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發電機論文:發電機電子技術論文
1勵磁保護及系統穩定
發電機提供磁場功能的就是勵磁系統，它可以有效的同步發電機與電力系統，發電子轉子繞組可以直接從勵磁系統獲取直流電。勵磁系統的交直流轉換變壓器為勵磁系統生成直流電，這個變壓器連接著發電機的出口，交流電轉換為直流電時，電勢產生，有效的支持變壓器的啟動，由此可見，發電機同步的維持以及發電機或輸出無功率都深受勵磁系統的。勵磁電流的突變會有很多的連鎖反應，無功功率輸出會變高，然后導致過高的工作電壓；反之，工作電壓降低，甚至會出現不同步的情況。
自動電壓調節的方式中，勵磁系統會在輸出吸收電力系統中的無功功率的同時將電壓始終保持在最正常的范圍內。發電機的保護者就是勵磁控制，它排除發電機不允許的工況，從而控制不穩定運行在發電機系統中產生，對發電機起到相應的保護功能。
2發電機靜態穩定性
發電機靜態穩定性會在某些情況下受到一定的影響，例如：線路在電廠輸電到負荷中心之間過少，當遠端發電廠和負荷中心這兩個電壓向量之間的夾角達到90b或以上時，系統間會降低傳輸的電能可能性，震蕩也會出現在電力系統中，并可能有幾個孤網被解列。
如果故障導致發電廠或者負荷中心之間的線路斷開，兩點之間的電抗就會增加到一個能夠提供傳輸卻不能維持同步的較大電能點。發電機一系列的不同部會在震蕩的狀態下因刺激的跳動而引起。負荷中心同遠端的電廠之間的輸電線路的電抗會因系統間的斷路而增加，這就導致同時出現電勢衰減、與靜態穩定、不穩定等種種現象。
3失磁保護
各個系統按部就班，共同協調合作才能使發電機的保護和控制協調得以實現，失磁保護的完成需要與電機容量、靜態穩定和欠勵限制相協調。發電機在欠勵工況下運行需要經由失磁保護將狀態設為允許。要及時對發電機的失磁現象進行檢測，以避免因失磁或部分失磁給發電機或其他電力部分帶來嚴重的損失。電磁失磁之后，會引起轉子、阻尼提高溫度，也大大提高了故障發生的概率。供給發電機磁場繞組的直流供電短路、磁場繞組短或勵磁系統的斷路器斷開都可能引發發電機失磁。目前，較常用來檢測發電機失磁的是阻抗繼電器。
4結束語
大型電力系統中極為關鍵的部分是發電機，發電機保護、電機靜態、發電機滿負荷運行的協調，發電機保護與發電機控制之間的協調都是十分必要的。尤其是大型電力系統生震蕩時，一切研究的根本目的都是為了保持電力系統的穩定運行。因此，本文對這些內容進行了詳盡的探討與研究，希望能夠加強對發電機進行重點保護，使電力系統能夠安全、、穩定運行，更好地為社會生產、生活服務。
作者：李武裝 單位：河南安陽廣源能源生物質能熱電有限公司
發電機論文:風力發電機組控制系統論文
1風力發電機組控制系統的構成分析
在風力發電機組中，其控制系統關系著機組是否能夠安全穩定的運行。控制系統可以分為本體系統與電控系統，也叫做總體控制。其中，本體系統又可以分成空氣動力學系統、發電機系統以及變流系統和其附屬結構；電控系統是由各種不同類型的模塊組成的，分為變槳控制、偏航控制以及變流控制等等。與此同時，本體系統和電控系統之間已經實現信號的轉換，比如空氣動力系統里，槳距主要受變槳控制系統控制，這樣做能夠發揮風能轉化的效率，同時也能使得功率平穩。由于風電機組的標準不同，其控制系統也是不一樣的。根據功率可以將發電機組分定槳距和變槳距發電機組以及變速型機組三種。其控制技術也是由原來的定槳距恒速恒頻控制向變槳距恒速恒頻發展，而后再發展到變槳距變速恒頻技術。
2對定槳距風力發電機組的控制分析
在定槳距風力發電機組里，主要運用的是定槳距風力機與雙速異步發電機，所采用的控制系統是恒速恒頻技術。運用這種技術，確保了機組運行的安全和穩定。定槳距恒速恒頻技術主要應用了軟并網技術、偏航技術以及空氣動力剎車技術等等。發電機與電網之間有晶閘管，晶閘管的開度對于沖擊電流有很大的影響。使用恒速恒頻技術對晶閘管的開度進行調控，進而來對并網瞬間產生的電流進行限制。風力發電機組控制系統的相關分析文/江康貴蒲上哲在風力發電中，發電機組的控制技術是確保機組正常運轉的關鍵。風力發電機組的控制系統是一個綜合性較強的系統，因此，加強對控制系統的研究分析，對于確保機組安全穩定運行至關重要。本文擬對機組中的幾種控制系統進行分析。摘要此外，利用這種技術，經過傳感、檢測等能夠實現自動偏航以及自動解纜的功效。在定槳距風力發電機組中，槳葉的節角距是固定不變的，如果風速比額定的風速要大很多時，那么槳葉本身的自動失速就會失去效能，不能讓輸出的功率更加的平穩。
3對變槳距風力發電機組的控制系統分析
變槳距風力發電機組所使用的電機是可以調節滑差的繞線式異步發電機，風力機使用的是變槳距風力機。和定槳距風力發電機組相比較，變槳距風力發電機組有更大的優勢，主要表現在輸出功率更加的平穩，此外，還有在額定點上有著非常高的風能利用系數，同時還有非常好啟動性能以及非常好的制動性。變槳距風力發電機組的控制系統主要使用了轉速控制器1和2,以及功率控制器。為了能夠較大限度的將由風速引發的功率波動降低，機組還應用了轉子電流控制技術。這種技術可以對轉子的電阻進行調節，從而確保轉子電流對恒定電流的給定值進行有效的跟蹤，進而保障輸出功率的穩定。在發電機并入電網以前，發電機的轉速信號控制著系統的節距值大小，發電機的轉速有控制器1控制，變槳距系統會依據給定的速度參考值，對節距角進行調整，從而讓風輪擁有比較大的啟動轉矩。在并網以后，發電機組主要由控制器2和功率控制進行管控。與此同時，要把發電機組的轉差調整到1%，節距的大小應根據實際的風速進行調整。在風速比額定值高的時候，伴隨著風力的不斷加大，風力機逐漸的吸收更多的風能，發電機的轉速也將變快。對于轉速的調節，主要通過改變節距來進行。隨著槳距角的改變，發電機輸出的功率就會維持在一個穩定的值上，不會出現大的波動。某個時段的風速不穩定，一會上升一會下降。上升的時候，輸出功率也隨之上升，轉子電流給定值相應的改變，從而使得轉子電流控制器工作，將轉子回路的電阻改變，提升發電機轉差率，那么發電機的轉速會逐漸上升。此時，風力又開始降低，在功率控制的作用下，發電機的轉速也隨著下降。這樣，在風速上升和下降的過程中，發電機的輸出功率基本上沒有出現變化，這樣就維持了功率的穩定，確保了發電機安全穩定的運行。
4對變速風力發電機組的分析
與恒速恒頻技術相比，使用變速恒頻技術，能夠在風速較低的情況下，葉尖速比能夠一直處于的狀態，從而獲得較大的風能。如果風速比較大，使用風輪轉速的變化，對部分能量進行調節，進而增加傳動系統的韌性，確保輸出功率的穩定性。變速風力發電機組的總體控制可以分為三個區：恒定、轉速恒定以及功率恒定。在恒定區，隨著風速的變化，發電機的轉速也出現了變化。受功率—轉速曲線的影響，發電機的轉速達到一定的值后就保持不變，然后進入轉速恒定區。在這個區里，轉速控制對發電機的轉速進行控制，確保轉速不變。當風力進一步增大，功率也增大，達到極限后，功率進入恒定區。變速風力發電機組的控制系統主要就是變速恒頻技術。雙饋異步發電機在繞線轉子異步發電機的轉子上裝有三相對稱的繞組，同時，三相對稱交流電又與這三線繞組接通，從而產生了一個旋轉磁場，這個磁場的轉速和交流電的頻率以及電機的極對數的關系非常密切，我們可以通過下面的公式來看：在這個公式中，n2代表的是繞組被接入頻率是f2的交流電之后所產生的旋轉磁場相對于轉子本身的旋轉速度，p代表的是極對數。從上面的公式中，我們可以得知，只要頻率發生改變，既可以使得轉速發生變化；如果通入轉子的交流電的相序發生變化，那么磁場的旋轉方向就會發生變化。我們可以假設n1是電網頻率為50Hz的時候發電機的轉速，n是發電機的轉速，因此，只要是n±n2=n1，那么異步電機的定子繞組感應電動勢的頻率就不會發生改變，始終維持在50Hz。
5結語
綜上所述，當前風力發電已經越來越引起人們的關注了。風力發電機組中，控制系統對于維持機組的未定具有非常重要的作用。本文主要分析了三種控制系統：定槳距風力發電控制系統、變槳距風力發電控制系統以及變速恒頻控制系統，這三種控制系統隨著風速的變化能夠實現對輸出功率的調整，使其保持平穩的狀態，進而維持了風力發電機組的安全穩定。
作者：江康貴蒲上哲單位：汕頭市眾業達電器設備有限公司
發電機論文:火力發電機系統完善研究論文
熱工保護系統是火力發電機組不可缺少的重要組成部分，熱工保護的性對提高機組主輔設備的性和安全性具有十分重要的作用。特別是在電力市場競爭日益激烈的今天，發電廠的熱工保護成為越來越關鍵的技術，需要我們不斷的加以研究和完善。
關鍵詞：熱電廠設備；熱工保護；性意義
0、引言
熱工保護作為發電廠至關重要的核心技術之一，在近幾年得到快速提升，這在一定程度上為機組的安全穩定運行提供了保障，但是在機組的實際運行過程中，不可控的因素時常發生，使得熱工保護出現誤動，造成機組停機，這不僅給企業的運營帶來額外損失，還會因危脅電網穩定而產生負面影響。
1、提高熱工保護系統性的意義
熱工保護系統是火力發電機組不可缺少的重要組成部分，熱工保護的性對提高機組主輔設備的性和安全性具有十分重要的作用。熱工保護系統的功能是當機組主輔設備在運行過程中參數超出正常可控制的范圍時，自動緊急聯動相關的設備，及時采取相應的措施加以保護，從而軟化機組或設備故障，避免出現重大設備損壞或其他嚴重的后果。但在主輔設備正常運行時，保護系統因自身故障而引起動作，造成主輔設備停運，稱為保護誤動，并因此造成不必要的經濟損失；在主輔設備發生故障時，保護系統也發生故障而不動作，稱為保護拒動，并因此造成事故的不可避免和擴大。
隨著發電機組容量的增大和參數的提高，熱工自動化程度越來越高，尤其是伴隨著DCS分散控制系統在電力過程中的廣泛應用和不斷發展，DCS控制系統憑借其強大的功能和優越性，使機組的性、安全性、經濟性運行得到了很大的提高。但由于參與保護的熱工參數也隨著機組容量的增大而越來越多，發生機組或設備誤動或拒動的幾率也越來越大，熱工保護誤動和拒動的情況時有發生。因此，提高熱工保護系統的性，減少或消除DCS系統失靈和熱工保護誤動、拒動具有非常重要的意義。
2、熱工保護誤動和拒動的原因分析
熱工保護誤動、拒動的原因大致可以概括為：DCS軟、硬件故障；熱控元件故障；中間環節和二次表故障；電纜接線短路、斷路、虛接；熱控設備電源故障；人為因素；設計、安裝、調試存在缺陷。
2.1DCS軟、硬件故障隨著DCS控制系統的發展，為了確保機組的安全、，熱工保護里加入了一些重要過程控制站（如：DEH、CCS、BMS等）兩個CPU均故障時的停機保護，由此，因DCS軟、硬件故障而引起的保護誤動也時有發生。主要原因是信號處理卡、輸出模塊、設定值模塊、網絡通訊等故障引起。
2.2熱控元件故障因熱工元件故障（包括溫度、壓力、液位、流量、閥門位置元件、電磁閥等）誤發信號而造成的主機、輔機保護誤動、拒動占的比例也比較大，有些電廠因熱工元件故障引起熱工保護誤動、拒動甚至占到了一半。主要原因是元件老化和質量不，單元件工作，無冗余設置和識別。
2.3電纜接線短路、斷路、虛接電纜接線斷路、斷路、虛接引起的保護誤動主要原因是電纜老化絕緣破壞、接線柱進水、空氣潮濕腐蝕等引起。
2.4設備電源故障隨著熱控系統自動化程度的提高，熱工保護中加入了DCS系統一些過程控制站電源故障停機保護。因熱控設備電源故障引起的熱工保護誤動、拒動的次數也有上升的趨勢。主要原因是熱控設備電源接插件接觸不良、電源系統設計不導致。
2.5人為因素因人為因素引起的保護誤動大多是由于熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線、錯強制或漏強制信號、萬用表使用不當等誤操作等引起燒損。
2.6設計、安裝、調試存在缺陷許多機組因熱控設備系統設計、安裝、調試存在質量缺陷導致機組熱工保護誤動或拒動。
3、完善熱工保護的原則與措施
3.1尊重原熱工保護設計原有的熱工保護項目是設備廠家經多年的研究和實踐設計出來的，較為成熟，電廠作為設備的使用者在征得廠家同意前不應隨意對其進行更改、更不能進行刪減，只能進行補漏和完善。
3.2建立設備試運記錄對重要熱工保護系統所用的硬件設備實行跟蹤記錄制度。熱工保護系統的性與系統硬件設備的性直接相關，所以必須保障系統硬件設備的性，尤其是保護出口卡件的性，常規的做法是每次保護投入運行前對檢測元件及卡件進行校驗，確認合格就可以使用。但是實際應用中還是會出現校驗合格的檢測元件或卡件在運行中故障造成設備誤動的事件。這是因為熱控設備尤其是電子設備對環境和安裝要求比較苛刻，不認真的安裝以及無有效的產品保護都會造成故障的出現，有些特殊的故障還會很隱秘的存在，所以很可能將事故隱患忽視。基于此類情況出現的可能，在調試運行中只有做好記錄，嚴格跟蹤保護系統校驗的每一個過程，才能有效避免事故的發生。
3.3在熱控系統中，盡可能地采用冗余設計過程控制站的電源和CPU冗余設計已成為普遍，對一些保護執行設備(如跳閘電磁閥)的動作電源也應該監控起來。對一些重要熱工信號也應進行冗余設置，并且對來自同一取樣的測點信號進行有效的監控和判斷，同一參數的多個重要測點的測量通道應布置在不同的卡件以分散由于某一卡件異常而發生危險，從而提高其性。重要測點就地取樣孔也應該盡量采用多點并相互獨立的方法取樣，以提高其性，并方便故障處理。一個取樣，多點并列的方法有待考慮改進。總之，冗余設計對故障查找、軟化和排除十分快捷和方便。
3.4盡量采用技術成熟、的熱控元件隨著熱控自動化程度的提高，對熱控元件的性要求也越來越高，所以，采用技術成熟、的熱控元件對提高DCS系統整體性有著十分重要的作用。根據熱控自動化的要求，熱控設備的投資也在不斷地增加，切不可為了節省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下，一定要選用品質好、運行業績佳的就地熱控設備，以提高DCS系統的整體性和保護系統的安全性。
3.5對保護邏輯組態進行優化在電廠中，溫度高保護是主輔機設備保護的必不可少的一項重要保護。由于溫度元件受產品質量、接線端子松動、現場環境等各種因素的影響，在運行一定周期后極其容易導致信號波動，從而引起保護誤動現象的發生。針對此，可在溫度保護中增加加速度限制(壞質量判斷)，具體措施為：對溫度保護增加速率限制功能，當系統檢測到溫度以≥20℃/s的速率上升時，即閉鎖該溫度保護的動作，并且在DCS系統畫面上報警，同時通知檢修人員進行排查故障。這樣通過優化保護邏輯組態，對提高保護系統的性、安全性，降低熱控保護系統的誤動、拒動率具有十分重要的意義。
3.6提高DCS硬件質量和軟件的自診斷能力。
3.7對設計、施工、調試、檢修質量嚴格把關。
3.8嚴格控制電子間的環境條件。
3.9提高和改善熱控就地設備的工作環境條件。
如:就地設備接線盒盡量密封防雨、防潮、防腐蝕；就地設備盡量遠離熱源、輻射、干擾；就地設備應盡量安裝在儀表柜內，必要時還應對取樣管和柜內采取防凍伴熱等措施。超級秘書網
3.10嚴格執行定期維護制度做好機組的大、小修設備檢修管理，及時發現設備隱患，使設備處于良好的工作狀態。做好日常維護和試驗。停機時，對保護系統檢修徹底檢修、檢查，并進行嚴格的保護試驗。
4、結語
隨著電力事業和高新技術的快速發展，發電設備日趨高度自動化和智能化，系統的安全性、性變得日益重要。雖然，無論多么先進的設備，都不可能做到。但對熱工保護系統在技術上、管理制度上應采取相應的措施后，可以極大地提高熱工保護的性，從而提高機組的安全性和經濟性。
發電機論文:電力系統發電機率分析論文
摘要:將概率方法應用于電源規劃,結合湖北省“十一五”規劃進行發電性評估和分析,對性指標對應的經濟性等問題進行綜合技術經濟比較分析,探討2010年湖北電力系統發電性指標的合理取值范圍。
電力系統性是指電力系統按可接受的質量標準和所需數量不間斷地向電力用戶供應電力和電能量的能力的量度。研究發電性的主要目標是確定電力系統為保障有充足的電力供應所需的發電設備容量。其分析方法有確定性的和概率性的2種,國內目前通常采用的是確定性方法,而概率性方法能較好地綜合各種因素的影響,其評估技術在國際上已經成熟。現階段,我國發電系統性指標標準還沒有統一的規定,處于一種研究探索階段。本文結合湖北電網“十一五”規劃,對其發電性進行評估和分析。
1性指標計算
預計2010年湖北省統調較大負荷為18200MW,用電量為93TW?h;統調主要電源裝機容量為20222.7MW(不含三峽電站和恩施州)。性指標計算結果如下:2010年湖北電力系統電力不足期望值HLOLE為33.61h/a,電量不足期望值EENS為26332.8MW?h/a。
2敏感性分析
為分析各相關因素對發電性指標的影響程度,特從以下幾方面進行敏感性分析計算。
2.1負荷變化在其它各條件不變的情況下,較大負荷上下浮動,2010年湖北電力系統HLOLE值與負荷大小關系見圖1所示。圖1負荷敏感性分析圖由圖1可見,負荷變化對發電性指標有著明顯的作用,當較大負荷從推薦水平的120%減少時,HLOLE迅速降低,若負荷達到推薦負荷的105%,則HLOLE增加至基準負荷水平時的1.83倍;若負荷未達到推薦負荷水平(95%),則HLOLE僅為基準值的56.9%,HLOLE隨負荷變化趨勢減緩。由上可知,當負荷越處于高水平時,其變化對HLOLE的影響越大。由于負荷發展水平受多方面因素的影響,負荷預測不可能與實際一致。隨著社會的發展,負荷越來越高,其較小的變化相對值,也會導致較大的值變化,而且電源建設存在一定的周期。因此,更應重視負荷的中長期預測,使之更接近實際水平,另一方面也說明在電源規劃中應確定合理的HLOLE的取值范圍,使之具有一定的適應能力。
2.2電源裝機由于電源建設項目受各方面因素影響較多,特別是在電力市場改革正在進行的今天,電源項目的投產期存在更多的不確定性。減少電源裝機對HLOLE有一定的影響,但略低于負荷變化的影響;而增加電源裝機對降低HLOLE的影響幅度小于因減少電源裝機導致電力不足期望值增加的幅度,即系統裝機容量越少,其變化對HLOLE的影響越大。從這一點也說明確定電力不足期望值的合理范圍的重要性。
2.3等效可用系數通過提高現有機組的等效可用系數,相當于增加系統的可用容量,經濟性方面優于新增機組方案。2005年湖北省火電機組的等效可用系數為91.90%,還具備一定的提高潛力。通過機組等效可用系數的浮動計算可知,隨著等效可用系數的提高,HLOLE不斷下降,在基準值上,可用系數平均降低4個百分點,相當于減少600MW的裝機容量,而增加1個百分點,其效果接近于增加300MW的裝機容量。因此加強技術水平和提高管理水平,提高機組的等效可用系數,在同樣裝機容量下,能有效地提高發電性指標。
2.4強迫停運率2005年湖北省屬機組等效強迫停運率為2.18%。由于各機組的強迫停運率本身不高,因此其變化時對性指標的影響相對要小些。機組強迫停運率在基準值基礎上,上下浮動30%對HLOLE的影響并不大,僅相差10%左右。即使機組強迫停運率增加一倍,對HLOLE的影響界于減少一臺300MW機組和減少一臺600MW機組之間;機組強迫停運率為零時,效果相當于增加一臺300MW機組和增加一臺600MW機組之間。
2.5電源結構湖北電力系統一個重要特點就是水電比重大,截止2005年底,湖北電力系統統調水電裝機比重高達65.8%,隨著三峽電站的建設投產以及水布埡等水電的開發建設,湖北電力系統水電比重仍將維持較高的比重。下面通過擬定不同的電源結構方案,其性指標計算結果見表1。由表2可見,不同的電源構成對電力不足期望值HLOLE有影響,一般來看,相同裝機容量下,火電裝機容量比重高的系統其HLOLE要低一些,主要是因為水電存在受阻容量。從逐月計算結果看,火電裝機容量比重高的系統枯水期HLOLE明顯低于火電裝機容量比重少的系統,主要是因為水電枯水期空閑容量的增加,使其可用裝機減少。水火電的替代容量在0.875左右。當然,水電出力受各方面因素影響較多,計算結果與各個水電站有關,也與水電站的設計保障率有關。
2.6火電機組檢修湖北電力系統水電機組檢修一般安排在枯水季節,不影響電站出力。通過縮短火電機組的檢修時間,可提高發電性指標。火電機組檢修周期提高30%,其效果相當于減少系統一臺300MW的裝機;而降低30%,其效果界于增加系統一臺300MW和600MW的裝機之間。
2.7與電力電量平衡程序計算結果對照現階段,電源規劃軟件常用的是華中科技大學編制的《聯合電力系統運行模擬軟件(WHPS2000)》,因此,特對該軟件計算結果與發電性計算指標進行對照。注:表中備用系數不包含機組檢修備用。由表2可見,隨著備用系數的取值不斷下降,發電性指標不斷增大,也就表明系統的發電性變差,基本上是備用系數降低0.01,發電裝機可減少200MW,發電性指標增加10%左右。由上述各計算結果可見,負荷水平和裝機容量的變化對性指標影響較大。從電源構成看,相同裝機容量下,水電比重大的系統其性要差些,2010年湖北省的水電替代容量在0.875左右,從這方面看,水電比重大的區域備用系數應高一些;從機組本身看,提高其等效可用系數比降低機組的強迫停運率的效果明顯;另外,在性指標計算中,檢修是根據等備用原則安排,實際生產中,合理安排檢修計劃,提高機組的計劃檢修水平,逐步開展狀態檢修方法,也是提高發電性的措施之一。
3技術經濟綜合比較
任何性水平總是與經濟性密切相關,當電力系統越來越復雜、電力用戶對供電質量的要求不斷提高時,就需要用科學的性理論來進行定量的研究。我國作為一個發展中國家,受到多種因素包括經濟以及政治、社會因素的影響,一般認為性指標的取值宜在1～2d/a之間。
3.1停電損失與裝機成本計算與發電性有關的指標是由電能價格來維持的,發電性并非越高越好,需綜合考慮投資、停電損失及用戶的電價承受能力。發電性成本就是電源建設的投資成本以及運行成本,而性效益計算卻比較難,在進行成本-效益析時,一般將性效益計算轉化為對用戶的缺電成本計算。缺電成本計算與國民經濟發展狀況、國情、電力系統發展水平等多種因素有關,目前采用的有以下幾種簡單的估算方法。(1)按GDP計算,即按每缺1kW?h電量而減少的國民生產總值計算平均缺電成本。(2)按電價倍數計算,根據對各類用戶進行缺電損失的調查和分析,用平均電價的倍數來估算缺電成本。如英國、法國、瑞典等。(3)按缺電功率、缺電量、缺電持續時間及缺電頻率計算,如美國等。以下分析僅考慮上述及時和第二種方法。2005年湖北省每kW?h電量對應的GDP為9.62元,預計2010年停電損失費可達到12.3～15.5元/(kW?h);另一方面,目前,湖北省綜合電價水平在0.4元/(kW?h)左右,按50倍電價水平計算得到停電損失費用約為20元/(kW?h)。根據國產2×600MW機組的造價水平,折算到每年的發電成本約為900元/kW?a-1。據此,我們可以算出裝機變化成本與停電損失費用,進行成本-效益分析。由表3可見,當停電損失費用取15元/(kW?h),裝機成本始終超過停電損失;當停電損失費用取20元/(kW?h),按成本-效益分析,可減少裝機容量在1800～2400MW之間;當停電損失費用取25元/(kW?h),可減少裝機容量在1200～1800MW之間;當停電損失費用取30元/(kW?h),可減少裝機容量在600～900MW之間;當停電損失費用取40元/(kW?h),可減少裝機容量在0～300MW之間。超級秘書網
4結論和建議
本文結合湖北電網的“十一五”規劃進行性指標的計算以及敏感性分析,對電源裝機成本與效益進行了分析,主要有如下結論。
(1)“十一五”期間,湖北省的電源裝機進度與負荷水平是相適應的。
(2)2010年,湖北省電力不足期望值HLOLE為33.61h/a,電量不足期望值EENS為26332.8MW?h/a,其取值是與經濟發展水平相符的,或略有超前。
(3)與現有的確定性分析方法比較,其備用系數(不含檢修)取11%左右是相對應的。但仍有以下幾點需注意:(a)由于負荷水平存在不確定性和模糊性,在分析性效益時應注意因負荷水平不確定性而帶來的風險。(b)電力系統性指標受多種因素影響,上述計算主要考慮停電對經濟方面的損失,而沒有考慮政治方面、社會方面及日常生活方面的影響。同時電力工業是國民經濟基礎性行業,應有一定的裕度,因此按成本-效益分析得到的裝機容量應是電力系統的低裝機容量。(c)LOLE(d/a)計算模型比較粗略,但該指標忽略了24小時24h負荷變化的情況,而且該負荷模型無法求得電量不足期望值EENS,建議采用HLOLE和EENS指標,并推薦2010年湖北電力系統性指標HLOLE取值在30h/a左右,隨著國民經濟的增長,該值可適當地縮小。
發電機論文:風力發電機組振動優化設計論文
1風電機組振動特性研究分析
風電機組中發生共振的現象時有發生，為了避免機組發生較大振動，需對塔筒以及整個風力發電機軸系進行共振裕度分析。塔筒為細長結構，可采用梁模型進行簡化處理得到塔筒的1、2階彎曲頻率。軸系計算中，重點關心了機組的1、2階扭轉自振頻率。風力發電機組的激振源較多，主要有轉頻、電網頻率以及葉片通過頻率，振動特性分析較為復雜。通過機組工作轉速與固有頻率的CAMPBELL分析以及機組的共振裕度分析表，從而可得出結論，該機組動力特性良好。塔筒為細長梁模型，一階彎曲固有頻率一般介于1倍工作轉頻至3倍工作轉頻之間，因此塔筒的頻率必須首先保障避免共振。同時發電機部件由于激振來源較多，主要來自轉頻、電網以及葉片通過頻率等，振動特性分析較為復雜。對于機組振動特性的分析，可以通過機組CAMPBELL分析.
2強度優化設計
為提高風電產品的市場競爭力，機組在保障性能的基礎上，要具備成本優勢以及開發效率優勢。基于以上目的，優化設計的方向和目標大致分為以下幾個方面。
2.1以降低重量為目標的多參數強度優化設計
降低重量主要是要通過減小產品的尺寸來實現。在保障產品的剛強度各項性能指標滿足要求的前提下進行，即優化之后進行。許用應力值:σ≤［σ］疲勞損傷因子:D≤1，D＜0.5(焊縫)
2.2基于工藝成本控制的多目標強度優化設計
對于產品某些加工部位的表面光潔度可進行優化設計，對產品成型工藝可進行降本優化改進。例如，在保障疲勞性的前提下，由原來的表面光潔度2.5μm增至12.5μm，顯然降低了加工的難度，節約了加工成本。同樣，由原來的鍛造成型改為鑄造成型，同樣可降低機組的制造成本，并滿足批量產生的需求。在工藝優化設計中，同樣需保障結構的抗疲勞性能，需滿足以下疲勞性能指標:疲勞損傷因子:D＜1，D＜0.5(焊縫位置)。
2.3整體提高產品性能的全新優化設計
上述2種優化方式與方法，參數的調整系統性不強。借助計算軟件的先進優化算法，例如遺傳算法等，可以對結構的重量、疲勞性等進行系統的優化分析。
2.4基于軟件設計開發平臺，自主編程定制優化
設計流程，縮短開發周期為了能夠滿足批量產品的設計需求，在大量分析計算經驗積累的基礎上，對于某些特定問題，借助軟件的設計開發平臺，開發全參數的強度分析設計軟件。
3風電機組中幾類特殊難點問題
3.1螺栓連接強度分析計算
風機和發電機部件中，螺栓連接及焊縫連接是最常用的2種連接方式。對于此類問題的靜強度與疲勞強度分析，考核標準以歐洲的標準體系British、GermanorDNV或美國的ASME標準為主。對于塔筒分段的鏈接螺栓，有學者提出了采用分段線性模擬螺栓在不同階段受力的方法，該方法簡單易行。對于塔筒與主機架、主機架與發電機主軸、輪轂與發電機等部位的連接螺栓，由于載荷較為復雜，采用上述經驗公式已不能滿足要求，需要借助FEA分析方法。結合載荷譜，通過計算最終得到螺栓的疲勞損傷值。
3.2焊縫連接強度分析計算
關于焊縫疲勞問題，國際焊接協會IIW－2003、歐洲標準Eurocode3part1.9、英國標準BS7608、挪威船級社DNV的相關規范，以及美國機械工程協會ASME規范，均給出了相應的計算方法。東方電機一般采用國際焊接協會中的熱點應力法來分析焊縫疲勞。首先，在FEA分析模型中建立熱點應力的參考點，單位載荷作用下，得到2個參考應力點的應力分量，然后通過外推公式，最終得到熱點位置的應力分量。通過查找和選取相應的疲勞等級DC，計算之后得到焊縫損傷。若損傷因子D＜0.5，可滿足抗疲勞的要求。
3.3傳動鏈疲勞分析難點
傳動鏈的疲勞問題較為復雜。主軸軸承的裝配，使得載荷在該位置的傳遞出現了較大的非線性因素耦合效應，主要來自于3個方面:
(1)軸承軸向及徑向緊量裝配。
(2)軸承內部滾子與滾道的接觸。
(3)螺栓預緊作用的非線性效應。這使得FEA模擬仿真結果具有較大的不確定性，成功解決此類問題的難點在于模擬滾子與滾道的接觸應力傳遞。
4結語
風電機組的研發設計雖然借助于較為完備的標準體系，但對于工程中出現的復雜多樣的事故及問題，有時卻沒有標準可供參考。所以，風電機組的整機分析、機電耦合振動分析、風流場與復合材料耦合振動響應分析、機組應力及位移響應分析、機組疲勞斷裂損傷的深入研究等，均有待更為深入的研究逐步解決。此外，產品優化設計也是一個多因素集成的工作，往往需將設計工藝制造難度、材料成本、電磁性能、通風散熱性能、強度振動性能、軟件計算性能等諸多因素予以綜合考慮，才能創造性價比高、具有市場競爭力的產品。
作者：李源 陳昌林 譚恢村 單位：東方電氣東方電機有限公司
發電機論文:水輪發電機主保護配置方案設計論文
1引出兩個中性點情況下的主保護方案
1.1分支組合方式的選擇
根據柘溪發電站的4個并聯分支的基本情況，本文主要考慮的是12-34、13-24以及14-23這三種分支的組合形式。
1.2橫差保護分析
在仿真實驗的過程中，我們對各種分支情況下的零序橫差、裂相橫差以及這兩種橫差保護相互聯合作用時候的保護效果進行了統計整理，在實驗的過程中，將零序橫差的保護選擇為0.04IN，并將其作為動作門檻，裂相橫差的保護采用比率的制動特性，，差動的門檻選擇為0.2IN，斜率為0.3。根據我們對零序橫差以及裂相橫差的保護可動作的故障數統計結果分析，我們可以看出柘溪的橫差保護具有如下特點：
a.兩種橫差保護對同相異分支的故障動作的反映靈敏度均不高，個別的分支的動作數目可以達到18種，這主要是由于同相異分支短路的匝差太小，大部分不超過1匝所造成的。
b.同相異分支的短路故障的保護效果顯示相隔的分支組合要強于其他的組合情況，而這主要是因為同相異分支的短路現象只能夠發生在相鄰的分支之間，比如第二分支只能夠與及時或者是第三分支發生同相異分支形式的短路故障，所以采用分支相隔的組合方式具有比相鄰分支組合更強的保護效果。
c.無論是零序的橫差還是裂相的橫差對于異相的短路故障均具有較高的反映靈敏度，這也是因為同相同分支之間的短路匝差比較小的緣故。所以柘溪水力發電站在今后的發展過程中需要不斷的加強對同相同分支以及同相異分支的短路故障的保護力度。
d.同時，仿真的結果表明，零序橫差以及裂相橫差保護的故障動作效果之間具有較強的互補性，所以為了提高保護的效果，可以考慮將二者同時裝設在同一個系統中。
1.3縱差保護分析
我們對發電機組中的各種不同分支的組合方式條件下的縱差保護的動作效果進行了效果的統計與分析，差動的門檻以及斜率的數值均與以上仿真工作中的條件相同。仿真的結果表明，縱差保護具有如下特點：a.的縱差保護不能夠實現對于同相同分支以及同相異分支的短路故障的保護作用，但是可以實現對于2832中異相短路故障的保護動作；b.不的縱差保護對于各種的短路故障形式均具有較高的反映靈敏度，但是對同相同分支或者是同相異分支的故障的動作不夠靈敏；c.對相間故障具有較高的靈敏度的保護是單套的不的縱差保護，但是能夠實現對于異相短路故障動作率的只有雙不縱差保護。
1.4聯合保護方案分析
上述的各種保護方案在單獨作用的情況下均有著一定的局限性，不能夠收到令人滿意的效果，所以需要研究橫差保護與縱差保護協同作用的保護方案。通過對組合方案條件下可動作故障數的統計分析，我們得出了結論包括：
a.如果選用的是3種中性點側的分支組合方式，那么好選擇12-34式的分支組合，以便達到較高的故障動作效率；
b.如果裂相橫差與零序橫差均不對這種匝間的短路進行反映，則不的縱差保護方案也不能夠起到很好的保護作用或者是具有較高的動作率；
c.這種聯合保護的方案對于異相的短路故障具有較高的動作率，幾乎可以實現全部類型故障的動作，但是提高零序橫差或者是裂相橫差的保護門檻的時候，組合的保護方案并不能夠顯著的提高動作的效率，所以在現場值不確定的條件下為了提高保護的動作率，可以增加一套縱差保護，進而為異相故障提供雙重化的保護效果。
2結束語
在各種規模的水力發電站中，發電機都是關鍵的設施。但是因為發電機分支結構以及定子繞組結構的方式各不相同，所以實際的主保護方案的設計需要根據實際情況進行選擇。本文僅僅例舉了柘溪水電站的引出兩個中性點情況下的保護方案的設計思路，希望能夠對相關的工程設計以及學術研究有所幫助。
作者：馮業海 單位：南寧廣發重工集團發電設備公司設計部
發電機論文:發電機空燃比控制系統設計論文
1空燃比控制系統組成
燃氣發電機組的空燃比控制系統主要由控制器、傳感器、燃氣閥、空氣閥、混合器等部分組成。
1.1傳感器系統過程數據的采集
通過氧傳感器、轉速傳感器、進氣壓力傳感器等傳感器實現。氧傳感器是系統中重要的傳感器之一。在空燃比控制系統中，最常見的反饋參數是排氣中氧的含量，它直接反映出燃氣燃燒之后留下了多少氧氣。因為燃燒室內大部分的氧氣，或者說所有的氧氣均來自于空氣，所以排氣氧含量是空燃比的直接反映。發動機轉速的穩定性對發電機組輸出交流電的頻率穩定性影響較大，而頻率的穩定性又是衡量發電機組輸出電能質量的主要指標之一。轉速傳感器多為磁電式傳感器，安裝在凸輪軸上，由轉速傳感器內的永磁體、線圈和發動機飛輪齒輪共同作用產生一個交流電壓信號，該信號經采樣電阻和放大器處理后，輸入到控制器CPU內。
1.2燃氣閥及空氣閥
燃氣閥及空氣閥是帶步進電機的電動調節閥，也是系統的執行器。控制器利用PWM驅動步進電機，進而調節閥門開度。
1.3空燃比控制器空燃比控制器是空燃比控制的“大腦”。在本系統設計中，空燃比控制器基于DSP處理器設計，由檢測電路、空燃比控制電路和通訊接口電路等部分構成。
2空燃比控制策略
在空燃比控制系統中，系統的控制目標是要使穩態下空燃比的平均值在理想值附近，而且在突加突卸負載造成空燃比偏離理想值時，系統能迅速響應，將空燃比控制在理想值附近。
2.1RBF神經網絡
整定PID控制策略在工業控制中，PID控制器應用廣泛。由于發動機的空燃比受進入氣缸的空氣量轉速、負荷、溫度、氣體燃料噴射器的響應速度和噴射精度等多種因素的影響，所以采用PID控制，根據反饋實時調整進氣量，使之達到控制。人工神經網絡是一種在生物神經網絡的啟示下建立的數據處理模型。其中徑向基函數（RBF）模擬了人腦中局部調整相互覆蓋接受域的神經網絡結構，能以任意精度逼近任意非連續函數，是一種局部逼近網絡，收斂速度快。本設計采用并行控制策略來實現發動機空燃比的控制，前饋控制采用RBF神經網絡控制器，反饋控制則采用PID控制器。前饋控制及時快速響應，實現發動機的逆動態模型；反饋控制則保障系統的穩定性，抑制干擾信號對系統的擾動。
2.2仿真實驗
本文采用MATLAB軟件Simulink工具箱進行燃氣發電機組空燃比控制系統仿真。燃氣發電機組空燃比控制系統采用常規PID控制的仿真，通過對比可以發現：在穩態時，與常規PID相比，并行控制的穩態誤差小，空燃比基本能穩定在理論空燃比附近；在動態時，與常規PID相比，并行控制的超調量小，即使在加入干擾的情況下，超調量δp也可控制在20％以內。
3結語
針對燃氣發電機組的空燃比控制，本文設計了一套采用RBF神經網絡和PID并行控制的控制系統。仿真結果表明，該系統可有效提高燃氣發電機組的發電效率，改善燃氣發電機組的尾氣排放。
作者：洪霖 單位：東華大學
發電機論文:動力技術論文：動力技術在發電機中的適用性
作者：宋俊 單位：沈陽工業大學風能技術研究所
定槳距空氣動力制動的控制
對于定槳距機組，空氣動力制動裝置安裝在葉片上。它通過葉片形狀的改變使風輪的阻力加大。如葉片的葉尖部分旋轉80°~90°以產生阻力。葉尖的旋轉部分稱為葉尖擾流器，使葉尖擾流器復位的動力是風力機組中的液壓系統，液壓系統提供的壓力油通過旋轉接頭進入葉片根部的液壓缸。葉尖的擾流器通過不銹鋼絲繩（圖中未畫出）與液壓缸的活塞桿相聯接。當機組處于正常運行狀態時，在液壓系統的作用下，葉尖擾流器與葉片主體部分精密地合為一體，組成完整的葉片，起著吸收風能的作用；當風力機需要制動時，液壓系統按控制指令將擾流器釋放，該葉尖部分旋轉，形成阻尼板。由于葉尖部分（約為葉片半徑的15%）在風輪產生功率時出力較大，所以作為擾流器時，葉尖產生的氣動阻力也相當高，足以使風力機很快減速。一種定槳距機組液壓系統。
變槳距、偏航驅動與制動
液壓變槳距系統風電機組變槳距的目的主要是功率調節。液壓變槳距系統的組成如圖7所示。從圖7可見，液壓變槳距系統是一個自動控制系統。由槳距控制器、數碼轉換器、液壓控制單元、執行機構、位移傳感器等組成。在液壓變距型機組中根據驅動形式的差異可分為葉片單獨變距和統一變距兩種類型，單獨變距用的三個液壓缸布置在輪轂內，以曲柄滑塊的運動方式分別給三個葉片提供變距驅動力（圖略）。統一變距類型通過一個液壓缸驅動三個葉片同步變槳距，液壓缸放置在機艙里，活塞桿穿過主軸與輪轂內部的同步盤連接，動力部分由電動機7、液壓泵5、油箱1及其附件組成。變距機構的控制風力機葉片的“開槳”和“順槳”，在機組運行和暫停的工作狀態實現位置控制。在機組關機和緊急關機時實現速度控制。還有一種電液結合的變槳距系統。電-液變槳距機構原理圖。由圖可見，本系統用交流伺服電動機驅動可雙向轉動的定量泵，定量泵直接驅動液壓缸。通過改變電動機的旋轉方向、速度和運行時間來控制液壓缸的運動。偏航的驅動與制動液壓系統還可以用于偏航的驅動與制動。由于風向經常改變，如果風輪掃掠面和風向不垂直，不但功率輸出減少，而且承受的載荷更加惡劣。偏航系統的功能就是跟蹤風向的變化，驅動機艙圍繞塔架中心線旋轉，使風輪掃掠面與風向保持垂直。機艙在反復調整方向的過程中，有可能發生沿著同一方向累計轉了許多圈，造成機艙與塔底之間的電纜扭絞，因此偏航系統應具備解纜功能。也有的風力發電機組利用偏航進行功率調節。偏航驅動系統與變槳距驅動系統類似，是一個自動控制系統，其組成和工作原理。由圖可見偏航系統由控制器、功率放大器、執行機構、偏航計數器、傳感器等部分組成。偏航系統的執行機構一般由偏航軸承、偏航驅動裝置、偏航制動器、偏航液壓回路等部分組成。偏航制動控制的功能是控制偏航制動器松開或鎖緊；為避免風力發電機組在偏航過程中產生過大的振動而造成整機的共振，偏航系統在機組偏航時必須具有合適的阻尼力矩。阻尼力矩的大小要根據機艙和風輪質量總和的慣性力矩來確定。此阻尼力矩由液壓系統提供。
溫度控制及潤滑利用
流體動力技術進行溫度控制的主要內容有齒輪箱的溫控和油液凈化；發電機的冷卻；變流器的冷卻和變壓器的冷卻等。大功率風機的齒輪箱設有潤滑油凈化和溫控系統，為一種典型結構。在圖13中，過濾器采用多級過濾精度的混合濾芯，在粗精度濾芯和高精度濾芯之間用單向閥8隔開，當油溫較低時，由于油液黏度較高，通過高精度濾芯時產生的壓降增大，當大于單向閥8的開啟壓力時，油液經過粗精度濾芯過濾后流過過濾器；隨著溫度的升高，通過高精度濾芯時產生壓降逐漸減小，單向閥8開口逐漸減小直到關閉（大約10℃時），油液流過高精度濾芯。采用這種結構的過濾器能夠保障在任何情況下，進入齒輪箱的油液都是經過過濾的油液。機組中的自動潤滑系統可以對主軸承及齒輪箱和發電機的軸承進行自動潤滑。
發電機論文:水輪發電機組技術經濟論文
1機型基本參數對比分析
小龍水電站較大水頭6．31m，額定水頭5．0m，最小水頭3．0m，根據運行水頭適合的機型有豎井貫流式和燈泡貫流式，但是，豎井貫流機組與燈泡貫流機組各具有其特點。小龍水電站工程在初步設計中推薦采用燈泡貫流式機組。但在施工設計階段，遇到了諸多困收稿日期:2015-03-16難，比如:水輪發電機組采購時，由于機組運行水頭超低、轉速低、發電機尺寸大、生產周期長、制造難度大、交貨時間不能滿足電站的施工工期要求，同時大件運輸也較困難等。于是對豎井貫流式和燈泡貫流式兩種機型主要性能參數進行比較。由表1參數可知，在超低水頭、相同同出力條件下，燈泡貫流式轉輪直徑比豎井貫流式大0．3m，轉速低15%，水輪機重量多12%，水輪機流道尺寸也略大。水輪機較大起吊重量多12%，廠房起吊高度增加5%。而豎井貫流式發電機增加了一套變速系統，但發電機的重量僅是燈泡機的1/4，故機組重量輕。對發電機而言，若選用燈泡貫流式機型，按照水輪機參數，發電機轉速為65．22r/min，轉子磁極數為92個。根據電磁計算，發電機定子需選擇450槽，發電機結構尺寸相對而言較大，其經濟性指標明顯下降，隨之帶來的是運輸難度增大，發電機無法整體運輸，燈泡頭、錐體、定子機座等部件均需分瓣才能完成。同時，定子還需要在工地完成疊片、下線等工作，轉子要采用疊片磁軛結構，也需在工地現場進行組裝。從表中可以看出豎井貫流式機型，通過增設一個增速齒輪箱將發電機轉速提高到750r/min，發電機結構尺寸大為減小，定子槽數減為了108槽，轉子磁極數僅為8個，發電機可實現在制造廠總裝配后整體運至工地。顯然，給制造和運輸都帶來極大的方便。
2機型安裝調試、周期的對比分析
由于燈泡貫流式機組結構緊湊，故安裝工作要在狹小的空間里進行。而總體上這種機型，特別是對于尺寸較大的機組，其大部件剛性又相對較弱，這樣，要滿足機組重要部位設計精度的需要，其安裝難度、調整工作量大、工作周期長是顯而易見。但對豎井貫流式發電機組而言，情況則不一樣，豎井貫流機組的發電機部分可在制造廠內進行總裝，并在完成轉動部件的靜、動平衡試驗后，如齒輪箱一樣，整體運至工地可直接吊入豎井內就位后安裝。另外，直錐尾水管的里襯在及時階段安裝，并作為后續工程的基準和支持面，導水機構在安裝場預組裝，待廠房土建工作結束后整體吊裝就位，接著是安裝主軸、轉子、增速器和發電機，仔細地對中調直，使其在一條直線上，這樣可大大減小安裝場地，縮短安裝周期。
3機型維護檢修的對比分析
一般豎井外形除了迎水面做成圓弧形外，沿水面均為平面。燈泡貫流式機組發電機部分的維護工作較少，但維護操作則較為困難，發電機大修時流道需要進行排水，所需維修所需的時間較多。豎井貫流式機組發電機部分的維修操作則較為方便，不需要對流道部分實行排水。當然，增加了一個齒輪箱的維護，增速器一般指齒輪傳動，需要我們對齒輪箱的選擇給予足夠重視，選用的、高質量的產品，就可以將齒輪箱的故障率和機組總體噪音降到很低程度。由此看來，豎井機組也可以提高設備的運行性和安全性，減少維護工作和費用。
4機型效率的對比分析
通常，人們可能認為豎井貫流式機組由于增加了一個齒輪箱，效率要比燈泡貫流式機組低。事實上，一臺高質量的行星齒輪效率滿負荷時效率約為99%，行星齒輪效率損失可從高速發電機的效率提高得到補償。在做具體分析后，我們會發現，實際上兩機型的效率幾乎相差不大，祥見表2相關數據。由表2中兩組數據可以看出，兩種形式機組的綜合效率相差不多。此外，豎井貫流式發電機還因無需采用強迫通風冷卻，從而能有效減少廠用電負荷。
5兩種機型價格的對比分析
兩種機型的水輪機結構基本相同，制造過程也大致一樣。但燈泡式水機轉輪直徑大，重量重，故豎井貫流式水輪機比燈泡貫流機的造價有明顯優勢。對發電機而言，豎井貫流式發電機轉速較高，轉動部件材料的機械性能要求比燈泡貫流機高，若僅從噸價來看，豎井貫流式發電機的噸價比燈泡貫流機高，但由于發電機轉速的提高，發電機的總重量也大大減輕，加上增加的齒輪箱帶來的投資，其發電機總體價格具有較大優勢。若以燈泡貫流式機組的造價為，兩種機型的價格統計分析見表3。從表3中可以看出，燈泡貫流機組的價格約是豎井貫流機組的1．187倍，豎井貫流機組實際采購價格比燈泡貫流機組約少2300萬元，能節省電站的機電投資。
6建議
小龍水電站大功率豎井貫流機組已成功運行了6年，在近幾年運行中發現了不少問題，根據此機組在應用中曾出現過的問題，筆者建議大功率豎井貫流機組應在以下幾方面引起足夠的重視:(1)水輪機，增速器、發電機的同軸度要嚴格按照設計要求進行安裝;(2)增速器油泵控制系統中油溫、油位及油壓均要滿足增速器運行要求，才允許機組啟動;(3)增速器潤滑油選用高質量、性能優的潤滑油;(4)增速器選用品質優良，口碑好，售后好的廠商;(5)增速器振動情況的監察;(6)合理調整導葉緊急關閉規律、調速器輪葉協聯關系以及調速器的關機時間和兩段關閉拐點，減少反水錘對增速器推力軸承的沖擊;(7)機組運行過程中增速器各部的油溫，定期對增速器郵箱內的油質進行檢查;(8)發電機集電環碳刷選用適宜高轉速水輪機、硬度合適的產品。
7結語
小龍水電站是目前國內較大的豎井貫流機組，該機組的投產、運行填補了大功率豎井貫流水輪發電機組在國內應用的空白，并通過豎井增速機組與燈泡貫流機組的技術、經濟比較以及近6年的運行維護經驗，，指明了超低水頭電站在應用大功率豎井貫流式機組的方向。同時，我們也應該清楚地認識到，豎井貫流機組特別是大功率豎井貫流機組起步較晚，目前雖取得了前所未有的進步，但還需要在今后的運行維護中不斷總結和完善，也有可能在應用中暴露出更多的問題需要我們去探索和完善。
作者:甘波單位:四川嘉陵江小龍門航電開發有限公司
發電機論文:汽輪發電機的特征及安裝原理分析論文
摘要：發電機的安裝和調試是確保發電機正常運行的重要前提。闡述了汽輪發電機的結構特點，就汽輪發電機的安裝和調試進行了總結，并提出了需要注意的問題。
關鍵詞：汽輪發電機；安裝；調試
一、汽輪發電機的結構特點
發電機通常由定子、轉子、端蓋及軸承等部件構成。其中，定子由定子鐵芯、線包繞組、機座以及固定這些部分的其他結構件組成；轉子由轉子鐵芯繞組、護環、中心環、滑環、風扇及轉軸等部件組成；由軸承及端蓋將發電機的定子，轉子連接組裝起來，使轉子能在定子中旋轉，做切割磁力線的運動，從而產生感應電勢，通過接線端子引出，接在回路中，便產生了電流。
汽輪發電機是指與汽輪機配套的發電機。為了得到較高的效率。汽輪機通常為3000轉／分或3600轉／分。高速汽輪發電機為了減少因離心力而產生的機械應力以及降低風摩耗，轉子直徑一般做得比較小，長度比較大，即采用細長的轉子。特別是在3000轉／分以上的大容量高速機組，由于材料強度的關系，轉子直徑受到嚴格的限制。一般不能超過1.2米。而轉子本體的長度又受到臨界速度的限制。當本體長度達到直徑的6倍以上時。轉子的第二臨界速度將接近于電機的運轉速度，運行中可能發生較大的振動。所以大型高速汽輪發電機轉子的尺寸受到嚴格的限制。10萬千瓦左右的空冷電機其轉子尺寸已達到上述的極限尺寸，要再增大電機容量，只有靠增加電機的電磁負荷來實現。為此必須加強電機的冷卻。所以5-10萬千瓦以上的汽輪發電機都采用了冷卻效果較好的氫冷或水冷技術。
二、安裝工序
(1)施工準備。設備在安裝前應仔細查看相關資料，熟悉并在整個施工過程中認真執行“施工驗收規范”的有關各項規定，詳細了解機組結構特點，掌握正確的安裝程序，并準備好安裝所需資料，作好施工技術交底。
(2)基礎劃線復查。①依據土建交付使用單位驗收合格的有關基礎資料和汽輪機、發電機、輔機平面布置等有關圖紙進行基礎的標高、各部幾何尺寸、地腳螺栓孔、予埋鐵板及混凝土澆灌質量等進行嚴格、細致的檢查。②對基礎進行沉陷觀測。用水準儀在廠房二根柱子處測量并標注基準標高點，返在汽輪機基礎四周明顯位置作為觀測點。③基礎、風道、地腳螺栓孔內的模板及雜物應清除干凈。地腳螺栓孔應垂直。并符合發電機縱橫中心線。
(3)墊鐵布置。①混凝土強度達到70％以后，進行機組安裝，按要求安放墊鐵。②標準平墊鐵涂紅丹粉油進行反復研究，檢查接觸情況，接觸面規定在50％以上，在用手按墊鐵時，應無翹動，不允許用抹薄層砂漿的方法來修補墊鐵下的混凝土承力面。③墊鐵安裝完畢，汽缸正式扣盞前應在各疊墊鐵側點焊，保持地腳螺栓在螺栓孔內或螺栓套管內四周有不小于5mm的間隙。
(4)底座架、軸承座及下汽缸就位。對于組裝時使用涂料的汽缸水平結合面，在未加涂料時其結合情況應符合相關要求。調整軸承座和汽缸相對位置，裝好貓爪橫銷。汽缸在吊裝、調整過程中應注意防止變形。
(5)安裝滑銷系統的安裝。清理滑銷和滑銷槽進行清理，用內徑千分尺和外徑千分尺沿滑動方向取三點分別測量，滑銷在銷槽內應滑動自如無卡澀。各滑動配合面應無損傷和毛刺，必要時應進行修刮。
(6)軸承安裝。軸承分為上、下兩半，先安裝前后軸承下半，并檢查軸承與軸承座配合情況。軸承各水平結合面應接觸良好。用0.05mm塞尺檢查應塞不進。軸瓦下部與瓦座或瓦套必須接觸緊密。發電機前軸承在出廠時留有括研余量，在安裝時與電機軸相配合括研，與軸接觸面積經研磨后檢查不少于75％。
(7)安裝轉子。起吊轉子，校正水平，吊進汽缸，軸頸與軸承應光潔，并澆上透平油潤滑。將轉子最終調整好后，確保間隙偏差在制造廠或中家標準規定的允許范圍內。(8)裝配調節汽閥，對通汽部分間隙的檢查和調整。調整好各閥升程及間隙等，通汽部分間隙應按制造廠出廠記錄的項目進行測量。在各種間隙中以噴嘴和動葉之間的軸向間隙對機組的安全和經濟運行影響較大，需要仔細測量和調整。
(9)汽輪機扣大蓋。作仔細的檢查，保障扣大蓋后沒有任何部件存在缺陷，沒有任何雜物遺留在汽缸內。首先，要試扣大蓋，按順序安裝隔板、轉子等，再次盤動轉子、一切情況正常后方可正式扣大蓋。其次，將翻過的大蓋吊起找好縱橫向水平，誤差在0.15/1000，再次檢查汽缸內部，確認一切正常，無異常時將大蓋緩緩落下，擰緊中分面螺栓和汽缸法蘭螺栓。
(10)安裝軸承扣蓋和盤車裝置。軸承扣蓋時軸承蓋應嚴密地壓住軸瓦并有一定的緊力，用壓鉛法進行檢查。盤車裝置安裝前應對各零部件作仔細檢查，運動部分應動作靈活，但組裝完畢后用手盤動應能輕便轉動。
(11)發電機安裝。工序：①臺板就位及找正；②轉子試裝；③定子就位初平找正；④穿轉子；⑤初調聯軸器中心及初調氣隙；⑥勵磁機安裝；⑦壓漿換正式墊鐵；⑧聯軸器找正及精調氣隙。
(12)二次灌漿。汽輪機組安裝完成后，汽輪機，發電機組的相互位置不再需要作變動與調整時，就可將座架、軸承座、減速箱底座、發電機臺板一起進行二次混凝土澆灌、使其與基礎固定連接。
(13)輔助設備安裝。按照程序分別安裝空氣過慮器、空氣冷卻器、抽氣器。安裝時應符合規范和圖紙的技術要求。對抽氣器的水側和汽側分別進行水壓試驗。
(14)汽輪機本體范圍的管道安裝。管道安裝時，冷拉間隙的位置和尺寸應符合設計規定，不得任意變更。管道的焊接必須由合格焊工施焊。焊條應有制造廠的質量合格證，使用前應烘干，焊接坡口、施焊程序應符合規程要求，焊口進行熱處理后，對焊接區域用干石棉繩包扎使其緩慢冷卻。安裝完畢后，應進行水壓試驗，試驗壓力為1.25倍工作壓力，維持5分鐘不漏為合格。公務員之家
三、結語
汽輪機本體的安裝是一項非常精細的工作，必須從前期準備、施工程序、施工工藝等各個方面精益求精，從保障機組的運行的安全性、性、經濟性三個方面多做工作。重點應該抓住以下幾個方面；一個“清潔度”；二個“面”；三個“基準”，四個“間隙”。一個“清潔度”就是保障氫油水系統的清潔度、汽缸、閥門、導汽管、定子內部的清潔度。二個“面”：一個指“滑動面”，具體指汽缸與臺板之間的滑動面，軸承箱與臺板之間的滑動面，內部部套與汽缸之間的支撐面；軸承與軸承座之間的結合面，推力瓦塊與瓦套及推力盤之間的接觸面等，保障機組在動態、熱態下滑動自如；另一個指“結合面”，具體指汽缸及內部部套中分面，軸承及軸承箱中分面，密封瓦及瓦套中分面，發電機端蓋，端罩個結合面，油系統法蘭及主油泵中分面等，保障機組不漏汽、水、油、風。三個“基準”：一個是“基礎”，一個是軸系中心基準。還有軸系揚度基準。必須落實清楚，軸系的標高和軸頸的揚度是什么關系，如何通過軸系的標高確定軸頸的揚度，軸系找中的基準、轉子軸頸揚度如何確定，軸承的標高為0與軸頸揚度為0的區別。四個“間隙”：包括膨脹間隙、通流間隙、油隙、滑銷間隙。在此基礎上，還要認真做好汽輪發電機組本體和主要輔助系統的安裝，端正態度，注重細節。認真總結經驗教訓，精益求精，確保電動機安裝運行良好。
發電機論文:導致發電機組振動的原因研究論文
關鍵詞：汽輪發振動
摘要：汽輪機組振動范圍的規定(單位：毫米)對設備的危害不大，因而是允許的。汽輪發電機組的振動是一個比較復雜的問題。造成振動的原因很多，但是我們只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振動時表現出來的不同特點，加以分析判斷，就有可能找出振動的內在原因并予以解決。
值得注意的是，隨著汽輪機功率的增大，在軸承座剛度相當大的情況下，轉子的較大振動并不能在軸承座上反映出來。
振動是指一種周期性的往復運動，處在高速旋轉下的汽輪發電機組，在正常運行中總是存在著不同程度和方向的振動。對于振動，我們希望它愈小愈好。
對設備的危害不大，因而是允許的。這里所講的振動，都是指對設備有危害，超出了允許范圍的振動。
汽輪發電機組振動過大時可能引起的危害和嚴重后果：1)機組部件連接處松動，地腳螺絲松動、斷裂；2)機座(臺板)二次澆灌體松動，基礎產生裂縫；3)汽輪機葉片應力過高而疲勞折斷；4)危機保安器發生誤動作；5)通流部分的軸封裝置發生摩擦或磨損，嚴重時可能因此一起主軸的彎曲；6)滑銷磨損，滑銷嚴重磨損時，還會影響機組的正常熱膨脹，從而進一步引起更嚴重的事故；7)軸瓦烏金破裂，緊固螺釘松脫、斷裂；8)發電機轉子護環松弛磨損，芯環破損，電氣絕緣磨破，一直造成接地或短路；9)勵磁機整流子及其碳刷磨損加劇等；從以上幾點可以看出，振動直接威脅著機組的安全運行。因此，在機組一旦出現振動時，就應及時找出引起振動的原因，并予以消除，決不允許在強烈振動的情況下讓機組繼續運行。
汽輪發電機組的振動是一個比較復雜的問題。造成振動的原因很多，但是我們只要能抓住矛盾的特殊性，即抓住振動時表現出來的不同特點，加以分析判斷，就有可能找出振動的內在原因并予以解決。
一、勵磁電流試驗
試驗目的在于判斷振動是否由電氣方面的原因引起的，以及是由電氣方面的哪些原因引起的。
如加上勵磁電流后機組發生振動，斷開勵磁電流振動消失。則可肯定振動是有電氣方面的原因造成的，此時可繼續進行勵磁電流試驗。通過勵磁電流試驗得出如下兩種結果：
1)隨著勵磁電流的增加，振動數值跟著加大，此種情況表明，振動是由于磁場不平衡引起的。造成磁場不平衡的原因有：發電機轉子線圈短路：發電機轉子和靜子間空氣間隙不均勻等；
2)磁場電流增加時振動不立即增大，而是隨著磁場電流增加在一定的時間內成階梯狀的增大，在勵磁電流增大時尤為顯著。這表明振動和轉子在熱狀態下的質量不均衡有關。
二、轉速試驗
試驗目的在于判斷振動和轉子質量不平衡的關系，同時可找出轉子的臨界轉速和工作轉速接近的程度。
試驗一般在啟動(或停機)過程中進行。轉速每升高100—200r/min記錄振動值一次，試驗的較高轉速好取為105％工作轉速，以便觀察振動變化的趨向。本試驗可在汽輪機與發電機斷開情況下進行，也可在連接情況下進行。
通過本試驗還應檢查臨界轉速和工作轉速是否過分接近。一般設計時應使二者相差30％左右，但由于運行期間拆去了一些零件或在轉子上加工等，就有可能十分而達到平衡，這樣工作轉速離臨界轉速過近，機組運行中必然要發生較大振動。
三、負荷試驗
試驗的目的在于判斷振動與機組中心、熱膨脹、轉子質量不平衡的關系，判斷傳遞力矩的部件(靠背輪、減速齒輪)是否有缺陷。試驗可以升負荷方式進行，也可以降負荷方式進行，一般可分為零負荷、1/4負荷、1/2負荷、3/4負荷和滿載負荷五個等級。每一級附和測量振動兩次，即負荷剛改變后立即測量一次。負荷穩定30min后再測量一次。做負荷試驗時，在測量振動的同時必須測量機組的熱膨脹情況。一般通過負荷試驗可得出如下三種結果：
1)振動隨負荷增加而見效(數值不大)。這表明振動的原因在于轉體質量的不平衡，此時可參照“轉速試驗”進行分析。
2)振動隨負荷增加而加大，且于熱膨脹無關(即每一級負荷的兩次所測振動值變化不大)。
這表明振動和旋轉力矩有關。其可能原因有：機組按靠背輪找中心時沒有找準；活動或半活動式靠背輪本身有缺陷，如牙齒嚙合不好或不均勻磨損等；
此種振動情況，一般在機組并列或接解列時振動值會有突變現象。
3)在負荷改變后的一段時間，振動隨時間的加長而加大(即在每一負荷下穩定一定時間后所測得的振動值與及時次所測得的振動值有較明顯的變化)。這表明振動與汽輪機的熱狀態有關，其可能原因有：滑銷系統不良、基礎不均勻的下沉；主蒸汽管道布置不當，在熱膨脹時給汽缸施加了作用力；其它不正常的熱變形引起機組中心線發生變化等。
四、軸承潤滑油膜試驗
試驗目的在于判斷振動是否是因為油膜不穩，油膜被破壞或軸瓦緊力不當所引起的。
試驗是在保障軸承潤滑油壓和油量的條件下通過改變油溫來進行的，油溫變動范圍一般是正常油溫的正負5℃，油溫每變化1℃測量振動一次，并在上、下限油溫時穩定30min后各多測振動一次。
油溫試驗的結果，有兩種可能情況：
1)振動隨油溫升高而加大。這表明振動大多是由于軸瓦間隙太大所引起的。這種情況比較多見，因為運行中往往會由于烏金磨損，多次修刮而使軸瓦內徑加大，致使油膜不穩；2)振動隨油溫升高而減少。此時，振動大多是由于軸瓦間隙太小所引起的。
此外應注意，由于潤滑油溫只是通過改變油的粘度間接影響油膜建立的，所以振動是否是由于油膜不穩或被破壞所造成，還應通過振動現象加以判斷。油膜不穩或被破壞而引起振動的特點主要是：振動發生得比較突然和強烈，一般難于掌握其發生和消失的規律。振動波形紊亂，振動頻率和轉速不相適應；振動時機組聲音異常，好像在抖動一樣。
軸承緊力不夠也會引起振動，此時振動值也很不穩定，且在振動部位可聽見測到“咚東”的響聲。
除通過上述幾種試驗來尋找振動的原因外，尚可通過真空試驗或機組外部特性試驗來分析振動原因。真空試驗的目的，是判斷振動是否是由于真空變化后機組中心在垂直方向發生變化引起的。真空試驗依據的原理是：真空變化時大氣壓力對排汽缸的作用力就要變化，使與排汽缸連成一體的后軸承座發生上下位移；真空變化時，排汽溫度變化，使排汽缸熱膨脹值變化，也會引起后軸承座上下位移，這些都能影響機組中心在垂直方向的變化，若處理不當時就可能引起振動。機組外部特性試驗，實際上就是在振動值比較大的情況下測量機組振動的分布情況，根據振動分布情況分析判斷不正常的部位。例如：緊固螺釘松動、軸承座和基座臺板接觸不良，機座和軸承座框架在基礎上松動，機組基礎局部松動，以及某些管道共振等缺陷，就可通過外特性試驗查找出來。
汽輪發電機組振動異常是運行中最常見的故障之一，其產生的原因是多方面的，也是十分、復雜的，它與制造、安裝、檢修和運行水平有直接關系。超過允許范圍的振動往往是設備損壞的信號。振動過大將使汽輪機轉動部件如葉片、葉輪等的應力超過允許值而損壞；振動嚴重時，可能導致危急保安器誤動作而發生停機事故以及導致軸承座松動、基礎甚至廠房建筑物的共振損壞等。因此，必須使機組的振動水平保持在規定的允許范圍內。公務員之家
值得注意的是，隨著汽輪機功率的增大，在軸承座剛度相當大的情況下，轉子的較大振動并不能在軸承座上反映出來。應該直接測量轉子的振動數值作為振動標準才是合理的，在運行中，一旦發現振動異常，除應加強對有關參數的監視、仔細傾聽汽輪機內部聲音外，還應視具體情況立即減負荷乃至停機檢查。必要時通過各種試驗來分析機組振動異常的原因，采取相應的處理方法及消除措施。
發電機論文:水輪發電機主絕緣損壞原因探究論文
1、設計、制造不良造成水輪發電機絕緣損壞
1.1為降低成本和縮小體積，設計時主絕球裕全偏低，同時某些部位主絕緣包扎層數不夠有脫節現象。
例如，某小型水電站機組于1988年底投產發電到2000年運行共12年，實際運行時間不到5萬小時，1996年就出現1號機差動保護在發電機升壓過程中動作。經檢查是A,B相相間主絕緣擊穿。2號機在1998年大修過程中進行預防性直流耐壓試驗時突然擊穿主絕緣。經查找為槽底線圈主絕緣對地擊穿。經檢查發現電機定子線圈絕緣偏薄，某些部位包扎不嚴，有多處絕緣開裂，不得不進行貼補處理。
1.2生產工藝直接影響著發電機的質量。
水輪發電機組鐵芯振動現象時有發生，而且在運行中往往較難正確判斷。如某電站1990年投產的水輪發電機組，在投產后不久，運行人員發現機組升壓并網后，當負荷帶到一定程度時產生異常尖叫響聲。經技術人員分析判斷為鐵芯振動。其主要原因是制造時芯片疊壓得不夠緊，引起硅鋼片在運行中振動。如不及時處理可能會引起硅鋼片因長期振動疲勞而折斷，割破線圈絕緣造成接地短路或相間短路故障，嚴重時往往無法在現場修復，需要運回制造廠進行鐵芯壓緊和重新嵌線處理。經采用新工藝在現場壓緊后，通過2倍于額定電壓的直流泄漏試驗和直流耐壓試驗，然后又進行1.5倍額定電壓的交流耐壓試驗。目前運行還較正常。
2運行環境對發電機主絕緣損壞的影響
2.1運行環境溫度直接影響電機的寺命。
已投入運行的小型水輪發電機組大多數采用瀝青云母絕緣，這種絕緣采用云母帶在
整個線棒直線和端部連續包扎后，經真空浸漆處理，以消除端部搭接的缺點。但瀝青軟
化點低，主絕緣耐熱等級極限較低，一般為105K。真空浸漆工藝復雜，掌握不嚴就不易
浸透，內部有可能存在氣泡，造成線圈質量很不穩定。又由于某些電站為了提高運行水頭
廠房建設得很低，為了防止臺汛季節尾水通過窗戶淹沒設備，多數主機層墻上沒有設置通風透光窗戶，運行環境溫度很高，機組散熱不良，加速絕緣老化。特別是有的線圈制造不良，絕緣材料含有氣隙，使絕緣溫差增大，最熱點的溫度直接縮短定子絕緣的使用壽命。
2.2小水電站地處邊遠山區，在電氣接線上往往處在線路的末端，電壓偏移很大。
特別是豐水季節，400V機組的母線電壓有時升高到470V,6kV母線有時竟達到7kV。小型電站的并網變壓器只有三檔分接開關.遠遠不能滿足實際運行的需要而不得不抬高發電機出口電壓。
某電站低壓機組1978年投產發電，由于長期的高溫和電壓偏高影響，在夏季發電時電機主絕緣對地擊穿，弧光放電將電機的定子鐵芯及機殼燒成一個大窟隆，致使
事故后修復工作十分困難。
3、不良檢修對發電機主絕緣的破壞
立式水輪發電機進行擴大性檢修時，多數需要吊出轉子，并且水輪機的轉輪也需要通過定子膛中吊出進行補焊。在起吊中如果稍有不小心或吊車技術不熟練就會撞擊定子線圈。
某電站水輪發電機組在及時次大修過程中，由于水機底環銹蝕嚴重，使用頂起螺絲無
法將底環吊出，改用15噸吊車硬性起吊，致使吊環脫落，而15噸吊鉤猛烈撞擊定子線圈端
部，造成電機端部絕緣多處受傷。
4、機組線圈主絕緣損壞的措施
（1)防止鐵芯松動。在大修清掃定子鐵芯時應注意觀察，如發現鐵芯出現紅粉，表明該
處有松動.可用電工刀及其他薄型片狀工具進行試插松動程度，正常時鐵芯齒部插入深度一般不超過3mm。運行中還要注意線圈的緊固情況，在上下層線圈同相且電流方向相同時，作用力較大都壓向楷底。如果線圈在槽內固定不牢，就會發生振動導致線圈表面防暈層磨損破壞，同層異相線圈電流方向相反時產生切向交變彎曲力矩較大，也會破壞絕緣。對有松動的線圈應及時將槽楔打緊，必要時可用斜鍵槽楔。端部松動可用無緯玻璃絲帶加強綁扎，綁扎后噴以環氧樹脂漆固化。
（2)防止電腐蝕。使用環氧粉云母作主絕緣的水輪發電機組在運行中暴露出的問題主要是電腐蝕。電腐蝕分為內腐蝕和外腐蝕，內腐蝕是因為主絕緣和防暈半導體支間有氣隙，對地電壓分配在主絕緣和氣隙兩種不同的介質上.使氣隙游離放電;外腐蝕是因為防暈層與鐵芯間氣隙游離放電。內腐蝕首先破壞主絕緣和導線之問的粘結膠，使絕緣脫殼、膠線松散。產生電磁振動、膠線磨細折斷，損壞主絕緣;外腐蝕首先是磨破防暈層，加劇電暈放電，造成線圈表面絕緣損傷。
為了防止電腐蝕，可采用下列措施:
(1)電腐蝕的輕重程度與線圈所處電壓有關，腐蝕大部發生在發電機電壓大于4kV以上線圈中，可在電機運行一段時間后，采取線圈中心點與出線端倒位措施緩解。
(2)運行電機若發現有臭氧味，往往是電腐蝕的前兆，可用局部放電儀進行檢查。小水電系統一般都不具備這個條件，可以在環境較暗的情況下用肉眼進行初步觀察。若在線圈槽口與線圈端箍連接處等部位出現蘭色輝光，則有電暈現象。需要進行檢修處理。
摘要：發電機主絕緣損壞故障嚴重影響著中小型水輪發電機的健康可持續運行，給當地經濟社會發展帶來了不利影響，本文對水輪發電機主絕緣損壞原因探析及解決措施進行了探討。
關鍵詞：水輪發電機；主絕緣損壞；原因分析
發電機論文:柴油發電機組數字調速系統設計論文
1變速積分PID原理
1．1PID控制原理［1，2］
常規PID控制系統原理框圖如圖1所示。
PID控制器是一種線性控制器，它根據給定值r（t）與實際輸出構成控制偏差：
將此偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。其控制規律為：
式中，Kp為比例系數，T1為積分時間常數，TD為微分時間常數。
在PID控制中，比例項用于糾正偏差，積分項用于消除系統的穩態誤差，微分項用于減小系統的超調量，增加系統穩定性。PID控制器的性能就決定于Kp、T1和TD這3個系數。如何選用這3個系數是PID控制的核心。
1．2數字PID控制算法選擇
設計和調整數字PID控制器的任務就是根據被控對象和系統要求，選擇合適的PID模型，將其進行離散化處理，編出計算機程序由微處理器實現，確定KP、T1、TD、和T，T為采樣周期。微處理器控制是一種采樣控制，它只能根據采樣時刻的偏差值計算控制量，因此，必須對PID模型進行離散化處理。
用矩形方法數值積分代替式（3）中的積分項，對式（3）中的導數項用后向差分逼近，經推理可得到基本PID控制的位置式算法：
式中k——采樣序號，k＝0，1，2，……
U（k）——第k次采樣時刻輸出值
E（k）——第k次采樣時輸入的偏差值
E（k－1）——第（k－1）次采樣時刻輸入的偏差值
K1——積分系數，K1＝KpT／T1
KD——微分數系，KD＝KpTD／T1
在數字控制系統中，PID控制規律是用程序來實現的，因而具有更大的靈活性。由于基本PID控制中引入了積分環節，其目的主要是為了消除靜差，提高精度。但在柴油機調速過程中，突加突減負載時，會引起轉速的較大波動，導致短時間內轉速出現較大偏差，通過PID積分運算積累，超調量過大，系統產生振蕩，嚴重影響發電機組輸出電能的品質。為避免PID控制中積分項引起的超調，提高其調節品質，擬采用積分分離法對基本PID控制進行改進，簡稱變速積分PID。變速積分PID的基本思路是設法改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應，偏差越大，積分越慢；反之，則越快。
式中，A、B為積分區間。
變速積分PID算法為：
式中，U1（k）為第k次采樣時刻PID運算的積分部分輸出值。
采用變速積分PID控制，系統具有以下特點：用比例消除大偏差，用積分消除小偏差，可消除積分飽和現象；各參數容易整定，易實現系統穩定，而且對A、B兩參數不要求十分；超調量大大減小，改善了調節品質，適應性較強。
2柴油發電機組數字調速系統中PID控制參數整定［3，4］
數字PID控制參數整定的任務主要是確定數字PID的參數KP、T1、TD和T。
對于簡單控制系統，可采用理論計算方法確定這些參數。但由于柴油機調速系統的工況較為復雜，其數學模型并非十分，在此，采用工程整定常用的擴充臨界比例帶法，結合經驗法再對參數進行調整，得到最終的PID參數。
（1）采樣周期T的選擇
在數字控制系統中，采樣周期T是一個比較重要的因素，采樣周期的選取，應與PID參數的整定綜合考慮。
首先，采樣周期T的選取應滿足以下要求：遠小于對象擾動周期；比對象時間常數小得多；盡量縮短采樣周期，以改善調節品質。
該系統中，PID調節控制過程是在定時中斷狀態下完成的，因此，采樣周期T的大小必須保障中斷服務程序的正常運行。在不影響中斷程序運行的情況下，可取采樣周期T＝0．1τ（τ為柴油機的純滯后時間）。當中斷程序運行時間Tz大于0．1τ時，則取T＝Tz，
（2）臨界振蕩周期Ts的確定
初始確定數字PID參數時，在用上述方法確定采樣周期T的條件下，從調速系統的PID調節回路中，去掉數字控制器的微分控制作用和積分控制作用，只采用比例調節環節來確定系統的振蕩周期Ts和臨界比例系數Ks。由單片機系統自動控制比例系數KP，并逐漸增大Kp，直到系統出現持續的等幅振蕩，然后由單片機系統自動記錄并顯示調速系統發生等幅振蕩時的臨界比例度δ和相應的臨界振蕩周期Ts。
控制度就是以模擬調節器為基礎，定量衡量數字控制系統與模擬調節器對同一對象的控制效果。控制效果就是采用某一積分準則，根據系統在規定的輸入下的輸出響應，使用該準則取最小值時的最
如前所述，采樣周期T的長短會影響系統的控制品質，同樣是整定，數字控制系統的品質要低于模擬系統的控制品質。即控制度總是大于1的，且控制度越大，相應的數字控制系統品質越差。
為獲得與模擬控制器相當的品質，控制度選為1．05。不同控制度時，擴充臨界比例帶法PID參數計算公式
（4）KP、K1、KD、T的求取
根據實驗所得Ks和Ts及選定的控制度，按表1計算出數字PID參數Kp、T1、TD和T。
（5）控制效果的調節
按求得的參數值在調速控制系統中運行，并觀察控制效果。如控制效果達不到控制要求，可基于以下原則，根據經驗法對參數做適當調整。
①增大比例系數Kp，將加快系統的響應速度，但過大會使系統產生較大超調，甚至產生振蕩。
②增大積分時間T1，有利于減小超調，減少振蕩，使系統更加穩定，但會增加系統過渡過程時間。
③增大微分時間常數TD有利于加快系統的響應，使超調減小，穩定性增加，但系統對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。
基于上述原則，調整PID參數時，應先比例、后積分、再微分進行調整。
發電機論文:風力發電機組齒輪箱研究論文
及時節概述
風力發電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現，故也將齒輪箱稱之為增速箱。根據機組的總體布置要求，有時將與風輪輪轂直接相連的傳動軸（俗稱大軸）與齒輪箱合為一體，也有將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯軸節連接的結構。為了增加機組的制動能力，常常在齒輪箱的輸入端或輸出端設置剎車裝置，配合葉尖制動（定漿距風輪）或變漿距制動裝置共同對機組傳動系統進行聯合制動。
由于機組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風口處，受無規律的變向變負荷的風力作用以及強陣風的沖擊，常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響，加之所處自然環境交通不便，齒輪箱安裝在塔頂的狹小空間內，一旦出現故障，修復非常困難，故對其性和使用壽命都提出了比一般機械高得多的要求。例如對構件材料的要求，除了常規狀態下機械性能外，還應該具有低溫狀態下抗冷脆性等特性；應保障齒輪箱平穩工作，防止振動和沖擊；保障充分的潤滑條件，等等。對冬夏溫差巨大的地區，要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設置監控點，對運轉和潤滑狀態進行遙控。
不同形式的風力發電機組有不一樣的要求，齒輪箱的布置形式以及結構也因此而異。在風電界水平軸風力發電機組用固定平行軸齒輪傳動和行星齒輪傳動最為常見。
如前所述，風力發電受自然條件的影響，一些特殊氣象狀況的出現，皆可能導致風電機組發生故障，而狹小的機艙不可能像在地面那樣具有牢固的機座基礎，整個傳動系的動力匹配和扭轉振動的因素總是集中反映在某個薄弱環節上，大量的實踐證明，這個環節常常是機組中的齒輪箱。因此，加強對齒輪箱的研究，重視對其進行維護保養的工作顯得尤為重要。第二節設計要求設計必須保障在滿足性和預期壽命的前提下，使結構簡化并且重量最輕。通常應采用CAD優化設計，排定傳動方案，選用合理的設計參數，選擇穩定的構件和具有良好力學特性以及在環境極端溫差下仍然保持穩定的材料，等等。
一、設計載荷
齒輪箱作為傳遞動力的部件，在運行期間同時承受動、靜載荷。其動載荷部分取決于風輪、發電機的特性和傳動軸、聯軸器的質量、剛度、阻尼值以及發電機的外部工作條件。
風力發電機組載荷譜是齒輪箱設計計算的基礎。載荷譜可通過實測得到，也可以按照JB/T10300標準計算確定。當按照實測載荷譜計算時，齒輪箱使用系數KA＝1。當無法得到載荷譜時，對于三葉片風力發電機組取KA=1.3。
二、設計要求
風力發電機組增速箱的設計參數，除另有規定外，常常采用優化設計的方法，即利用計算機的分析計算，在滿足各種限制條件下求得設計方案。
（一）效率
齒輪箱的效率可通過功率損失計算或在試驗中實測得到。功率損失主要包括齒輪嚙合、軸承摩擦、潤滑油飛濺和攪拌損失、風阻損失、其它機件阻尼等。齒輪的效率在不同工況下是不一致的。
風力發電齒輪箱的專業標準要求齒輪箱的機械效率應大于97%，是指在標準條件下應達到的指標。
（二）噪聲級
風力發電增速箱的噪聲標準為85dB（A）左右。噪聲主要來自各傳動件，故應采取相應降低噪聲的措施：
1.適當提高齒輪精度，進行齒形修緣，增加嚙合重合度；
2.提高軸和軸承的剛度；
3.合理布置軸系和輪系傳動，避免發生共振；
4.安裝時采取必要的減振措施，將齒輪箱的機械振動控制在GB/T8543規定的C級之內。
（三）性
按照假定壽命最少20年的要求，視載荷譜所列載荷分布情況進行疲勞分析，對齒輪箱整機及其零件的設計極限狀態和使用極限狀態進行極限強度分析、疲勞分析、穩定性和變形極限分析、動力學分析等。分析方法除一般推薦的設計計算方法外，可采用模擬主機運行條件下進行零部件試驗的方法。
在方案設計之初必須進行性分析，而在施工設計完成后再次進行詳細的性分析計算，其中包括精心選取性好的結構和對重要的零部件以及整機進行性估算。第三節齒輪箱的構造一、齒輪箱的類型與特點
風力發電機組齒輪箱的種類很多，按照傳統類型可分為圓柱齒輪增速箱、行星增速箱以及它們互相組合起來的齒輪箱；按照傳動的級數可分為單級和多級齒輪箱；按照轉動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式以及混合式等等。常用齒輪箱形式及其特點和應用見表.20.1-1。
（表20.1-1風力發電齒輪箱的主要類型和特點）。
二、齒輪箱圖例
（各種齒輪箱圖例如圖20.1～20.7所示）。
第四節齒輪箱的主要零部件箱體結構
箱體是齒輪箱的重要部件，它承受來自風輪的作用力和齒輪傳動時產生的反力，必須具有足夠的剛性去承受力和力矩的作用，防止變形，保障傳動質量。箱體的設計應按照風電機組動力傳動的布局安排、加工和裝配條件、便于檢查和維護等要求來進行。應注意軸承支承和機座支承的不同方向的反力及其相對值，選取合適的支承結構和壁厚，增設必要的加強筋。筋的位置須與引起箱體變形的作用力的方向相一致。
箱體的應力情況十分復雜且分布不勻，只有采用現代計算方法，如有限元、斷裂力學等方法輔以摸擬實際工況的光彈實驗，才能較為地計算出應力分布的狀況。利用計算機輔助設計，可以獲得與實際應力十分接近的結果。
采用鑄鐵箱體可發揮其減振性，易于切削加工等特點，適于批量生產。常用的材料有球墨鑄鐵和其他高強度鑄鐵。用鋁合金或其他輕合金制造的箱體，可使其重量較鑄鐵輕20%~30%，但從另一角度考慮，輕合金鑄造箱體，降低重量的效果并不顯著。這是因為輕合金鑄件的彈性摸量較小，為了提高剛性，設計時常須加大箱體受力部分的橫截面積，在軸承座處加裝鋼制軸承座套，相應部位的尺寸和重量都要加大。目前除了較小的風電機組尚用鋁合金箱體外，大型風力發電齒輪箱應用輕鋁合金鑄件箱體已不多見。
單件、小批生產時，常采用焊接或焊接與鑄造相結合的箱體。為減小機械加工過程和使用中的變形，防止出現裂紋，無論是鑄造或是焊接箱體均應進行退火、時效處理，以消除內應力。
為了便于裝配和定期檢查齒輪的嚙合情況，在箱體上應設有觀察窗。機座旁一般設有連體吊鉤，供起吊整臺齒輪箱用。
箱體支座的凸緣應具有足夠的剛性，尤其是作為支承座的耳孔和搖臂支座孔的結構，其支承剛度要作仔細的核算。為了減小齒輪箱傳到機艙機座的振動，齒輪箱可安裝在彈性減振器上。最簡單的彈性減振器是用高強度橡膠和鋼墊做成的彈性支座塊，合理使用也能取得較好的結果。
箱蓋上還應設有透氣罩、油標或油位指示器。在相應部位設有注油器和放油孔。放油孔周圍應留有足夠的放油空間。采用強制潤滑和冷卻的齒輪箱，在箱體的合適部位設置進出油口和相關的液壓件的安裝位置。齒輪和軸的結構
風力發電機組運轉環境非常惡劣，受力情況復雜，要求所用的材料除了要滿足機械強度條件外，還應滿足極端溫差條件下所具有的材料特性，如抗低溫冷脆性、冷熱溫差影響下的尺寸穩定性等等。對齒輪和軸類零件而言，由于其傳遞動力的作用而要求極為嚴格的選材和結構設計，一般情況下不推薦采用裝配式拼裝結構或焊接結構，齒輪毛坯只要在鍛造條件允許的范圍內，都采用輪輻輪緣整體鍛件的形式。當齒輪頂圓直徑在2倍軸徑以下時，由于齒輪與軸之間的連接所限，常制成軸齒輪的形式。
為了提高承載能力，齒輪、軸一般都采用合金鋼制造。外齒輪推薦采用20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6、17Cr2Ni2MoA等材料。內齒圈和軸類零件推薦采用42CrMoA、34Cr2Ni2MoA等材料。采用鍛造方法制取毛坯，可獲得良好的鍛造組織纖維和相應的力學特征。合理的預熱處理以及中間和最終熱處理工藝，保障了材料的綜合機械性能達到設計要求。
齒輪箱內用作主傳動的齒輪精度，外齒輪不低于5級GB/T10095，內齒輪不低于6級GB/T10095。通常采用最終熱處理的方法是滲碳淬火，齒表面硬度達到HRC60+/-2，具有良好的抗磨損接觸強度，輪齒心部則具有相對較低的硬度和較好的韌性，能提高抗彎曲強度，而通常對齒部的最終加工是采用磨齒工藝。
加工人字齒的時候，如是整體結構，半人字齒輪之間應有退刀槽；如是拼裝人字齒輪，則分別將兩半齒輪按普通圓柱齒輪加工，用工裝將兩者對齒，再通過過盈配合套裝在軸上。
齒輪加工中，規定好加工的工藝基準非常重要。軸齒輪加工時，常用頂尖頂緊兩軸端中心孔安裝在機床上。圓柱齒輪則利用其內孔和一個端面作為工藝基準，用夾具或通過校準在機床上定位。
在一對齒輪副中，小齒輪的齒寬比大齒輪略大一些，這主要是為了補償軸向尺寸變動和便于安裝。為減小軸偏斜和傳動中彈性變形引起載荷不均勻的影響，應在齒形加工時對輪齒作修形處理。
齒輪與軸的聯接
平鍵聯接常用于具有過盈配合的齒輪或聯軸器與軸的聯接。
花鍵聯接通常這種聯接是沒有過盈的，因而被聯接零件需要軸向固定。花鍵聯接承載能力高，對中性好，但制造成本高，需用專用刀具加工。
過盈配合聯接過盈配合聯接能使軸和齒輪（或聯軸節）具有好的對中性，特別是在經常出現沖擊載荷情況下，這種聯接能地工作，在風力發電齒輪箱中得到廣泛的應用。利用零件間的過盈配合形成的聯接，其配合表面為圓柱面或圓錐面（錐度可取1：30~1：8）。圓錐面過盈聯接多用于載荷較大，需多次裝拆的場合。
脹緊套聯接利用軸、孔與錐形彈性套之間接觸面上產生的摩擦力來傳遞動力，是一種無鍵聯接方式，定心性好，裝拆方便，承載能力高，能沿周向和軸向調節軸與輪轂的相對位置，且具有安全保護作用。國家標準GB5867-86對其所推薦的四種脹緊套的結構形式和基本尺寸作了詳細的規定。
齒輪箱中的軸按其主動和被動關系可分為主動軸、從動軸和中間軸。首級主動軸和末級從動軸的外伸部分用于安裝半聯軸器，與風輪輪轂或電機傳動軸相連。為了提高性和減小外形尺寸，有時將半聯軸器（法蘭）與軸制成一體。
軸上各個配合部分的軸頸需要進行磨削加工。為了減少應力集中，對軸上臺肩處的過渡圓角、花鍵向較大軸徑過渡部分，均應作必要的處理，例如拋光，以提高軸的疲勞強度。在過盈配合處，為減少輪轂邊緣的應力集中，壓合處的軸徑應比相鄰部分軸徑加大5%，或在輪轂上開出卸荷槽。裝在軸上的零件，軸向固定應，工作載荷應盡可能用軸上的止推軸肩來承受，相反方向的固定則可利用螺帽或其他緊固件。為防止螺紋松動，可利用止動墊圈、雙螺帽墊圈、鎖止螺釘或串聯鐵絲等。有時為了節省空間，簡化結構，也可以用彈簧擋圈代替螺帽和止動墊圈，但不能用于軸向負荷過大的地方。
軸的材料采用碳綱和合金綱。如40、45、50、40Cr、50Cr、42CrMoA等，常用的熱處理方法為進行調質，而在重要部位作淬火處理。要求較高時可采用20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、17CrNi5、16CrNi等品質低碳合金綱，進行滲碳淬火處理，獲取較高的表面硬度和心部較高的韌性。
滾動軸承
齒輪箱的支承中，大量應用滾動軸承，其特點是靜摩擦力矩和動摩擦力矩都很小，即使載荷和速度在很寬范圍內變化時也如此。滾動軸承的安裝和使用都很方便，但是，當軸的轉速接近極限轉速時，軸承的承載能力和壽命急劇下件下降，高速工作時的噪音和振動比較大。齒輪傳動時軸和軸承的變形會引起齒輪和軸承內外圈軸線的偏斜，使輪齒上載荷分布不均勻，會降低傳動件的承載能力。由于載荷不均勻性而使輪齒經常發生斷齒的現象，在許多情況下又是由于軸承的質量和其他因素，如劇烈的過載而引起的。選用軸承時，不僅要根據載荷的性質，還應根據部件的結構要求來確定。相關技術標準，如DIN281，或者軸承制造商的的樣本，都有整套的計算程序和方法可供參考。
計算的使用壽命應不小于13萬小時。在安裝、潤滑、維護都正常的情況下，軸承運轉過程中，由于套圈與滾動體的接觸表面經受交變負荷的反復作用而產生疲勞剝落。疲勞剝落若發生在壽命期限之外，則屬于滾動軸承的正常損壞。因此，一般所說的軸承壽命指的是軸承的疲勞壽命。一批軸承的疲勞壽命總是分散的，但總是服從一定的統計規律，因而軸承壽命總是與損壞概率或性相聯系。第五節齒輪箱的使用及其維護在風力發電機組中，齒輪箱是重要的部件之一，必須正確使用和維護，以延長使用壽命。
齒輪箱主動軸與葉片輪轂的連接必須緊固。輸出軸若直接與電機聯接時，應采用合適的聯軸器，好是彈性聯軸器，并串接起保護作用的安全裝置。齒輪箱軸線與相聯接部分的軸線應保障同心，其誤差不得大于所選用聯軸器的允許值。
齒輪箱安裝后用人工盤動應靈活，無卡滯現象，齒面接觸斑點應達到技術條件的要求。按照說明書的要求加注規定的機油達到油標刻度線，并在正式使用之前空載運轉，此時可以利用電機帶動齒輪箱，經檢查齒輪箱運轉平穩，無沖擊振動和異常噪音，潤滑情況良好，且各處密封和結合面不漏油，才能與機組一起投入試運轉。
加載試驗應分階段進行，分別以額定載荷的25%、50%、75%、加載，每一階段運轉以平衡油溫為主，一般不得小于2小時，較高油溫不得超過80゜C，其不同軸承間的溫差不得高于15゜C。
齒輪箱的潤滑
齒輪箱的潤滑十分重要，良好的潤滑能夠對齒輪和軸承起到足夠的保護作用。為此，必須高度重視齒輪箱的潤滑問題，嚴格按照規范保持潤滑系統長期處于狀態。齒輪箱常采用飛濺潤滑或強制潤滑，一般以強制潤滑為多見。因此，配備的潤滑系統尤為重要。電動齒輪泵從油箱將油液經濾油器輸送到齒輪箱的潤滑管路，對各部分的齒輪和傳動件進行潤滑，管路上裝有各種監控裝置，確保齒輪箱在運轉當中不會出現斷油。
在齒輪箱運轉前先啟動潤滑油泵，待各個潤滑點都得到潤滑后，間隔一段時間方可啟動齒輪箱。當環境溫度較低時，例如小于10゜C，須先接通電熱器加機油，達到預定溫度后才投入運行。若油溫高于設定溫度，如65゜C時，機組控制系統將使潤滑油進入系統的冷卻管路，經冷卻器冷卻降溫后再進入齒輪箱。管路中還裝有壓力控制器和油位控制器，以監控潤滑油的正常供應。如發生故障。監控系統將立即發出報警信號，使操作者能迅速判定故障并加以排除。
對潤滑油的要求應考慮：1）減小摩擦和磨損，具有高的承載能力，防止膠合；2）吸收沖擊和振動；3）防止疲勞點蝕；4）冷卻，防銹，抗腐蝕。不同類型的傳動有不同的要求。風力發電齒輪箱屬于閉式齒輪傳動類型，其主要的失效形式是膠合與點蝕，故在選擇潤滑油時，重點是保障有足夠的油膜厚度和邊界膜強度。因為在較大的溫差下工作，要求粘度指數相對較高。為提高齒輪的承載能力和抗沖擊能力，適當地添加一些極壓添加劑也有必要，但添加劑有一些副作用，在選擇時必須慎重。齒輪箱制造廠一般根據自己的經驗或實驗研究推薦各種不同的潤滑油，例如MOBIL632，MOBIL630或L-CKC320，L-CKC220GB5903-95齒輪油就是根據齒面接觸應力和使用環境條件選用的。
在齒輪箱運行期間，要定期檢查運行狀況，看看運轉是否平穩；有無振動或異常噪音；各處連接和管路有無滲漏，接頭有無松動；油溫是否正常。定期更換潤滑油，及時次換油應在首次投入運行500小時后進行，以后的換油周期為每運行5，000-10，000小時。在運行過程中也要注意箱體內油質的變化情況，定期取樣化驗，若油質發生變化，氧化生成物過多并超過一定比例時，就應及時更換。
齒輪箱應每半年檢修一次，備件應按照正規圖紙制造，更換新備件后的齒輪箱，其齒輪嚙合情況應符合技術條件的規定，并經過試運轉與負荷試驗后再正式使用。第六節齒輪箱常見故障及預防措施齒輪箱的常見故障有齒輪損傷、軸承損壞、斷軸和滲漏油、油溫高等。
一、齒輪損傷
齒輪損傷的影響因素很多，包括選材、設計計算、加工、熱處理、安裝調試、潤滑和使用維護等。常見的齒輪損傷有齒面損傷和輪齒折斷兩類。
（一）輪齒折斷（斷齒）
斷齒常由細微裂紋逐步擴展而成。根據裂紋擴展的情況和斷齒原因，斷齒可分為過載折斷（包括沖擊折斷）、疲勞折斷以及隨機斷裂等。
過載折斷總是由于作用在輪齒上的應力超過其極限應力，導致裂紋迅速擴展，常見的原因有突然沖擊超載、軸承損壞、軸彎曲或較大硬物擠入嚙合區等。斷齒斷口有呈放射狀花樣的裂紋擴展區，有時斷口處有平整的塑性變形，斷口副常可拼合。仔細檢查可看到材質的缺陷，齒面精度太差，輪齒根部未作精細處理等。在設計中應采取必要的措施，充分考慮預防過載因素。安裝時防止箱體變形，防止硬質異物進入箱體內等等。
疲勞折斷發生的根本原因是輪齒在過高的交變應力重復作用下，從危險截面（如齒根）的疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴展，使輪齒剩余截面上的應力超過其極限應力，造成瞬時折斷。在疲勞折斷的發源處，是貝狀紋擴展的出發點并向外輻射。產生的原因是設計載荷估計不足，材料選用不當，齒輪精度過低，熱處理裂紋，磨削燒傷，齒根應力集中等等。故在設計時要充分考慮傳動的動載荷譜，挑選齒輪參數，正確選用材料和齒輪精度，充分保障加工精度消除應力集中集中因素等等。
隨機斷裂的原因通常是材料缺陷，點蝕、剝落或其他應力集中造成的局部應力過大，或較大的硬質異物落入嚙合區引起。
（二）齒面疲勞
齒面疲勞是在過大的接觸剪應力和應力循環次數作用下，輪齒表面或其表層下面產生疲勞裂紋并進一步擴展而造成的齒面損傷，其表現形式有早期點蝕、破壞性點蝕、齒面剝落、和表面壓碎等。特別是破壞性點蝕，常在齒輪嚙合線部位出現，并且不斷擴展，使齒面嚴重損傷，磨損加大，最終導致斷齒失效。正確進行齒輪強度設計，選擇好材質，保障熱處理質量，選擇合適的精度配合，提高安裝精度，改善潤滑條件等，是解決齒面疲勞的根本措施。
（三）膠合
膠合是相嚙合齒面在嚙合處的邊界膜受到破壞，導致接觸齒面金屬融焊而撕落齒面上的金屬的現象，很可能是由于潤滑條件不好或有干涉引起，適當改善潤滑條件和及時排除干涉起因,調整傳動件的參數，清除局部載荷集中，可減輕或消除膠合現象。二、軸承損壞
軸承是齒輪箱中最為重要的零件，其失效常常會引起齒輪箱災難性的破壞。軸承在運轉過程中，套圈與滾動體表面之間經受交變負荷的反復作用，由于安裝、潤滑、維護等方面的原因，而產生點蝕、裂紋、表面剝落等缺陷，使軸承失效，從而使齒輪副和箱體產生損壞。據統計，在影響軸承失效的眾多因素中，屬于安裝方面的原因占16%，屬于污染方面的原因也占16%，而屬于潤滑和疲勞方面的原因各占34%。使用中70%以上的軸承達不到預定壽命。因而，重視軸承的設計選型，充分保障潤滑條件，按照規范進行安裝調試，加強對軸承運轉的監控是非常必要的。通常在齒輪箱上設置了軸承溫控報警點，對軸承異常高溫現象進行監控，同一箱體上不同軸承之間的溫差一般也不超過15゜C，要隨時隨地檢查潤滑油的變化，發現異常立即停機處理。三、斷軸
斷軸也是齒輪箱常見的重大故障之一。究其原因是軸在制造中沒有消除應力集中因素，在過載或交變應力的作用下，超出了材料的疲勞極限所致。因而對軸上易產生的應力集中因素要給予高度重視，特別是在不同軸徑過渡區要有圓滑的圓弧連接，此處的光潔度要求較高，也不允許有切削刀具刃尖的痕跡。設計時，軸的強度應足夠，軸上的鍵槽、花鍵等結構也不能過分降低軸的強度。保障相關零件的剛度，防止軸的變形，也是提高軸的性的相應措施。四、油溫高
齒輪箱油溫較高不應超過80゜C，不同軸承間的溫差不得超過15゜C。一般的齒輪箱都設置有冷卻器和加熱器，當油溫底于10゜C時，加熱器會自動對油池進行加熱；當油溫高于65゜C時，油路會自動進入冷卻器管路，經冷卻降溫后再進入潤滑油路。如齒輪箱出現異常高溫現象，則要仔細觀察，判斷發生故障的原因。首先要檢查潤滑油供應是否充分，特別是在各主要潤滑點處，必須要有足夠的油液潤滑和冷卻。再次要檢查各傳動零部件有無卡滯現象。還要檢查機組的振動情況，前后連接有否松動等等。
發電機論文:發電機集電環發熱現象分析論文
電刷在集電環上運行時，在其接觸面上形成一層均勻、適度、穩定的氧化膜，這是電機運行良好的主要標志之一。因為這層氧化膜的存在，改變了電刷與集電環的接觸特性、減少了摩擦、降低磨損、延長使用壽命。氧化膜是一種復合薄膜，其組成成分與電刷型號及集電環的材料成分有關。氧化膜的正常厚度在8－100nm的范圍內，一般為25nm.用電子顯微鏡觀察發現，電刷與集電環接觸面是由無數個點相接觸，一般接觸面只有電刷總面積的千分之幾左右。接觸面積的大小，由電機的轉速、集電環材質的硬度、加工精度、偏擺度、電刷的材質、電刷上的壓力大小等因素來決定。
有研究發現，外加電壓小時，氧化膜絕緣，當電壓升高到一定值時，氧化膜被擊穿。當擊穿后，不管電流如何增加，由于導電點的增加、導電面積的擴大，則接觸電壓保持恒定。
氧化膜具有非常好的潤滑性能，電刷與集電環接觸表面起潤滑作用的潤滑層主要是石墨膜，這層石墨膜，將電刷與集電環分開，使摩擦在石墨潤滑層間進行，降低了摩擦系數，減少了摩擦熱的產生，減少了電刷的磨損。電刷的過熱故障，很多情況是由于氧化膜被破壞且無法重新建立導致的。
一、電刷及集電環常見故障的原因及解決辦法
電刷在運行中最常見的故障為發熱、產生火花、嚴重的燒損電刷刷握及集電環。從產生過熱故障的原因看，主要有以下幾個方面：
1、由于通風不良導致的發熱：通風不良主要是因為冷卻風道堵塞，集電環表面通風溝、通風孔堵塞、循環風扇風量下降等原因，尤其是當運行中集電環表面溫度過高時，導致電刷磨損加劇，碳粉積聚增加，有可能會堵塞上述集電環表面的散熱通道。因此在大小修時，應對集電環表面通風溝、孔以及冷卻風道濾網進行清理，保持通暢。對于經過多次車削的集電環，如果集電環表面的通風溝高度不到5mm，已經車削到徑向限制孔時，就應當按照說明書根據最小使用外徑進行更換，以保障集電環的機械及散熱性。
2、由于接觸電阻過大或分布不均勻而產生的發熱：集電環和電刷是通過相互滑動接觸導通勵磁電流的，根據容量及型號的不同，每個集電環上大約分布著數十只電刷，由于接觸電阻的不同，電流分配的差異，會導致發熱不均勻，有以下幾個原因：（1）電刷與滑環表面接觸電阻、電刷與刷辮接觸電阻、刷辮與刷架引線接觸電阻過大。可通過測量單個電刷總壓降、電刷接觸壓降、刷體壓降、聯結壓降、刷辮壓降進行相互間對比來檢查。同時檢查回路中各螺絲是否緊固。檢查電刷接觸面的清潔程度，是否存在油污污染。（2）電刷壓力不均勻或不符合要求，可能有電刷過短、彈簧由于過熱變軟老化失去彈性等原因。應使用彈簧秤檢查電刷壓力。恒壓彈簧應完整無機械損傷，壓力應符合其產品的規定，同一極上的彈簧壓力偏差不宜超過5％；非恒壓的電刷彈簧，有規定時壓力應符合其產品的規定，當無規定時，應調整到不使電刷冒火的低壓力，一般為140－250g/cm2，同一刷架上每個電刷的壓力應均勻。（3）集電環與轉子引線接觸電阻過大，這種情況應對集電環與轉子引線間的緊固螺絲進行加固。（4）電刷材質不良、導電性能差、使用的型號不符合要求或者使用了不同型號的電刷。同一電機上應使用同一型號、同一制造廠的電刷，對于外觀檢查有明顯差異的電刷應更換。
3、由于機械及摩擦等原因造成的過熱：集電環與電刷過熱故障中，很大一部分是由于機械及摩擦等原因導致的過熱，如果在開機時還未加勵磁，就已經發現集電環與電刷溫度高，或者在運行中溫度過高，拔出幾只電刷后，溫度反而降低，那就基本可以肯定是由于機械及摩擦原因導致的。機械及摩擦導致發熱的情況很復雜，主要有以下幾個方面：（1）電刷接觸面研磨不良或運行中一次更換過多的電刷。運行中更換電刷，在同一時間內，每個刷架上只允許更換1－2個電刷。換上的新電刷應事先在與集電環直徑相同的模型上研磨好，且新舊牌號須一致。如果在大修時一次更換的電刷很多，應當在投運前沖轉時，為電刷表面形成氧化膜留夠充足的時間。（2）電刷與集電環接觸面過小，接觸面積一般不應小于單個電刷截面的75％。（3）電刷在刷盒中搖擺或動作卡澀。電刷在刷握內應能上下自由移動，其間隙應符合產品的規定，當無規定時，其間隙可為0.10－0.20mm.電刷外形要方正，上下端尺寸誤差不得大于0.05mm.（4）刷握與集電環表面間隙過大。由于電刷材質較脆，當刷握與集電環表面間隙過大時，運行中電刷不能整體接觸集電環，與集電環呈斜面接觸，容易造成電刷崩裂的情況。刷握與集電環表面的間隙應符合產品技術要求，當產品無規定時，其間隙可調整為2－3mm.調整間隙時，可使用一層2－3mm厚的橡膠墊附在集電環表面，將刷握抵到橡膠墊上，然后上緊定位螺絲，取出橡膠墊
二、幾起集電環、電刷故障的分析及建議
1、加強對電刷表面氧化膜的認識，創建其形成和正常工作的條件：近期發生的幾起故障，主要原因是因為電刷表面的氧化膜潤滑層無法形成，氧化膜的形成需要一些條件，當條件不滿足時，氧化膜無法形成或形成不良，主要有以下幾個原因：（1）溫度過高：電刷的氧化膜一般在70℃左右較易形成，當集電環、電刷出現過熱故障時，通常溫度都在150℃以上，此時即便換上新的電刷，氧化膜也不易形成，無法起到潤滑作用，電刷磨損將加劇，導致溫度繼續升高，成為惡性循環。此時可采取外部強迫降溫的方法，譬如涂抹凡士林、大功率風扇通風等手段，使集電環溫度降到正常范圍內，持續一段時間，讓電刷表面氧化膜逐漸形成，使之進入良性循環狀態。（2）冷卻空氣中有污染性雜質：空氣中的雜質對電刷表面氧化膜的形成將帶來不利影響，這些雜質包括：硫化物或鹵族元素的腐蝕性氣體、空氣中油氣混合物、粉塵、鐵屑、鐵銹粉塵、碳粉等其他雜質。電刷磨損時，本身會產生碳粉的粉塵雜質，可采用在刷架罩冷卻通風循環通道上安裝過濾裝置來改善刷架罩內的空氣質量。（3）空氣濕度太低或含氧量太低：電刷表面氧化膜的形成需要空氣中有一定的水分含量，即空氣濕度不能太低，但也不能太高。另外，氧化膜的形成主要與空氣中的氧氣發生氧化作用而產生，當含氧量過低時也不利于氧化膜的形成。
氧化膜無法形成或形成不良除與上述因素有關外，還有電刷過度研磨、使用溶劑進行擦拭、集電環表面光潔度不良以及碳刷材質不合格等原因。
2、電刷及刷架產品在選購過程中應嚴格控制質量：目前同一品牌的電刷，都是在各個不同的地方、不同的工廠加工的。這就要求我們在進貨過程中對產品質量嚴格把關，對生產廠家的工藝和質量檢測手段及程序進行了解。
3、生產運行中加強對集電環及電刷的維護管理：加強電刷、集電環系統的專職維護制度，提高專責人的技術水平，嚴格按照《汽輪發電機運行規程》的要求對集電環、電刷進行檢查和運行維護，一次更換電刷的數量要嚴格控制。另外要積極運用紅外熱成像技術進行集電環、電刷日常的巡檢檢查以及對故障部位有懷疑時作為輔助分析的工具。
另外，本次會議還就定子絕緣引水管結垢提出分析建議：
1、當發現絕緣引水管結垢很嚴重時，或者已經影響到常規預試結果時，建議全部更換新的絕緣引水管。
2、發電機每次大修結束后，開機前定子水系統應使用除鹽水進行帶壓力反復沖洗，直至排水清澈無顆粒，電導率合格。
3、發電機正常運行期間累積運行時間達到兩個月遇有停機機會時，對定、轉子內冷水系統進行反沖洗。
4、完善發電機整個冷卻水系統，應盡可能使其密閉循環，運行中水質含銅量高，絕緣引水管內壁臟污結垢主要成分為銅，是因為水路不密閉，長期氧化腐蝕銅管導致。
5、加強運行中水質監控，內冷水質應嚴格按照運行規程執行。
6、對于水系統問題的解決應主要從平時運行維護抓起，各專業間應進行必要的溝通交流，對相互專業交叉知識部分應當有一定的了解。發電機是一個綜合設備，關系到很多的專業層面，在某一個專業看來很重要的問題，也許并不能得到其他專業的重視，這就對設備的安全運行造成了很多隱患。