南车电机1.65MW双馈风力发电机使用维护指导书(2010-08-05).doc

4G90100000G35

南车株洲电机有限公司设计文件
4G90100000G35

FYKS01水冷双馈风力发电机
使用维护说明书

编 制
龙英睿
2010-08-04
更改单编号

主管设计
王建良
2010-08-04
版 本

审 核
李进泽
2010-08-04
批 准
成熹
2010-08-05

第 19 页 共19页
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前 言

本文件根据企业标准Q/TXN 01-024-2009《产品使用维护说明书编制办法》的要求编制。
本文件对FYKS01水冷双馈风力发电机的用途和使用环境条件、主要技术参数、主要结构和工作原理、安全规定、维护保养和检修方法、易损备件以及存储和运输等方面的要求作出了说明。
用户在使用FYKS01水冷双馈风力发电机之前，应仔细阅读本文件。

FYKS01水冷双馈风力发电机使用维护说明书

1 安全说明

本使用维护说明书包含了重要的警示及安全指导，用户阅读时必须重点关注。用户详细掌握和了解FYKS01 1.65MW水冷双馈风力发电机（以下简称“发电机”）各个部件的性能、结构特点以及维护要点、安全使用方法，才能确保发电机正常运行。只有专业人士才能负责发电机的运输、安装、连接、运行、维护与操作。（专业人士：良好技能和经验；了解电气设备的功能和使用条件；了解相关标准和操作指导、规则及避免事故发生的指南。）
发电机主要钢质螺栓安全拧紧扭矩见表1，螺栓紧固应有弹性垫圈。
表1 主要安全拧紧扭矩（钢质螺钉）
位置
紧固件规格
拧紧扭矩N·m
工具
备注
运输装置
M10
12 N.m
扭力扳手
GB 5783

M6
8 N.m
扭力扳手

M8
23 N.m
扭力扳手

M10
40 N.m
扭力扳手

M12
70 N.m
扭力扳手

M16
170 N.m
扭力扳手

M20
340 N.m
扭力扳手

重要提示：
请正确使用扭力扳手！

2 产品的技术参数

产品的主要技术参数见表2。

表2 主要技术参数
项目
参数
发电机安装结构型式
IMB20
防护等级
IP54,滑环外壳防护等级IP23
电机极数
4
相数
3
发电机额定输出功率
运行工作制：S1(连续制)
1670 kW
定子连接形式
△
转子连接形式
Y
额定定子功率
1400 kW
额定转子功率
270 kW
定子电压
690 V,具有±10%的偏差
定子功率因素
-0.9～0.9
转子电压考核等级
690 V
转子最大工作电流
500 A
额定转矩
9133 N·m
电气及机械最大过载倍数
2（30s）
发电机转速范围
（发电机与电网连接）
1000～2000 r/min
额定转速
1800 r/min
超速转速
2160 r/min （允许时间2min）
过速转速
2300 r/min （允许时间10s）
额定功率点时的效率
≥97%
重量
6000 kg±300 kg
颜色
深蓝 RAL5003
发电机中心高
450 mm
轴承
两端球轴承
续表2 主要技术参数
项目
参数
绝缘等级
F级
额定功率因数
1
保存环境温度范围
-40℃～+50℃
运行期间舱内温度范围
-20℃～+55℃
润滑
脂润滑，润滑脂牌号：Kluberplex BEM 41-132
自动集中补油脂。
转向
发电状态下顺时针方向旋转（从传动端看）
冷却方式
IC41W
水压
≤5 bar
进水口水温
≤45℃
水流量
≥50 l/min
最大散热量
≤50 kW

3 产品主要结构

3.1 发电机主要部件为带滑环结构的绕线式转子、带焊接机座的定子、非传动端端盖、传动端端盖及轴承；发电机安装有转速编码器、绕组及轴承温度监控元件、自动注油器及加热器。发电机断面图见图2。

图1 发电机断面图
3.2 定子
发电机定子由机座、定子铁心、定子绕组、定子接线盒等零部件组成。定子铁心由硅钢片制成的冲片叠压而成；定子绕组每相配有2个PT100测温传感器；带绕组的定子铁心整体浸漆，满足绝缘等级F级的要求；机座为焊接结构，带有通风道和水道。定子接线盒位于机座传动端侧,发电机的内部引出线和外部电缆线在接线盒内通过接线板相连固定。
3.3 转子
发电机转子为绕线式结构，由转子铁心、转子绕组、转子电缆等零部件组成。转子铁心由硅钢片制成的冲片叠压而成。铁心叠压后通过过盈配合安装在转轴上。转子铁心嵌线后整体浸漆，满足绝缘等级F级的要求。转子绕组通过轴孔引出电缆与非传动端的滑环连接。
3.4 轴承、端盖
发电机两端均采用球轴承，传动端与非传动端均为SKF/FAG球轴承。两端油封都采用迷宫式密封结构, 不仅可防止轴承室的润滑脂进入发电机内部，还可以防止外面的灰尘和水进入轴承室。两端轴承均配有PT100测温传感器。
发电机采用自动加油集中润滑装置加油，润滑脂牌号：Kluberplex BEM 41-132。润滑器电源直流24V，可自动进行油泵故障及低油位报警。出现故障时，显示低电平信号，无故障时显示高阻态信号。轴承室上有一个注油孔与自动注油装置相连接，轴承盖上有排油装置。
3.5 其他
所有PT100测温传感器引出线、加热器引出线、自动注油装置引出线和电源线全部接入辅助接线盒，并通过1个M32×1.5旋紧件接出所有引出线。

4 吊运、运输与贮存

4.1 吊运
发电机吊运时，必须利用发电机机座上方吊耳将发电机水平地吊起和移动。禁止在吊运电机时在发电机上加额外的负重。
4.2 包装、发货、运输和收货
4.2.1 所有经过检验合格的发电机方可进行包装。
4.2.2 发电机传动端应安装防止转子轴向窜动的运输保护装置。
注意：在发电机运输过程中，禁止拆卸运输保护装置。
4.2.3 发电机装箱时，其四个支撑底脚处垫上180×180×10（长×宽×高）的垫块，并采用木质包装箱，采取防护措施。防止发电机在运输途中滑动、受潮和受损。
4.2.4 运输
4.2.4.1 发电机运输时应按规定进行包装并使用包装箱，运输途中注意保护好包装箱，以免发电机受潮、损坏、禁止在运输途中将发电机倒置或倾倒。
4.2.4.2 发电机由制造厂按规定装箱后发运，运输装车时，应将转子轴与行进方向成直角放置，见图2；由于不装箱的发电机在运输时容易损坏，因此运输途中一般不允许拆箱。但是近距离运输可以不用装箱。
注意：在发电机运输装车时，必须按图示方向摆放。
行进方向
运输车辆
装箱电机

图2 运输放置图

4.2.5 收货
4.2.5.1 发电机达到用户后，用户应在一周内开箱，检查发电机是否受潮、损伤，若发现问题应及时处理或同制造商联系。
4.2.5.2 开箱后请用户进行下列工作：
a） 根据装箱单验收装箱项目：检查是否有《出厂试验报告》、《使用维护说明书》、《集中润滑器使用手册》；
b） 检查发电机的铭牌数据；
c） 检查发电机在运输过程中有无变形或损坏，紧固件应无松动或脱落；
d） 卸下轴向防窜动装置，并用手盘动转轴，发电机应转动灵活；
e） 检查发电机外形安装尺寸，应与外形安装图相符（参考外形图）。
4.3 贮存
4.3.1 发电机应存放在干燥、清洁、通风、温度适宜（-40℃～+50℃）、无化学药品、无酸碱及腐蚀性气体的室内。长期贮存（超过3个月）最佳温度为22℃，最佳湿度为55%。
4.3.2 发电机不得直接放在地上，应在其四个支撑底脚处垫上180×180×10（长×宽×高）的垫块。
4.3.3 发电机作为备用发电机贮存时，应排空水冷系统中的水或在水里添加防冻剂。发电机要保持干燥，并用防尘罩盖好整个发电机。
如果发电机要长期贮存（超过3个月），应排空水冷系统中的水，在配合面（转轴轴伸表面）涂防锈油，并在轴伸上套防护套，防止轴伸碰伤。并且加装运输保护装置，盖上防尘罩。请使用防潮剂，避免发电机受潮。
4.3.4 在贮存期间，每3个月必须将转轴转动10圈。在发电机通电或转动转轴前必须将防止轴向窜动的装置拆除，转动结束后装上防止轴向窜动的装置。如果没有转动转轴，发电机装机运行前必须更换轴承。
4.3.5 在贮存期间，应每6个月更换配合面（转轴轴伸表面）的防锈油。
4.4 启用储存时间超过1年的发电机的特殊处理
如果发电机储存时间超过1年，要用1kV兆欧表（1000V DC）检查定子绕组对机座的绝缘电阻和转子绕组对转轴的绝缘电阻，热态下绝缘电阻的理想值均大于2MΩ,（线圈温度为60℃～80℃），冷态下绝缘电阻的理想值均大于5MΩ，对达不到要求的发电机绕组进行整体去潮处理，处理方法见序10“烘干处理”，同时应补充或者更换润滑脂。若发电机存放时间超过三年，启用发电机时须更换新的相同牌号的油脂。同时建议更换轴承。
重要提示：发电机吊耳设计成只能承受正常发电机重量，吊运时，不能有杂物增加发电机的重量。
重要提示：发电机运行前必须把运输过程中保护轴承的装置拆除。

5 安装和校准

5.1 安装

发电机安装应满足以下条件:
a) 环境温度：-40℃～+50℃；
b) 安装环境不允许有白蚁；
c) 发电机与拖动机械之间的联接采用弹性联轴器；
d) 发电机必须安装在牢固的基础上；
e) 安装前拆下运输过程中的防止轴承轴向窜动装置，必须用煤油或汽油将轴伸表面擦净，清除原来涂上的防锈油，以及表面潮气和锈渍等；
f) 电源电缆引进接线盒时，应用电缆连接器接入，以保证密封良好；
h) 起吊发电机必须使用机座上的吊耳，正确使用吊耳，避免损伤发电机表面的油漆。
i) 发电机安装联轴器前，应在刚性安装条件下，测量发电机在空载稳定状态下的振动值。振动值应小于或等于2.3 mm/s，如果振动值偏大，则可能会损坏轴承。若发现振动值大于2.3 mm/s，请通知制造厂商。
5.2 校准
发电机通过联轴器与驱动装置相连接时，需使用千分表对驱动装置的轴和发电机的轴进行水平和倾斜方向上的校准，如图3所示。至少校准4点（相隔90°）。校准时通过调整垫在发电机支撑底脚下的垫块直至水平校准和倾斜校准千分表读数偏差都不大于0.1mm。联轴器间的轴向间隙应符合联轴器厂家要求。

图3 校准图

6 冷却水添加

发电机使用前，需排空冷却水道的空气，注入冷却水。冷却水的进水温度、最小流量及压力范围须与技术参数相吻合。
6.1 冷却水的配比
冷却水需按比例进行配制：壳牌冷却液 Shell Glycoshell的比例为40%，自来水比例为60%。
以下品牌的冷却液可供参考： Shell Glycoshell、Glysantin G 05和Havoline XLC。用户应根据实际情况选择合适的冷却液。
重要提示：请严格按照比例配制冷却水。否则，将会影响冷却系统的抗冻和防腐蚀性能。配制好的冷却水应满足表3的技术指标。
6.2 冷却水的参数指标
冷却水的指标应满足表3。如果发电机中的冷却水超出表3的指标范围，必须更换冷却水，并按6.4对发电机水道进行清理。

表3 冷却水参数表
项目
推荐值
PH值
7.5～8.5
硬度（°dH）
4～6
悬浮颗粒含量（ppm）
＜10
允许杂质大小（μm）
30

发电机运行前，应检查一次冷却水。冷却水的指标应满足表3要求。如果冷却水超出表3的指标范围，必须更换冷却水。发电机正常运行后，应每年检查一次冷却水。如果冷却水超出表3的指标范围，必须更换冷却水，并按6.4对发电机水道进行清理。更换后的指标应满足表3的指标范围。
重要提示：由于水的硬度越大固体悬浮物含量越多。如果冷却水硬度较大，应相应提高更换冷却水和清理水道的频次。
6.3 水道连接
水道的连接见附图一：发电机外形图。在发电机运行前，应先确认发电机的水道内充满冷却水且没有气泡。水流量与水压必须按照表2进行正确设置。由于发电机处于一种间断运行状态，强烈建议应保证水中的悬浮物颗粒含量小于10ppm。
6.4 水道冲洗
可以使用弱碱性(PH值7～8)清洁剂的循环水反复冲洗发电机水道的方式清理水道。每20分钟一个循环。禁止使用酸性清洁剂，酸性清洁剂会对水道产生腐蚀。清洗时，发电机温度须保持在40℃以下。必须选用合适的水泵连接到发电机的进出水口。使用清洁剂清洗后应用干净的水重新冲洗水道至少1小时。
6.5 水道维护
为保证冷却液的冷却和防腐蚀性能，应至少5年一次更换冷却液并对发电机冷却水道进行清洗。如果冷却液中所使用的水的硬度越大，需提高更换冷却液和清洗水道的频率。

7 电气连接

电气连接主要为主接线盒及辅助接线盒处，应按照接线图接好，发电机接线示意图见附件一：发电机外形图。发电机机座上有发电机接地装置，装机时应确保接地良好。连好线后，用力矩扳手确定导电板上的螺栓紧固到位。发电机旋转时，会产生电压，因此发电机旋转时，不要打开接线盒或者接触未经保护接地的端子。
重要提示：
电气连接应该由有相应资质的人员实施。操作前需要切断电源并且确保在操作完成前不重新通电。
重要提示：
各电缆连接应保证有永久的可靠的连接，连接电缆应该平缓舒展，不能出现局部应力集中，接线盒内不能遗留有杂物，应该干净、干燥。未接电缆入口应堵住，防水防污。

8 轴承润滑

发电机投入使用前必须确认轴承集中润滑器已经运行。
轴承集中润滑器可以自动为前后端轴承注油。轴承集中润滑器中的油脂应每1年更换一次。更换后每次注入油脂量不少于1kg。必须使用补脂泵进行补脂，严禁开盖注脂或向润滑泵注入不清洁油脂。

图4
方法推荐：按图4将油嘴（1）拆掉更换为带防尘帽的接头995-000-705（3），使用手动或者气动补脂泵（2）通过快插接头995-001-500（4）连接（3）进行补脂。
发电机的废油脂通过废油盒排出。每次更换油脂时应对废油盒进行清理。

9 轴承更换
轴承的更换需要对发电机进行解体，发电机的拆装应由制造商相关资质人员实施。
重要提示：
保证期内轴承的更换应该得到制造厂家的同意。

10 绕组烘干
发电机长时间存储或者浸水后必须进行绝缘电阻的测量。测量绝缘电阻时发电机应与其他连接部件断开。定子绕组对机座、转子绕组对转轴的对地绝缘电阻冷态下应大于5MΩ，当温度升高时绝缘电阻值会下降。绕组温度在60℃~80℃时，若绝缘电阻降低至小于或等于2MΩ,则应对发电机进行以下处理：
a） 如果发电机内部进入脏水，则必须先用清洁的凉水或温水完全洗净污泥和脏物之后
再进行烘干处理。
b） 如果发电机被海水浸泡过，则应先将发电机解体后，拔出轴承，清空轴承内的油脂，
然后将定、转子放置在温度为70℃～80℃的热水中蒸煮24小时，再用清水冲洗，待
到盐分 完全除去后再进行烘干处理。
c） 干燥方法以烘箱干燥为最优，可以使用其他电热器和电气烘干。但无论用何种方法，
整个发电机烘干温度不应超过100℃，如定子或转子单独干燥，烘干温度不应超过
120℃，应设有适当的排风口，使空气经常保持畅通良好。
d） 干燥时间根据发电机形状、受潮程度的不同而不同，因此无法做出统一的规定，一
般需要在100℃的烘炉内干燥24h或在80℃和接近1Mbar的真空容器中干燥3h～6h。
e） 干燥后冷态下绝缘电阻应大于5MΩ。
重要提示：
当发电机首次投入运行或长时间脱离运行之后，在将其投入运行之前必须测定其绝缘电阻，如果发现绝缘电阻小于5MΩ，或发电机遭受水侵入，则必须进行烘干处理，烘干时，不允许提高干燥温度或进行局部加热。
建议：
发电机发生浸水情况时，建议返回原厂进行维修。

11 清洁
清除发电机表面杂物灰尘、确保进气、排气处、漏水孔处畅通，可以使用压缩空气或者细毛刷清洁。检查橡胶密封件，如果有必要（损坏或老化等）的话，可以进行更换。

12 冷启动
发电机起动前，必须保证安装环境温度达到-15℃以上。如果环境温度未达到-15℃，则应使用辅助电热设备对发电机进行加温。

13 滑环装置
13.1概述
滑环装置由滑环及刷架组成。
13.2技术参数
滑环装置的主要技术参数见表4。
表4 滑环装置主要技术参数
名称
参数
滑环
重量
84kg
允许载流量
500A
最高电压
1kV
耐压试验
6kV/1min
滑环表面
不锈钢螺旋槽
接地环
青铜
平衡等级
G2.5
跳动量
0.03mm
偏心量
0.03mm
刷架装配
重量
23kg
允许载流量
500A
电刷数量
电刷40×20×80mm
接地电刷20×8×50mm
电刷压力
200cN/ cm2

续表4 滑环装置主要技术参数
电刷磨耗指示器
温度范围
-40℃～+125℃
磨损量
4mm/1000小时
工作电压
250V～AC-6A
最小电流
100mA

13.3检查、维护
在发电机运行时，滑环和电刷是一对滑动接触件。旋转时两者直接产生气动薄膜，其浮托力将电刷稍稍托起，从而形成气隙。气隙上又会粘附上粉状的电刷和滑环的微粒。因而滑环和电刷间实际上是由许多点组成的滑动点接触。在每一瞬间，尽管旧的点消失了，然而又产生新的点，所以总是保持一定的平衡状态。滑环和电刷的平衡状态特别重要，他们的维护和保养必须严格按照以下要求进行：
a） 在发电机起动前、发电机正常运行每半年必须检查电刷、电刷机构和滑环的状态。
b） 在夏季高峰负荷期间以及无功和电压波动较大时应缩短温度测量间隔和对碳刷做重点检查。
c） 有条件的单位应定期用红外热像仪测量滑环导电环和电刷的温度，并做好巡回检查设备运行工况记录。
13.3.1电刷的维护
1） 电刷运行要求
电刷之间电流分布应足够均匀，以避免不可接受的局部过热，防止过度磨损和电腐蚀。电刷的磨耗率必须保持在合理范围内（每1000小时正面磨耗2-5mm）。
2） 氧化膜形成
运行时滑环表面中氧化膜层的形成非常重要。氧化膜的形成处于一种动态平衡中。一边在形成，一边在破坏。在大部分运行条件下，会达到一种动态平衡，即氧化膜变薄和氧化膜变厚之间达到一种平衡。
在使用发电机制造商推荐的电刷条件下，氧化膜的形成与滑环温度、电刷温度及空气湿度有很大关系。
最佳运行温度：60-90℃
最佳运行湿度：65％
污染的大气、污物、泡沫、化学污染会阻碍氧化膜的形成。
建议对每个电刷都进行编号并记录，以便追踪记录。
3） 电刷磨耗
电刷磨耗每1000小时2-5mm,电刷之间的差异不超过5mm,电刷磨损后接触面积不得低于80%。假如电刷长度磨耗过大，必须更换电刷，插入新电刷前检查电刷等级。
每半年需要检查一次电刷磨损量。并根据电刷实际磨耗计算在下一检查周期内电刷是否满足电刷最小长度极限。如果不满足，则应更换电刷。
电刷尺寸：
a) 40×20×80 最小电刷长度 = 20mm
b) 20×8×50 最小电刷长度 = 14mm
4）电刷的更换
发电机运行良好时，只需更换磨耗电刷，不要去除滑环上形成的氧化层。
新电刷必须根据滑环直径磨配，建议在发电机上磨配新电刷。按正确方法（见图5），用金刚砂布进行研磨，晶粒度200，在电刷上施加运行时弹簧压力，用手沿发电机旋转方向来回抽动砂布（拉出砂布时将电刷提起），直到电刷弧面与滑环胎面基本吻合为止，电刷的弧面颗粒均匀。完成后，清除研磨下来的粉末和砂粒。禁止用错误方法（见图6）进行研磨。

图5 研磨的正确方法

图6 研磨的错误方法
磨配后将电刷从刷握中取出，小心清除滑环、电刷及刷握上的污痕。
更换后必须检查滑环与电刷接触表面和间隙。电刷与滑环接触面积不得低于80%。电刷与滑环间隙为2mm。磨配后用真空吸尘器去除碳粉。清洁的顺序为：真空吸尘器---干燥的压缩空气---干燥的布---再用真空吸尘器。
重要提示：
清洁器的喷嘴必须用软材料。
13.3.2 刷架
任何维修与维护工作，如果需要拆除刷架，在装置重新装配后，电刷研磨前，需要对刷架进行检查。
在发电机运行前，电刷更换及研磨后需要检查电刷压力。必须同时检查弹簧及刷架的状态。检查前，可稍微展开弹簧，将弹簧间的灰尘去除。用弹簧称或者压力测试仪检查，各电刷上压力应该相等。发电机运行后，应每年检查一次弹簧压力。弹簧压力应符合表4中的指标，偏差不大于2%。
发电机8-10年的正常连续运行后，应该更换恒压弹簧。
13.3.3 滑环
滑环的绝缘要求如下：
测试电压1000V DC,冷态绝缘电阻不低于5MΩ。如低于5MΩ，应对滑环清洁，并再次测试。注意不要去除表面氧化层。清洁顺序：
真空吸尘器---干燥的压缩空气---干燥的布---再用真空吸尘器。
进一步检查与转子的连接。

14 滑环吸尘盒的维护
发电机运行前，应确认滑环吸尘盒内装有防尘毛毡。发电机正常运行后，每半年更换一次吸尘盒内的毛毡。

15 绝缘电阻测定
发电机在使用前或出现故障时需要检查发电机各部分的绝缘电阻。
15.1 加热器绝缘电阻的测定按JB/T 7836.1《电机用电加热器 第1 部分：通用技术条件》的规定方法进行，加热器绝缘电阻冷态时不低于50 MΩ。
15.2 定子绕组埋置测温元件对地、对绕组的冷态绝缘电阻不低于100 MΩ。测定方法按JB/T 10500.1《电机用埋置式热电阻 第1部分：一般规定、测量方法和检验规则》进行。
15.3 轴承对端盖的绝缘电阻的测定使用1kV兆欧表，测量前应将接地碳刷与滑环分离，轴承对端盖冷态绝缘电阻大于10 MΩ为合格。
15.4 定子绕组对地及绕组间绝缘电阻时使用1kV兆欧表，测量前应将外部元器件可靠断开，以免损坏。其绝缘电阻要求见序10“绕组烘干”。
15.5 转子绕组对转轴的对地绝缘电阻时使用1kV兆欧表，测量前应将外部元器件可靠断开，以免损坏。其绝缘电阻要求见序10“绕组烘干”。

附图一 发电机外形图

附图二 定转子电流对转速曲线

附图三 转速损耗曲线

附录一 集中润滑器程序设置

1 同时按下和两个按钮，持续4s，显示屏将出现。此时，系统处于参数编辑模式。
2 触按按钮, 显示的数据将逐一增加。将设置为50。
3 触按按钮,进入模式。将设置为00。
4 触按按钮,进入模式。将设置为4。
5 触按按钮,进入模式。将设置为。