南昌科晨電力試驗有限公司 李詣烽 談紫星 唐新宇

1 引言

隨著當(dāng)今時代高速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電已然成為社會發(fā)展對電力能源需求的全新發(fā)電方式，并在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下愈發(fā)全面。風(fēng)能是當(dāng)前非常普遍的一種清潔能源，應(yīng)用范圍廣泛普及，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建設(shè)規(guī)模也隨之?dāng)U大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制和運行維護(hù)是其中主要工作，與其運行穩(wěn)定性和安全性息息相關(guān)。為提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行水平，相關(guān)人員需要結(jié)合實際分析其中問題特點，充分了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行原理以及影響發(fā)電機(jī)運行的因素，采取科學(xué)合理的控制及運行維護(hù)技術(shù)，增強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制及運行維護(hù)能力，從而促使風(fēng)力發(fā)電得到有效保障。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制及運行的影響因素

一般情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件是固定的，因此有關(guān)工作人員在對其檢測過程中，需要對這些核心部件及時檢查，從而促使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠正常運行。工作人員首先要檢查變槳控制系統(tǒng)，其最常用方式就是判斷接觸器是否能夠達(dá)到更好的吸合狀態(tài)，在檢查過程中需要注意，斷電之后才能檢查，避免出現(xiàn)觸電等意外情況，同時也可以通過測量電阻的方式檢查，一旦測量時發(fā)現(xiàn)電阻無窮大，可證明這個部件已經(jīng)受到損壞。其次是檢查變頻器控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以有效地利用硬件、軟件調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的重點部位，所以對其進(jìn)行檢查非常重要。工作人員在檢查過程中需要檢查其閉合狀態(tài)以及運行的頻率和相位等，只有和電網(wǎng)保持一致才能夠發(fā)電，因此一旦定子接觸器產(chǎn)生任何問題，也會造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無法正常運行[1]。

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)

3.1 定槳距失速風(fēng)力發(fā)電

如果現(xiàn)場風(fēng)速超出額定值，槳葉會通過失速調(diào)節(jié)的方式把功率限定在合理的范圍內(nèi)，提高葉片結(jié)構(gòu)性能，在遭遇到大風(fēng)之后，可以直接從葉片背后通過的氣流造成紊亂的問題，造成葉片氣動頻率無法達(dá)到規(guī)定的要求，也會影響風(fēng)能的獲取，造成失速問題的存在。因為失速是非常典型的氣動操作過程中，其產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，在風(fēng)況存在不穩(wěn)定的情況后，就不能準(zhǔn)確測定失速情況，該方面在超過MV 級的機(jī)組中無法應(yīng)用。

3.2 變槳距風(fēng)力發(fā)電

從空氣動力學(xué)的角度出發(fā)，如果風(fēng)速超出規(guī)定的要求，就會利用氣流的變動和槳葉節(jié)距的改變可以調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)矩參數(shù)，可以使得系統(tǒng)輸出頻率更加穩(wěn)定。利用改變槳距的方式能夠保證輸出功率變動曲線達(dá)到平滑度的要求，在陣風(fēng)的影響之下，基礎(chǔ)、塔筒、葉片沖擊比較之以前的失速調(diào)節(jié)相對較小，可以有效的減少施工材料的使用量，還能夠降低機(jī)組總重。但是這種方法也存在明顯的缺陷，相關(guān)人員要制定完善且復(fù)雜的變槳距結(jié)構(gòu)，以此能夠及時掌握陣風(fēng)變化情況，可以有效防止風(fēng)力波動過大而出現(xiàn)的功率脈動問題。

3.3 主動失速/混合失速發(fā)電

主動失速/混合失速發(fā)電是綜合定槳距失速風(fēng)力發(fā)電與變槳距風(fēng)力發(fā)電的特點及優(yōu)勢，其運行原理也同此兩種技術(shù)原理相似。在低風(fēng)速時，可以通過變槳距技術(shù)有效提高氣動效率，待功率到額定值后，再改變槳距，在調(diào)節(jié)過程中，減少失速現(xiàn)象，保證功率輸出平穩(wěn)[2]。

3.4 智能控制

在智能化控制中，模糊控制最為典型，其主要特點是把專家的知識和經(jīng)驗表達(dá)為一種語言規(guī)則，并直接用于控制系統(tǒng)中。以此克服傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型依賴關(guān)系，能夠解決非線性問題，并且具有較強(qiáng)的魯棒性。由于風(fēng)能是隨機(jī)的，因此在風(fēng)電機(jī)組的控制中，其應(yīng)用非常廣泛，特別是獲取風(fēng)能和保證功率方面。

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制中，能夠近似各種非線性模型，并通過自主學(xué)習(xí)的能力來構(gòu)造控制器。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，引入神經(jīng)系統(tǒng)后，相關(guān)人員可以根據(jù)已有的資料，精確地預(yù)報風(fēng)速的變化。在變槳系統(tǒng)中，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以根據(jù)在線學(xué)習(xí)，修正有關(guān)特征曲線，利用風(fēng)力資源和發(fā)電機(jī)的動力特性，建立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制模型。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)是目前智能技術(shù)中重要問題，從觀察到的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，然后利用這些規(guī)律展開預(yù)測，以此實現(xiàn)高效的生產(chǎn)控制。在風(fēng)電系統(tǒng)中，相關(guān)人員需要通過獲取大量的有關(guān)參數(shù)，金風(fēng)70/1500機(jī)組各部件參數(shù)詳見表1，重量詳見表2。

表1 金風(fēng)70/1500機(jī)組各部件參數(shù)

表2 金風(fēng)70/1500機(jī)組各部件重量

4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行維護(hù)技術(shù)

4.1 發(fā)電機(jī)的檢查與維護(hù)

在維護(hù)檢查的過程中，對發(fā)電機(jī)重點關(guān)注是非常必要的，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電機(jī)是最基礎(chǔ)的核心部位，一旦在運行的過程中產(chǎn)生任何問題，都會導(dǎo)致機(jī)組整體出現(xiàn)癱瘓，所以工作人員在檢查的過程中，需要關(guān)注發(fā)電機(jī)是否產(chǎn)生異常聲響，和其他的風(fēng)機(jī)比起來，被檢查的風(fēng)機(jī)溫度是否突然升高，一旦產(chǎn)生這些情況，都需要對發(fā)電機(jī)進(jìn)行仔細(xì)檢查，要檢查發(fā)電機(jī)潤滑系統(tǒng)是不是維持正常的狀態(tài)，同時發(fā)電機(jī)中的油脂是否根據(jù)規(guī)定要求加注。潤滑劑的使用可以減少磨損，讓發(fā)電機(jī)核心使用壽命有所提升。當(dāng)然工作人員還需要盡量及時將發(fā)電機(jī)中的灰塵清除，使其散熱更快，減少因為灰塵或是其他微顆粒而導(dǎo)致的散熱循環(huán)不暢的問題，使電阻降低，從而導(dǎo)致絕緣損壞或是出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

4.2 齒輪箱的檢查與維護(hù)

對齒輪箱進(jìn)行檢查維護(hù)是非常重要的，要重點對齒輪箱中產(chǎn)生的異常響動以及潤滑情況等相關(guān)信息有所關(guān)注，同時還需要及時檢查相關(guān)現(xiàn)象，盡量防止有可能會導(dǎo)致齒輪箱出現(xiàn)斷軸或使軸承損壞等相關(guān)故障隱患，讓齒輪箱的使用時間有所延長[3]。

4.3 主軸總承的檢查與維護(hù)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行維護(hù)，工作人員在對主軸總承進(jìn)行檢查維護(hù)的過程中，需要對軸承的溫度進(jìn)行重點關(guān)注，同時還需要按照維護(hù)要求加注一些主軸的油脂，在加注過程中需要將原本的油脂擠出去，然后再將新的注入進(jìn)去，防止新舊油脂之間現(xiàn)混雜的現(xiàn)象，一旦產(chǎn)生溫度異常升高的情況下，相關(guān)人員需要排除線路故障以及傳感器產(chǎn)生的故障，同時需要拆除軸承的前端來進(jìn)行細(xì)致檢查，一旦檢查發(fā)現(xiàn)油脂已經(jīng)變色，就需要及時將這些已經(jīng)變色的油脂清理出去，同時，相關(guān)人員還需要加入一些新油脂。除此以外，相關(guān)人員還需要檢查保持架等相關(guān)部分，只有這些部分維持在正常運行的狀態(tài)，才能夠促使風(fēng)電機(jī)組保持正常。

4.4 葉片的檢查與維護(hù)

工作人員在風(fēng)電機(jī)組檢查中對葉片的檢查是非常重要的，因為葉片是非常關(guān)鍵的零部件，所以有效地維護(hù)葉片的正常運行可以降低成本，葉片損壞主要是因為腐蝕斷裂所引起的，其原因多種多樣，有可能因為外物導(dǎo)致的損壞，也有可能因為雷擊等自然天氣導(dǎo)致的損壞。所以，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行維護(hù)，及時檢查葉片并對其進(jìn)行維修，可以有效地維持葉片穩(wěn)定的狀態(tài)，同時也可以延長葉片使用的時間，防止因為產(chǎn)生更大的缺陷而不得不更換葉片，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行維護(hù)策略

5.1 建立定期維護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完成維護(hù)過程中，因為存在不一樣的標(biāo)準(zhǔn)以及不同規(guī)范，所以很有可能導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的維護(hù)質(zhì)量無法達(dá)到理想效果，結(jié)合風(fēng)電廠周圍的地理環(huán)境以及機(jī)組運行過程中的實際情況，工作人員需要及時進(jìn)行溝通，并重新制定相應(yīng)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，同時還需要提升項目維護(hù)管理的質(zhì)量，及時刪減一些不必要的項目，讓項目維護(hù)具有更高的效率[4]。

5.2 完善考核機(jī)制

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運營過程中，及時對其實行維護(hù)是非常必要的，因此有關(guān)工作人員需要了解自身的職責(zé)，當(dāng)然相關(guān)部門也需要制定考核指標(biāo)以及考核機(jī)制，讓維護(hù)管理工作的質(zhì)量獲得提升。有效的獎懲制度以及責(zé)任落實到人的要求，可以讓工作人員在工作過程中更加嚴(yán)謹(jǐn)，同時也更具有積極性對風(fēng)電機(jī)組按時進(jìn)行維護(hù)，并將其記錄在案，由相關(guān)工作人員及時進(jìn)行抽調(diào)檢查，可以有效地保障維護(hù)工作不會產(chǎn)生缺漏，讓管理人員能夠在風(fēng)電場管理過程中提升自身管理水準(zhǔn)，同時也可以使維護(hù)質(zhì)量得到優(yōu)化[5]。

5.3 強(qiáng)化人員培訓(xùn)

在完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)過程中，專業(yè)人才是必不可少的，而在人員培訓(xùn)的過程中，相關(guān)企業(yè)要利用專業(yè)技術(shù)提升工作人員的專業(yè)水平，并且讓工作人員的隊伍建設(shè)也能夠落到實處，使整體隊伍的質(zhì)量都有所提升。要建立培訓(xùn)基地，更加積極地讓風(fēng)電企業(yè)獲得比較優(yōu)秀的人才，同時還需要拓寬晉升機(jī)制，讓優(yōu)秀人才能夠獲得更加廣闊的發(fā)展平臺，吸引更多優(yōu)秀人才加入風(fēng)電企業(yè)中。

5.4 及時解決故障

風(fēng)力發(fā)電機(jī)在安裝之后，需要經(jīng)過長期的運行，而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的規(guī)模較大、高度高，所以進(jìn)行維修管理的工作難度比較高。如果在日常管理中沒有及時發(fā)現(xiàn)故障問題，會從小問題逐漸發(fā)展成為大故障，最終影響機(jī)組正常工作。對此，管理人員要重視機(jī)組故障檢修。在日常維修工作中，要準(zhǔn)確掌握其系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果存在故障問題，要立即采取措施進(jìn)行處理，這是保證設(shè)備正常運行的重要性工作。在發(fā)電機(jī)組的大型部件、電力系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)存在故障問題之后，系統(tǒng)就無法正常地工作，在此過程中需要對大量部件、模塊全面檢查和更換，這種檢修的工作量大、任務(wù)重，維修成本也比較高，還需要加強(qiáng)管理和控制，以保證設(shè)備可以正常地運行。此外，故障維修階段，一般都要進(jìn)行必要的改進(jìn)檢修處理，也就是說在系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題之后，對于存在的硬件缺陷、設(shè)計缺陷、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性差等問題進(jìn)行改進(jìn)研究，可以有效提升整體結(jié)構(gòu)性能，保證設(shè)備可以正常工作，從根本上降低故障發(fā)生率。

5.5 防雷維護(hù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝一般都比較高，并且處于視野開闊的地區(qū)，每臺設(shè)備的高度達(dá)幾十米甚至上百米，容易受到雷電的侵害。因此，機(jī)組設(shè)備的運行階段需要采取必要的防雷保護(hù)工作，這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)的主要工作。因現(xiàn)代防雷技術(shù)體系水平比較高，可以滿足防雷的需要。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防雷保護(hù)過程中，相關(guān)人員應(yīng)該設(shè)置綜合性保護(hù)體系，其中包含外部、內(nèi)部兩個系統(tǒng)。在設(shè)備中應(yīng)該根據(jù)需要安裝接閃器、引下線、接地系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)等。加強(qiáng)技術(shù)維護(hù)，保證硬件和軟件都能夠發(fā)揮出其重要作用，可以確保防雷效果達(dá)到要求，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運行安全性。

6 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電是能源系統(tǒng)中重要組成部分，通過使用風(fēng)能發(fā)電，具有非常高的清潔性，促使?jié)M足人們用電時不會造成污染，符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保理念，所以，相關(guān)需要加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運行和維護(hù)，提升系統(tǒng)運行效果，以此促進(jìn)能源行業(yè)未來發(fā)展。