实现了新突破，取得了良好应用效果[3]。国家电投集团广西灵川风电有限公司将以“创新驱动”不断推动“技术研究与应用”，夯实公司科技创新基础，持续提升公司科技创新能力。
参考文献：
[1]3.0MW风力发电机组振动大停机分析报告[S]:1.
[2]3.0MW风力发电机组振动大停机分析报告[S]:5.
[3]王和昌，高山风力发电场覆冰监测技术的应用研究[J].中国战略新型产业，2020（38）：70.
作者介绍：
王和昌（1982-）,男，贵州凯里人,工程师，主要从风力发电生产管理工作。
