江蘇龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司 陳碧洋 孫 星

本文簡(jiǎn)要分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的幾種典型性故障，進(jìn)一步分析了故障原因，并提出通過(guò)加強(qiáng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與管理來(lái)規(guī)避設(shè)備故障的產(chǎn)生，提高風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備的可靠性，從而加快我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的進(jìn)步。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見(jiàn)故障及處理

1.1 發(fā)電機(jī)葉片故障及處理

發(fā)電機(jī)葉片是為整個(gè)發(fā)電機(jī)組提供運(yùn)行動(dòng)力的一個(gè)重要組件，確保葉片的質(zhì)量是機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)提高發(fā)電效率和設(shè)備性能具有積極的效果。但風(fēng)電場(chǎng)的環(huán)境大多處于高海拔、氣候條件和環(huán)境條件惡劣的地區(qū)，并且發(fā)電機(jī)葉片基本上一直保持著持續(xù)的、高強(qiáng)度的工作狀態(tài)，這種情況下其發(fā)生故障的幾率將大幅上升。根據(jù)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機(jī)葉片故障幾乎占據(jù)整個(gè)機(jī)組故障的30%以上，可見(jiàn)是一種極其常見(jiàn)且頑固的故障類型。

當(dāng)發(fā)電機(jī)葉片產(chǎn)生故障時(shí)機(jī)組將無(wú)法正常工作，檢修人員需要第一時(shí)間找出故障點(diǎn)和故障原因，如果情況嚴(yán)重還需要重新更換葉片，顯然這時(shí)將會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。想要盡可能規(guī)避這樣的問(wèn)題，除了針對(duì)發(fā)電機(jī)葉片的故障表現(xiàn)采取有針對(duì)性的處理措施，還需要從加強(qiáng)日常巡檢的角度入手，及時(shí)了解和反饋葉片和整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行可靠性，爭(zhēng)取達(dá)成防患于未然的目的[1]。

1.2 發(fā)電機(jī)振動(dòng)異常及處理

在現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境中，關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的質(zhì)量評(píng)估在很大程度上需參考發(fā)電機(jī)振動(dòng)這一項(xiàng)指標(biāo)，一旦發(fā)電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)過(guò)大的情況，其穩(wěn)定性必定會(huì)受到較大的影響，導(dǎo)致相關(guān)聯(lián)設(shè)備和零部件產(chǎn)生一定的破損，嚴(yán)重甚至造成大軸斷裂的問(wèn)題，反之會(huì)使發(fā)電機(jī)的性能和運(yùn)行效率受損。根據(jù)大量實(shí)踐和分析得出結(jié)論，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)異常的情況主要是由以下幾個(gè)原因所導(dǎo)致：

首先，設(shè)計(jì)理念不科學(xué)，沒(méi)能按照實(shí)際的生產(chǎn)需求進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能的設(shè)計(jì)，繼而致使產(chǎn)品在后續(xù)使用中出現(xiàn)很多參數(shù)方面的問(wèn)題，其設(shè)備及零部件的精度和質(zhì)量都與要求存在較大的差距[2]；其次，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作強(qiáng)度無(wú)疑是巨大的，要長(zhǎng)時(shí)間維持極快的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以滿足在短時(shí)間生產(chǎn)出大量電能的生產(chǎn)要求，這種情況長(zhǎng)此以往，發(fā)電機(jī)磨損程度將不斷加重，從而出現(xiàn)振動(dòng)異常的問(wèn)題。

最后，若后續(xù)采用的維護(hù)管理手段不科學(xué)或面臨極端天氣的侵襲，風(fēng)力發(fā)電機(jī)同樣會(huì)遭受不可逆的傷害，產(chǎn)生振動(dòng)異常。在進(jìn)行發(fā)電機(jī)故障診斷時(shí)，可根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間有無(wú)伴隨較大噪聲來(lái)判斷振動(dòng)異常的問(wèn)題，一旦產(chǎn)生噪聲，需要客觀分析發(fā)電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境及傳輸系統(tǒng)是否出現(xiàn)了故障，并展開(kāi)詳細(xì)的檢查，爭(zhēng)取在短時(shí)間內(nèi)確定故障原因，方便后續(xù)對(duì)設(shè)備及零部件做出及時(shí)的維護(hù)和更換[3]。

1.3 變流器運(yùn)行異常及處理

變流器的作用在于調(diào)節(jié)機(jī)組的輸出端電壓和電網(wǎng)電壓，確保即便葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度處于不斷變化的狀態(tài)下、輸出端電壓和電網(wǎng)電壓也能保持一致的頻率，這便是變速恒頻。變流器的運(yùn)行穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組功率可控性的基本條件，同時(shí)能確保并網(wǎng)所輸出的電能質(zhì)量良好，促進(jìn)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電水平的提升。結(jié)合眼下變流器在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電中的使用來(lái)看，其散熱方式主要分為風(fēng)冷和水冷，此外變流器的柜體也需要及時(shí)散出熱量，否則內(nèi)部線路和熱敏感元件的運(yùn)行狀態(tài)必定會(huì)收到不良影響。

現(xiàn)階段段市面上售賣的產(chǎn)品大多并未在并網(wǎng)回路上設(shè)置斷路器，變流器在短路狀態(tài)下無(wú)法得到相應(yīng)的保護(hù)，后續(xù)一旦出現(xiàn)短路問(wèn)題拉弧燒毀的可能性將大大增加，繼而對(duì)變流器本身產(chǎn)生極大的損傷。針對(duì)變流器方面的問(wèn)題，首先要密切關(guān)注其有無(wú)局部過(guò)熱情況，據(jù)此判斷變流器的散熱效果，及時(shí)對(duì)冷卻風(fēng)扇進(jìn)行清理、吹灰和打機(jī)油的處理，由此避免出現(xiàn)運(yùn)行異常的問(wèn)題。當(dāng)異常發(fā)生后要及時(shí)調(diào)查故障原因，逐一檢查內(nèi)部元器件的運(yùn)行狀態(tài)，確保能盡早排除問(wèn)題和隱患。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障產(chǎn)生原因

2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相脫節(jié)

目前風(fēng)力發(fā)電行業(yè)仍是一個(gè)小眾的行業(yè)，在技術(shù)研發(fā)、設(shè)備管理等方面都并不成熟，因此在后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，可以很明顯的發(fā)現(xiàn)其顯現(xiàn)出了各種各樣的問(wèn)題。眾所周知，任何生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)都并不是同步的，而由于目前風(fēng)力發(fā)電在設(shè)計(jì)理念上仍然缺乏科學(xué)性，所以導(dǎo)致了設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相脫節(jié)的問(wèn)題。

從生產(chǎn)商的角度來(lái)分析，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇的環(huán)境下，生產(chǎn)商為了獲取更高的利益會(huì)私自更改甚至直接摒棄原有的設(shè)計(jì)方案，這種情況下生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品必定無(wú)法完全滿足風(fēng)電廠的實(shí)際使用需求，相應(yīng)的產(chǎn)品在后續(xù)使用中也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，故障發(fā)生率也因此而大幅提升。所以，今后應(yīng)該著重解決的就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相矛盾的問(wèn)題，要圍繞實(shí)際的生產(chǎn)需求來(lái)完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能，從而確保風(fēng)力發(fā)電廠電氣設(shè)備得以安全穩(wěn)定的運(yùn)行[4]。

2.2 檢修維護(hù)手段缺乏合理性

在設(shè)備檢修維護(hù)方面體現(xiàn)出來(lái)的不足可概括為以下三點(diǎn)：

第一，維護(hù)過(guò)程中存在的誤區(qū)較多。從理論上來(lái)講，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維護(hù)和管理是需要依靠合適的技術(shù)手段來(lái)實(shí)施對(duì)發(fā)電機(jī)的性能維護(hù)，但基于技術(shù)上的不足，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)后續(xù)的運(yùn)行效果和傳輸效率受到了不同程度的影響。同時(shí)，由于并未對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行定期的檢修和維護(hù)，導(dǎo)致線路老化和機(jī)組老化的情況逐漸加深，繼而增加了后續(xù)的處理難度，同時(shí)也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

第二，當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維護(hù)管理在整體上呈現(xiàn)出了一種十分混亂的狀態(tài)，管理體系不協(xié)調(diào)的問(wèn)題直接影響到了后續(xù)各項(xiàng)檢修措施和維護(hù)管理手段的執(zhí)行。如，在進(jìn)行電路檢修的過(guò)程中，正確的檢修流程和完善的檢修制度是確保這項(xiàng)工作得以順利高效完成的必要條件，但由于并沒(méi)有形成良好的管理制度，致使實(shí)際的工作成果大打折扣。

第三，技術(shù)人員的理論基礎(chǔ)和實(shí)操技能直接決定著設(shè)備維護(hù)與故障檢修的成果，但現(xiàn)階段來(lái)看我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的人才極為匱乏，其本身的能力與實(shí)際工作要求不匹配，所以不能及時(shí)的發(fā)覺(jué)和處理風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常情況。再加上部分工作人員缺乏責(zé)任意識(shí)、工作積極性不足，這同樣影響到了發(fā)電機(jī)故障處理的及時(shí)性和實(shí)效性，不利于風(fēng)電場(chǎng)各項(xiàng)風(fēng)力發(fā)電活動(dòng)的規(guī)范有序推進(jìn)。

2.3 設(shè)備運(yùn)維管理力度較差

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)維管理是控制風(fēng)電廠電氣設(shè)備故障的一項(xiàng)重要手段，通過(guò)定期檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備有無(wú)異常，從源頭消除設(shè)備故障的隱患，從而有效規(guī)避不必要的損失[5]。但實(shí)際上，如今仍有很多企業(yè)不重視發(fā)電機(jī)維護(hù)管理方面的工作，目前尚未形成一套完善的設(shè)備檢修維護(hù)制度，因而故障問(wèn)題時(shí)有出現(xiàn)。

一來(lái)企業(yè)的運(yùn)維工作執(zhí)行效果較差，并且很多工作人員本身沒(méi)有掌握豐富的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這種情況為防范故障問(wèn)題帶來(lái)了較大的困境；二來(lái)風(fēng)電場(chǎng)中設(shè)備的數(shù)量較多，尤其是隨著近年來(lái)智能技術(shù)的進(jìn)一步推廣與深入發(fā)展，設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜性都只增不減，此時(shí)在運(yùn)維管理中落實(shí)設(shè)備的周期性檢查工作就顯得尤為重要，但事實(shí)上這項(xiàng)工作的推進(jìn)效果并不好，企業(yè)監(jiān)管力度較差，很多安全隱患沒(méi)能得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理。所以在接下來(lái)的時(shí)間里要強(qiáng)化變電運(yùn)行故障的監(jiān)管和設(shè)備維護(hù)工作。

3 風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)措施

3.1 做好設(shè)備的潤(rùn)滑和清潔處理工作

對(duì)于大多數(shù)的機(jī)械設(shè)備來(lái)說(shuō)，潤(rùn)滑處理都是確保設(shè)備正常使用所采取的一項(xiàng)重要的、同時(shí)也是必不可少的措施，可謂是水之于沙漠中的旅人。通過(guò)定期向設(shè)備涂抹潤(rùn)滑油，一方面能增加各個(gè)接觸部位的靈活性，對(duì)提高風(fēng)力發(fā)電效率具有非常顯著的作用；另一方面也能減緩機(jī)械磨損，最大程度延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。而從風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備維護(hù)的角度來(lái)看，最經(jīng)常使用到潤(rùn)滑油的一般是葉片根部和齒輪等部位，所以針對(duì)這些部位，相關(guān)工作人員一定要進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)處理，要將不同設(shè)備和零部件的使用維護(hù)情況記錄在冊(cè)，方便后續(xù)備查和工作的交接。

現(xiàn)階段采用的對(duì)設(shè)備進(jìn)行潤(rùn)滑處理的依據(jù)，主要是通過(guò)觀察來(lái)評(píng)估和判斷機(jī)械設(shè)備的磨損程度，據(jù)此明確是否需要立即涂抹潤(rùn)滑油。此外設(shè)備的清理工作也是不可或缺的，期間維護(hù)人員應(yīng)該重點(diǎn)做好齒輪、閘墊和砸盤等部位的清理工作，不能任由污垢廢渣累積下去，而是要立即深入調(diào)查產(chǎn)生渣塵的來(lái)源和原因，這同樣是檢驗(yàn)機(jī)械磨損程度的一種關(guān)鍵方法，經(jīng)查未發(fā)現(xiàn)其它異常問(wèn)題的情況下，及時(shí)清理設(shè)備上殘留的潤(rùn)滑油，再重新進(jìn)行潤(rùn)滑處理，并做好記錄。

3.2 完善隊(duì)伍配置，培養(yǎng)高層次人才

客觀來(lái)講，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)近年來(lái)雖然獲得了迅速的進(jìn)步和發(fā)展，在社會(huì)上也擁有良好的口碑，但目前仍舊屬于一種“小眾”行業(yè)，人們對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)了解得比較少，更值得關(guān)注的是該領(lǐng)域的高理論型和高層次人才極度匱乏，顯而易見(jiàn)這種現(xiàn)象是非常不利于行業(yè)發(fā)展的。要想更好處理風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行使用中出現(xiàn)的各類大小問(wèn)題，順利突破眼下一個(gè)個(gè)技術(shù)上的難關(guān)，就必須注重高層次人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，著力構(gòu)建一支高水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和管理隊(duì)伍，為行業(yè)從“小眾”走向“大眾”披荊斬棘。

在這方面，企業(yè)應(yīng)該全面對(duì)接校園專業(yè)，選拔有能力、有想法和有激情的專業(yè)人才到企業(yè)內(nèi)部參加實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，不斷拓展新一代年輕人才的知識(shí)深度，同時(shí)讓他們?cè)谝淮未蔚膶?shí)操訓(xùn)練中獲得實(shí)踐能力的提升，從中積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如此便能使其更游刃有余地應(yīng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各類異常情況。同時(shí)，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電企業(yè)來(lái)說(shuō)，想要留住人才和吸納人才，要注重后續(xù)人員的管理和繼續(xù)教育，通過(guò)良好的企業(yè)文化和合理的晉升機(jī)制促使人才更好地為企業(yè)效力，進(jìn)一步加快風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的前進(jìn)腳步。

3.3 全面落實(shí)電路的日常維護(hù)與診斷

為確保風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備的長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行，要定期檢查電路的工作狀態(tài)，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)性展開(kāi)科學(xué)的評(píng)估與診斷，現(xiàn)階段經(jīng)常采用的線路檢測(cè)方法是單元分割法。根據(jù)對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)情況的了解，其電氣設(shè)備設(shè)施的類型多種多樣，而按照設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)和線路特征來(lái)劃分，主要包括電源系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)這幾個(gè)主要部分。根據(jù)大量實(shí)踐證明，風(fēng)電場(chǎng)在日常運(yùn)營(yíng)期間，其產(chǎn)生的線路故障通常包括集成線路故障、三芯電纜故障和雷電等惡劣天氣導(dǎo)致的電路故障。

首先，在三芯電纜與地線相連接的前提下，如果其它兩芯出現(xiàn)斷路、那么整條線路將發(fā)生短路的情況。一旦集成線路出現(xiàn)故障，工作人員應(yīng)該立即對(duì)繼電保護(hù)裝置以及箱變、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀況展開(kāi)全面的檢查，同時(shí)需要在電氣設(shè)備和線路上安裝好高性能的避雷器，讓線路免受惡劣天氣的影響。在此基礎(chǔ)之上，提前設(shè)置好風(fēng)險(xiǎn)防范措施，如針對(duì)降雪霜凍等突發(fā)天氣，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取停電處理措施，直至冰雪完全融化之后方可正常供電，期間為了避免出現(xiàn)線路局部高溫的現(xiàn)象，還應(yīng)該對(duì)融冰線路做好短線處理，從而全面杜絕安全隱患的產(chǎn)生，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)的持續(xù)安全運(yùn)行提供強(qiáng)力保障。

4 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與管理，對(duì)降低設(shè)備故障發(fā)生率、保障風(fēng)電場(chǎng)的生產(chǎn)效益有重要作用，是推動(dòng)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，對(duì)此廣大從業(yè)者必須立足于實(shí)際，深入探索科學(xué)有效的維護(hù)管理措施。