張 倩

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

近年來，在世界范圍內(nèi)能源消耗現(xiàn)象日益嚴(yán)重，各國(guó)環(huán)境問題日益突出，在此情況下，我國(guó)在發(fā)展過程中，大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，將綠色能源作為能源發(fā)展的重點(diǎn)。結(jié)合風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用情況來看，近年來該項(xiàng)技術(shù)水平不斷提高，并且有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿?，是一種能夠提供大量電能的可再生能源技術(shù)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來看，此項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)成為我國(guó)發(fā)展過程中重要的代替能源。但是目前我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)還處于起步階段。

1 風(fēng)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)檢修概述

在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，可以說控制系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組的大腦與神經(jīng)，控制系統(tǒng)能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行全面感知與控制，促使風(fēng)電機(jī)組能夠正常運(yùn)行。結(jié)合風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況來看，該系統(tǒng)主要由安全鏈模塊、模擬輸入模塊AI以及PLC通訊模塊、PLC主機(jī)等模塊組成。在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，通信模塊會(huì)按照某種通訊協(xié)議，將主機(jī)傳送的信息命令進(jìn)行傳輸，使得電氣設(shè)備能夠在要求下有效運(yùn)行[1]。

保障機(jī)組得以安全運(yùn)行的重要回路為風(fēng)電機(jī)組安全鏈回路，此回路主要由多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)回路進(jìn)行連接而成，因此在運(yùn)行過程中，只要回路當(dāng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生問題，那么安全鏈中便會(huì)發(fā)出緊急停止的指令，使得風(fēng)電機(jī)組盡快停機(jī)，避免發(fā)生安全事故。從機(jī)組的運(yùn)行邏輯上來看，安全鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)邏輯是與的關(guān)系，在安全鏈運(yùn)行過程中，只有安全鏈中的各個(gè)邏輯量為1，才能夠允許風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行。在安全鏈運(yùn)行過程中，主要對(duì)風(fēng)電機(jī)組當(dāng)中的緊急停機(jī)按鈕、振動(dòng)、超速、偏航扭纜、PLC主機(jī)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控[2]。

當(dāng)風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障報(bào)警之后，檢修人員往往是對(duì)故障部位進(jìn)行針對(duì)性的檢修，頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳，不能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)性的檢查。對(duì)于剛上崗的檢修人員來說，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組電氣設(shè)備的認(rèn)知也不夠全面，不能形成系統(tǒng)性、連貫性的認(rèn)識(shí)，在加上在機(jī)組故障報(bào)警系統(tǒng)中，往往不能對(duì)故障先后順序進(jìn)行判別，當(dāng)故障總數(shù)一次性出現(xiàn)5~10條之后，這無疑加大了機(jī)組電氣設(shè)備檢修實(shí)踐難度。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中，首先需要進(jìn)行整體規(guī)劃，結(jié)合管制體系的實(shí)際內(nèi)容，使得體系在一定界定時(shí)間內(nèi)，減少或者不產(chǎn)生障礙。一旦產(chǎn)生障礙，那么一定要在短時(shí)間內(nèi)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的控制功能包含有電氣負(fù)載的連接、風(fēng)輪限速、紐纜限制、溫度參數(shù)限制等，在運(yùn)行過程中主要通過主動(dòng)樣式或者被動(dòng)樣式，對(duì)管制機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行管制，使得風(fēng)電機(jī)組控制體現(xiàn)能夠在一定界定范疇當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，保證各參數(shù)數(shù)值都在規(guī)定的范疇當(dāng)中。

檢修人員在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制、安全系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，維護(hù)原則是無效-維護(hù)，指代的是在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管制無效后，或者因?yàn)橥庠谝蛩?、?nèi)在因素導(dǎo)致機(jī)組不能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該體系中的安全維護(hù)裝備動(dòng)作能夠使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組隨時(shí)處于平安形態(tài)當(dāng)中。一旦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中出現(xiàn)電機(jī)過載故障、超速、脫網(wǎng)等現(xiàn)象，工作人員要及時(shí)維護(hù)3]。在此過程中涉及到了多個(gè)層級(jí)的平安鏈，在管制過程中，還需要嚴(yán)格按照一定的邏輯流程進(jìn)行。此外，該檢修體系還應(yīng)該配備有專業(yè)的避雷裝置，對(duì)風(fēng)電機(jī)組中的管制電子回路、主電等進(jìn)行避雷維護(hù)。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，主要分為運(yùn)轉(zhuǎn)、暫停、關(guān)停以及火速關(guān)停四類，其運(yùn)行形態(tài)各有不同，可能為暫停狀態(tài)，也有可能出現(xiàn)停機(jī)狀態(tài)以及急停狀態(tài)，具體運(yùn)行狀態(tài)圖如圖1所示。在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行改變時(shí)，要嚴(yán)格按照流程逐層改變，切記不要越層而上，這不僅是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要控制策略，也是確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組得以正常運(yùn)行的保障[4]。如果需要將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)不斷向高層次轉(zhuǎn)化，那么就需要一級(jí)一級(jí)往上進(jìn)行，在逐漸提供風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，要確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的障礙能夠被全面檢測(cè)出來，一旦發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，分離發(fā)電機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)便會(huì)進(jìn)入到火速關(guān)停或者關(guān)停的狀態(tài)當(dāng)中。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行形態(tài)轉(zhuǎn)化圖

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中主要包含有兩種境況，風(fēng)速有可能在機(jī)組規(guī)定以上也有可能在機(jī)組規(guī)定以下。

如果風(fēng)速在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)定以下，那么風(fēng)力發(fā)電機(jī)組會(huì)經(jīng)過扭矩，對(duì)機(jī)組中的葉尖速比進(jìn)行優(yōu)質(zhì)管制，以便能夠?qū)崿F(xiàn)大功率的導(dǎo)出。如果風(fēng)速在規(guī)定之上，那么風(fēng)力發(fā)電機(jī)組管制將會(huì)在一定程度內(nèi)保持穩(wěn)定功率，經(jīng)過變距管制轉(zhuǎn)速確保機(jī)組得以平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電力控制系統(tǒng)檢修要點(diǎn)

3.1 PLC檢查

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，實(shí)際控制系統(tǒng)的核心部分便是PLC，基于此，工作人員在對(duì)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組電力控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，首先需要對(duì)系統(tǒng)中的PLC進(jìn)行全面、系統(tǒng)的檢查。查看PLC的操作界面以及實(shí)際工作情況，查看系統(tǒng)運(yùn)行過程中是否存在有死機(jī)狀況。當(dāng)完成檢查工作后，還需要對(duì)PLC的所有顯示進(jìn)行檢查，查看其外殼是否出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，是否存在發(fā)熱狀況[5]。

3.2 通訊檢查

當(dāng)檢修人員將控制系統(tǒng)中的PLC檢查完畢之后，需要再次開展檢查工作，檢查對(duì)象對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的通訊系統(tǒng)。如果控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在故障，那么當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其中諸多設(shè)備狀況是沒有辦法全面檢測(cè)到的。在檢查通訊模塊時(shí)，包含有組塊之間的接線、模塊運(yùn)行時(shí)的電源情況以及通訊信息的輸入是否正確等等。

3.3 安全鏈檢查

在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的通訊功能檢查完畢之后，需要對(duì)系統(tǒng)中的安全鏈回路進(jìn)行全面檢查。在檢修過程中，要始終遵循風(fēng)電組的設(shè)計(jì)原理，全面檢測(cè)安全鏈回路的運(yùn)行情況與控制情況，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠正常運(yùn)行。對(duì)回路中的所有安全節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面排查，以便能夠逐一發(fā)現(xiàn)安全鏈回路中的問題，對(duì)故障信息進(jìn)行全面排查，進(jìn)行維修。一般情況下，安全鏈回路發(fā)生故障問題都是由信號(hào)干擾導(dǎo)致的，這就需要檢修人員對(duì)安全鏈故障進(jìn)行逐一排查。當(dāng)所有故障排除之后，才能夠確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全、可靠的運(yùn)行。

3.4 各分系統(tǒng)設(shè)備的檢查

當(dāng)完成上述排查工作后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的主體設(shè)備便全部完整故障排查工作，隨后要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的各個(gè)分系統(tǒng)全面排查。在風(fēng)力機(jī)組的分系統(tǒng)的當(dāng)中，包含有液壓系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)等等，在實(shí)際排查工作中，一定要結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)分系統(tǒng)進(jìn)行故障排查。有關(guān)電力回路檢查的主要內(nèi)容為動(dòng)力回路檢查、控制回路檢查。

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，控制回路的主要作用為控制、檢測(cè)以及信息反饋，通過傳感器對(duì)回路進(jìn)行檢測(cè)，在此過程中，傳感器會(huì)傳遞電壓、電流、溫度、電功率、壓力等相關(guān)信息，通過對(duì)這些信息進(jìn)行診斷，判斷控制回路的實(shí)際運(yùn)行狀況。一般情況下，控制回路當(dāng)中的傳感器電壓較低，但是也存在有部分特殊狀況。工作人員在檢修過程中，一定要分清電流傳感器與電壓傳感器中分壓電阻的實(shí)際情況，如果需要更換傳感器，那么也要對(duì)分壓電阻進(jìn)行更換，確保檢測(cè)信息的準(zhǔn)確性。

在實(shí)現(xiàn)控制功能的過程中，主要依靠風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中主設(shè)備PLC傳遞的信息進(jìn)行檢查，電氣設(shè)備運(yùn)行過程中的所有啟動(dòng)停止，都是需要通過弱電控制接觸器的閉合、斷開實(shí)現(xiàn)。在檢查控制功能過程中，一定不要忽視了接觸器的檢查、電磁線圈的磁性檢查等，這部分檢查內(nèi)容也是檢修活動(dòng)中極易忽略的一項(xiàng)內(nèi)容。

在檢查反饋功能回路時(shí)，工作人員需要對(duì)系統(tǒng)中的漏電保護(hù)、輔助觸點(diǎn)以及過流開展、接觸器等進(jìn)行全面檢查，以便能夠全面診斷反饋功能回路中的漏電、過流情況。通常情況下，反饋功能回路中的相關(guān)信號(hào)都是針對(duì)PLC中的信息輸入DI卡件構(gòu)成回路，在檢修過程中通過連接、斷開的形式對(duì)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行判斷。

工作人員在對(duì)電氣設(shè)備開展故障檢查工作時(shí)，第一步便是診斷設(shè)備故障問題進(jìn)行全面判斷，結(jié)合設(shè)備圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尋找故障部位，如果沒有故障部位，那么需要對(duì)系統(tǒng)中的過載現(xiàn)象、跳閘現(xiàn)象進(jìn)行排除，全面檢查控制界面的實(shí)際情況。將設(shè)備中的所有檢測(cè)信息都要與正常工作信息進(jìn)行對(duì)比，以此來推斷系統(tǒng)中可能發(fā)生故障的部位，對(duì)其進(jìn)行全面檢查維修。如果檢測(cè)到所有反饋信息正確，那么還需要系統(tǒng)的對(duì)電氣設(shè)備控制回路、電力回路中的部件進(jìn)行檢查，以便能夠全面系統(tǒng)地對(duì)其中故障進(jìn)行排除，確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 結(jié) 語

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電作為我國(guó)綠色能源的重要組成部分，對(duì)于改善我國(guó)環(huán)境有著十分重要的意義。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)直接關(guān)乎著風(fēng)力發(fā)電效率，由此可見發(fā)電機(jī)組電力控制系統(tǒng)的重要性。檢修人員在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)，要分別從PLC、通訊功能、安全鏈回路、分系統(tǒng)設(shè)備等方面逐一檢查，一旦發(fā)現(xiàn)其中存在有異?，F(xiàn)象，要在短時(shí)間內(nèi)將其解決，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，為人們?nèi)罕娸斔驮丛床粩嗟膬?yōu)質(zhì)電源，推動(dòng)社會(huì)不斷進(jìn)步。