轴电流对风力发电机危害及预防措施

关宝峰01000冤

并结合发电机实际状况，找出症结，技改接地装摘要：阐述风力发电机组轴电流的危害，分析轴电流产生的原因，

置预防发电机组的损害。

关键词：轴电流；发电机；

接地装置1轴电流对风力发电机的危害

由于转子对地存在电阻，一旦带电，产生的电流与转轴电阻、油膜电阻、轴承座及基础等外部回路有关。当轴承油膜被轴电压击穿而受破坏或发电机的动静部分发生接触摩擦，就可能产生很大的电流，有时可达数千安。就会在电阻最低的绝缘处放电，产生电蚀，这种放电作用带来的危害如下：

在发电机转子表面槽楔绝缘低处融化金属粒子，在金属表面形成微小的电蚀凹槽。凹坑的集聚是表面变得粗糙，失去光泽，如果发生在轴承上会造成机械磨损。金属颗粒进入发电机轴承中，使发电机润滑脂受到污染，使整个润滑系统润滑性能降低，而且含有大量金属粒子的润滑剂会降低油膜绝缘电阻，加速对发电机轴承的损坏。在发电轴承承载区会产生局

部高温，加快润滑脂老化，破坏油膜，烧坏轴承滑道，曾加磨损，最终造成风机传动链振动。

2轴电流产生的原因

风力发电机在调运行后，转子和定子铁心间存在不平衡的气隙，风力发电机在高空高速运行时会产生轴电压。转子绝缘树脂层不是平均分配，造成磁阻不等，产生轴电压。静电效应产生的轴电压是由于发电机气息与发电机箱体摩擦引起的。虽然该电压可能达到几百伏，但作用在阻抗很大的回路中，属电流源性质，功率很小，静电电荷经电刷导入大地的电流超过80Ａ，会损坏轴承的滑动表面，但若作用时间过长，会损坏轴承绝缘。轴向磁通经过轴承间隙、发电机基础形成回路，其中，小部份流过发电机气隙，

大部份流过发电机的轴承和编码器。这种轴向磁通和单极电动势产生的轴向电流较大，会造成设备严重损坏。交变磁通与主轴和轴承回路交链产生以基波频率为主的感应电动势，此电动势在轴承上产生的电流，有很大的直流分量，一旦轴承绝缘损坏，此直流分量电流引起发电机轴承滑道点蚀，拆解后体现为滚道有搓衣板纹、有时有内表面剥落，滚动体表面形成了很多微小的凹坑，滚动体表面发黑，轴承油脂氧化发黑。

搓衣板纹主要为高频的共模电压击穿轴承内表面油膜绝缘镀层，瞬间对地放电导致，该类问题是双馈异步电机共同存在的典型问题之一。

由于发电机运行时接地点不足，

造成轴电流无法释放，因此产生电腐蚀轴承，造成发电机损坏。（图1为发电机轴承的损坏）。

作者简介：关宝峰（1981-），男，内蒙古人，大学本科，

助理工程师，主要研究方向：电气。

482017年第9期图1发电机轴承的损坏

3分析风力发电机轴电流不能有效导出的原因

（1）首先原设计接地电环较大，接地碳刷在运转过程中，发电机每转一周的周长较大，增加了线速度，随之对接地碳刷的磨损也会增加。如接地碳刷磨损严重，

不能及时更换或磨损信号被屏蔽，所产生的轴电流就不能被有效导出。

（2）对于碳刷的选择也非常重要。导电性好的金属含量高的接地碳刷导电性能也较好。同时，

碳刷的尺寸，决定着接触面积的大小，接触面越大的碳刷，

导电性能也会相对更好。（3）如集电环存在制造工艺上的问题，与发电机延伸轴不同心，集电环的运转轨迹出现椭圆情况，风机运行时，可能出现碳刷跳动的情况，从而影响了碳刷和集电环的可靠接触，导致轴电流不能被有效引导接地。

（4）碳粉的堆积，也可能引起集电环空间绝缘下降或短路电流的产生，引起轴电流。

4采取措施

重新对发电接地装置进行设计，分别在发电机高速轴前

端和发电机后端编码器小轴上分别加装1套小型接地装置，不改变发电机原有的设计，进行了接地装置的安装，

起到良好的导流，降低了轴电流对发电的损害，安装前对轴电压进行了测试。（图2为轴电压测试过程记录）共模电压的峰峰值为3.04kV。

图2轴电压测试图

安装前对轴电流进行了测试（图3为轴电（流测下转第试过50程页记

）

第44卷第9期Vol.44No.9TIMESAGRICULTURALMACHINERY时代农机2017年9月Sept.2017化学工业在机械制造中的应用渊西京学院袁陕西西安

李鹏710123冤

热处理等很多工序，且每个工序都与化学工业有密摘要：机械制造是个复杂的过程，包括锻造、机械加工、焊接、

降低机械产品制造的难度，提高机械产品的使用效切的关系，机械制造过程中需要依赖化学工艺提高机械产品的质量，

表面处理3个方面分析了化学工业在机械制造中9682的应用，益。文章从机械制造的初级阶段和焊接、阐述了化学工

更全面地研究化学工业在机械制造中的应用，利用其新技业发展对于机械制造业发展的重要意义，目的是为了更准确、

使机械制造业有更好的发展。术、新思路开拓机械制造的新局面，

焊接；表面处理关键词：化学工业；机械制造；加工初期；化工业的发展迎来了机械制造的新时代，现代的机械制造行业已经能够利用化学工业技术更精确地制造机械零部也使机械的使用寿命得到件，提高了机械零部件的使用效益，了延长。不管是车辆、船舶、矿山机械、农用机械等，其生产制造都离不开化学，化学工业的发展使机械的零部件的使用寿

命、耐磨性、抗腐蚀性等等得到了提升。人们在对化学工业不断研究开发的过程中，必将推动以化学工业为基础的机械制造业的发展，机械制造业还将迎来更好的发展前景。

学工业的发展，机械制造业工艺越来越讲究、越来越复杂，在机械加工的初级阶段，选择适当的化学方法生产高质量而且是确保机械制造效益的关键，关乎着机械的稳定性好的铸件，

各项性能和使用寿命的。因此机械制造中选择合适的金属及其合金进行机械零部件及其半成品的铸造，一定要重视对化

学工业的研究和开发，尽可能的提高铸造的水平，在确保铸造产品质量的同时尽可能的简化工艺过程缩短生产周期，以促需调混进我国机械制造业的发展。此外，铸件的硬化过程中，气雾硬化，混砂时不用合化学试剂才能达到印花效果。例如，

而是在产品成型后，吹入气态硬化剂或雾化了的加入硬化剂，

液态硬化剂，以达到逐渐的硬化效果。可见，化学工业在机械制造的初期工序中是无所不在的，其应用非常广泛。

1机械加工初期化学工业的使用

机械加工就是将金属及其合金等物质铸造成各种供人类开矿等使用的机械工具。机械加工的第一步生产、生活、建设、就是将铁、铁合金等金属极其合金融化，使其处于熔融状态，然后利用其流动性，使其成形，将其铸造成设计好的机械零部件及半成品。接下来再将这些机械零部件及半成品进行进一

切刀、步加工，运用各种工具（例如锯、电钻等等）将其改变成为机械上使用的各种零部件。机械制造中将这一过程称为锻造，锻造的原理就是利用金属及合金的良好塑性，并使用物理方法和化学方法改变其形状使其成为人们设计好的机械产品

的零部件及半成品，这一过程需要应用到很多化学工业方面的知识和工艺。首先，生产机械零部件及半成品的材料，需要（P）用到化学工业。例如，生铁中含有硅（Si）、锰（Mn）、磷、硫锻造过程中，（S）等多重元素，生铁中含有的化学元素及其含量影响着铸造产品的性能、用途。例如，铁碳合金，就是铸铁过（C）铝等物质，程中加入了碳、（AL）也有可能需要去除生铁中

以提高铸铁的某些方面性能。又如铝合金，的一些化学物质，

ZL101铝合金气密性好，容易熔炼和铸造，但它的力学性能不是很好，大多数用来铸造仪表壳。如果给铝合金中加入一定（T）产品的力学性能和量的钛，就可以起到细化晶体的作用，

抗腐蚀性都有所提高，这样的材料就可以应用在机械一般载荷结构件。如加入锰（Mn），还可以抵消材料中一些物质的有

这样的材料在焊接和切削方面害作用，提高材料的铸造性能，常都有较突出的优势，而且这样的材料气密性好、耐腐蚀强，在被用来制造气缸盖、壳体等。也正是因为铸造的这一特点，金属原料中加入不同的化学物质，可以锻造出不同性能的合

金材料，这些材料在机械制造方面发挥了重要作用。随着化

（1995—）作者简介：李鹏，男，陕西榆林人,大学本科，主要从事应用化学方面的学习与研究工作。

2机械制造中焊接工序与化学工业的关系

焊接是机械制造中关键的步骤，就是将需要连接的材料

大多数的焊接都以连在一起，实际上是一个氧化还原的过程，（Fe2O3）铝或氧化铁、氧化铜（CuO）为还原剂进行铸造件的焊接。焊接的工艺是非常讲究的，例如，当铸造件受力的情况复这样才能保证焊杂时，选择的焊条一定要比母材强度低一些，

在焊接时高缝的强度。在母材中，碳、磷、硫等元素含量偏高，温环境下，焊条与母材发生反应的生成物比较复杂。此时就应机械制造中，该选用抗裂性较好的低氢型焊条。总之，焊接工焊接前焊接口的处序也是一项比较复杂的工作。焊条的选择、理都需要用到化学技术。例如，常规的焊接反应应该是：这一反应被称为铝热反应。但如果焊接2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3，

（铁锈的化学成分比较复杂，除三氧化二铁口处有较多的铁锈

、油污和氧化皮等。外，还有一定的水合氧化铁、氧化亚铁等）因此焊接时应先对焊接口处进行必要的处理，处理中也会应比如可用到一些化学工艺，“酸洗”。对于无法处理的焊接口，以确保旱接口的牢固，确保焊接处的性能。此选用酸性焊条，

外，有的焊接还会加入一些焊剂，以确保焊点的强度高，使焊因此，机械制造中的焊接工艺也是一项非常复接工艺更完美。

杂的工序。焊接过程中温度的掌控、气体的分解溶解、金属的等等，都需要进行系统的、才能不氧化还原性质，全面的研究，使机械制造的性能更加完美。断提高焊接工艺，

3机械制造的表面处理与化学工业的应用研究

其一，利用化学机械制造的表面处理的目的是多方面的，

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