蘇偉

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

淺談風(fēng)電場電氣設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)

蘇偉

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，風(fēng)電場占據(jù)重要地位，是我國經(jīng)濟(jì)的主要組成部分。風(fēng)電場中最為重要的設(shè)備便是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其對風(fēng)電場的安全運(yùn)行有著重要影響。本文將分析風(fēng)電場電氣設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的內(nèi)涵，研究風(fēng)電場中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行及故障情況，并分析如何做好風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)工作。

風(fēng)電場；電氣設(shè)備；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；運(yùn)行；維護(hù)

1 引言

近年來，對于電力資源的需求量不斷擴(kuò)大，除了火力發(fā)電以外，風(fēng)力、水力以及太陽能發(fā)電等均得到了快速的發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電十分環(huán)保高效，因此受到業(yè)內(nèi)的廣泛重視。對于風(fēng)力發(fā)電而言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是其核心的組成部分，其能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能、機(jī)械能和電能之間的三者轉(zhuǎn)換，因此需做好其運(yùn)行維護(hù)工作。

2 風(fēng)電場電氣設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的內(nèi)涵

在風(fēng)電場的建設(shè)過程中（具體建設(shè)流程如圖1），風(fēng)力發(fā)電機(jī)屬于重要的電氣設(shè)備，其主要有風(fēng)輪、對風(fēng)裝置、調(diào)速裝置、傳動裝置、塔架和發(fā)電機(jī)等，其主要功能是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和電能。近年來，風(fēng)電場的數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作量快速增加，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在機(jī)組老化的問題，因此對設(shè)備維護(hù)提出了更高的要求，做好風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)有著重要意義，其安全運(yùn)行直接影響風(fēng)電場的正常運(yùn)行。

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行與故障情況

3.1 設(shè)備運(yùn)行

在風(fēng)電場的電氣設(shè)備運(yùn)行中，發(fā)電系統(tǒng)主要是借助多個CPU進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)行，采取微處理器進(jìn)行控制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)主要包括三方面的內(nèi)容，分別是故障排除、數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及故障分析。

3.2 故障排除

在風(fēng)電場電氣設(shè)備運(yùn)行的過程中，任何設(shè)備均會受到損壞，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也不例外。因?yàn)槭艿斤L(fēng)力的影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要進(jìn)行長時間的運(yùn)作，在發(fā)電的同時因?yàn)榱悴考L時間的工作，可能會出現(xiàn)一定程度的磨損，比如：齒輪磨損、螺絲松動等。這些現(xiàn)象均屬于機(jī)械損耗，若不能對其進(jìn)行及時的護(hù)理與保養(yǎng)，則可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生嚴(yán)重故障，甚至停止運(yùn)行。

（1）葉片故障。發(fā)電機(jī)組一定要借助葉片轉(zhuǎn)動，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，然后借助發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)化成電能。由于葉片尖部旋轉(zhuǎn)的速度高，因此一定要增加葉片厚度以提高葉片的穩(wěn)定性，否則極易導(dǎo)致產(chǎn)生折斷現(xiàn)象。一般來說，葉片故障主要表現(xiàn)為葉片彎曲、折斷，均是由于長期損耗以及自然因素導(dǎo)致的。

（2）變流器故障。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中變流器發(fā)生故障的概率也較高。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，變流器是一個十分重要的結(jié)構(gòu)，通常直驅(qū)式、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中均需要有變流器。我國一般采用雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特點(diǎn)是控制系統(tǒng)一定要安裝穩(wěn)定可靠的控制室，處于強(qiáng)電環(huán)境下。因此，對于生產(chǎn)廠家需要加強(qiáng)產(chǎn)品的抗干擾性，同時要求工程施工中做好抗干擾工作，以減少其對系統(tǒng)的影響。對于控制系統(tǒng)而言，其干擾因素較多，包括電源、信號輸入、電纜鋪設(shè)不合理以及接地系統(tǒng)不合理而產(chǎn)生的的干擾，只有保證其抗干擾能力方可保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

保證控制系統(tǒng)抗干擾能力的措施如下：合理選配電源、合理鋪設(shè)電纜以及選擇正確的接地方式。對于控制系統(tǒng)供電而言，為保證電力供應(yīng)穩(wěn)定，可適當(dāng)增加UPS設(shè)備，該設(shè)備不但能夠確保電力穩(wěn)定輸出，此外能夠在停電的狀態(tài)下保證持續(xù)設(shè)備持續(xù)供應(yīng)。在電纜布局的過程中，電纜型號不同其傳輸?shù)男盘栆灿兴煌Ｗ鳛殡娎|需要按照不同信號進(jìn)行分層鋪設(shè)，因此不可采用一根電纜進(jìn)行多種信號的傳送，需要遠(yuǎn)離動力電纜從而避免電磁干擾。

進(jìn)行控制系統(tǒng)接地時，一定要采取直接接地的方式，采用一根大截面的銅母線以連接各裝置柜體中心的接地點(diǎn)，繼而在接地母線進(jìn)行直接接地，接地電阻需小于等于4Ω。在信號源接地的過程中，屏蔽層需在信號側(cè)進(jìn)行接地，當(dāng)信號源不需要接地時，其屏蔽層需在接地系統(tǒng)的旁邊進(jìn)行設(shè)置接地。由于控制系統(tǒng)的輸入輸出需要對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行直接制動，為減少并避免外部配線干擾，交流信號與直流信號的輸出、輸入均需要采取各自的電纜。要想保證開關(guān)量輸出信號避免受到驅(qū)動設(shè)備的影響，必須加設(shè)中間繼電器，以保證開關(guān)信號受到保護(hù)。在故障排除的過程中，需要對風(fēng)速的最大限定值進(jìn)行自動復(fù)位，從而避免風(fēng)向以及風(fēng)速的不可控風(fēng)險，能夠自動復(fù)位溫度的最大限定值。

圖1 風(fēng)電場建設(shè)流程圖

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在風(fēng)電場的運(yùn)行中，做好管理工作必須做好運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，借助統(tǒng)計能夠提高工作的效率。在所有統(tǒng)計工作中，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)是最為重要內(nèi)容，同時也要進(jìn)行月數(shù)據(jù)統(tǒng)計。按照統(tǒng)計信息能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)的維護(hù)周期進(jìn)行制定，以最大限度保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定，從而節(jié)約損耗。

3.4 故障分析

進(jìn)行故障分析能夠減少設(shè)備發(fā)生故障的概率，以提高設(shè)備的運(yùn)行效率及壽命，比如：對Vestas風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航電機(jī)超負(fù)荷使用故障進(jìn)行分析。借助檢修能夠找出故障發(fā)生的原因，一般是因?yàn)闄C(jī)械上部分電機(jī)輸出軸承以及鍵塊磨損造成設(shè)備超負(fù)荷，另外，齒盤斷裂也會導(dǎo)致偏航電機(jī)超負(fù)荷產(chǎn)生。通過研究分析，最終得出導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因主要是電壓波動正負(fù)值的調(diào)頻過低，解決的手段是調(diào)整偏航電機(jī)安裝的程序，從而有效的減少電壓不穩(wěn)導(dǎo)致的故障。

4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)措施分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)屬于一種綜合性的產(chǎn)品，其集機(jī)械、空氣動力學(xué)以及電氣于一體，其各部分緊密相關(guān)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)結(jié)果會對風(fēng)電場的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)的本身需要通過維護(hù)、檢修以保證性能。在日常發(fā)電工作中，若能及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的故障隱患，并及時處理，減少故障次數(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用的效率。因此，需要做好風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定期及日常維護(hù)工作：

4.1 定期維護(hù)

對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行定期維護(hù)，可以保證其處于最佳狀態(tài)，從而延長其使用的壽命。定期維護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要可從以下幾點(diǎn)入手：

對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的聯(lián)接件進(jìn)行檢查，特別是檢查螺栓力矩，從而各傳動的部件間潤滑性能和各項(xiàng)測試的功能均得到有力的保障。正常運(yùn)行狀態(tài)下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，螺栓和各連接部件的運(yùn)行環(huán)境會發(fā)生振動，導(dǎo)致其產(chǎn)生松動。若各聯(lián)接部件和螺栓發(fā)生松動，但仍繼續(xù)工作，則會由于受力不均造成螺栓的局部遭到剪切。所以，對連接部件進(jìn)行定期螺栓力矩檢查具有十分重要的意義。在進(jìn)行螺栓緊固檢查的過程中，需避開風(fēng)力發(fā)電機(jī)高出力的季節(jié)，通常需安排在夏季。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的潤滑系統(tǒng)一般分為稀油潤滑、干油潤滑。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，齒輪箱以及偏航減速齒輪箱上一般采用稀油潤滑，維護(hù)的方法為：采樣化驗(yàn)并補(bǔ)加，一旦潤滑油不能繼續(xù)使用，則必須進(jìn)行更換。一般來說，干油潤滑用于發(fā)電機(jī)軸承、偏航軸承以及偏航齒等部件之上。此類部件在運(yùn)行時的溫度較高，因此潤滑油易發(fā)生變質(zhì)，導(dǎo)致軸承受到磨損，其定期維護(hù)的主要方法是每次進(jìn)行補(bǔ)加。此外，根據(jù)要求劑量進(jìn)行發(fā)電機(jī)軸承補(bǔ)加，需控制計量，過多補(bǔ)加會導(dǎo)致潤滑油擠入電機(jī)繞組使得電機(jī)被燒壞。進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定期維護(hù)中，還需做好過速測試，一般包括振動開關(guān)、緊急停機(jī)、扭纜開關(guān)以及液壓系統(tǒng)各元件定值的測試，此外還能夠?qū)刂破鞯臉O限定值進(jìn)行測試。

4.2 日常維護(hù)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的過程中，發(fā)生故障在所難免，一定要親臨現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)行故障的研究處理。一般可進(jìn)行以下操作：

（1）看。對風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的梯子以及安全平臺的連接進(jìn)行觀察，確定其是否牢固，連接螺栓有無松動的現(xiàn)象；檢查風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制柜中的電纜線是否存在松動、異味、夾板移位的現(xiàn)象；對扭纜傳感器的拉環(huán)進(jìn)行檢查，確定其完好；研究偏航齒潤滑的情況；確定偏航齒輪箱、油位和液壓油是否存在變質(zhì)、干枯的現(xiàn)象；確定液壓站表計壓力進(jìn)行檢查，確定旋轉(zhuǎn)部件與轉(zhuǎn)動部件間是否存在磨損、失效現(xiàn)象；研究各油管的接頭是否滲漏；確定齒輪油、液壓油的濾清器的指示是否正常。

（2）聽。聽控制柜中是否存在放電聲音，若有聲音，則可判斷為存在接觸不良的接線端子，需對其重點(diǎn)檢查；聽偏航時是否存在干磨聲音；聽齒輪箱以及發(fā)電機(jī)的軸承是否存在異常；聽閘盤和閘墊間、葉片切風(fēng)聲音是否存在異常聲響。

（3）動手操作。做好修檢工作后，需清理工作現(xiàn)場，將液壓站的各元件和管接頭處油脂等異物清理干凈，觀察有無泄漏現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

綜上所述，對于風(fēng)電場而言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)水平?jīng)Q定其經(jīng)濟(jì)效益，因此需要對其進(jìn)行定期與日常維護(hù)，從而保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的過程中，必須加強(qiáng)其運(yùn)行維護(hù)以確保正常運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場的穩(wěn)步發(fā)展。

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TM315

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1004-7344（2016）06-0071-02

2016-2-10

蘇偉（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事風(fēng)力發(fā)電等工作。