風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障處理和運(yùn)維措施

茆春俊

（上海閘北發(fā)電廠(chǎng)，上海 200438）

0 引言

上海奉賢海灣風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)坐落于美麗的杭州灣畔，一期工程于2003年10月安裝了4臺(tái)西班牙GAMESA G52－850kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（機(jī)組編號(hào)為1～4），一期工程擴(kuò)容于2010年4月安裝了1臺(tái)上海萬(wàn)德的1.25MW直驅(qū)機(jī)組、1臺(tái)上海萬(wàn)德的1.5MW直驅(qū)機(jī)組和8臺(tái)大連華銳的1.5MW機(jī)組（機(jī)組編號(hào)為5～14）。2010年5月投入運(yùn)行。截至2013年4月底，已經(jīng)發(fā)電121.9GWh。

在日常的運(yùn)行維護(hù)中，對(duì)風(fēng)機(jī)的故障處理，一般按照先查看微機(jī)屏幕上的故障信息，再根據(jù)故障手冊(cè)所述內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性分析，最后到現(xiàn)場(chǎng)排查隱患，直至故障處理完畢。本文主要介紹在處理風(fēng)機(jī)故障時(shí)的一些技術(shù)分析和處理方法的體會(huì)。

1 分析故障時(shí)要整體考慮

1.1 案例一，只查液壓系統(tǒng)

1）故障現(xiàn)象 4號(hào)風(fēng)機(jī)曾在一段時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)液壓系統(tǒng)油溫，常常要比其他3臺(tái)同型號(hào)機(jī)組高出10℃左右；在夏季高風(fēng)速發(fā)電時(shí)，常因油溫高達(dá)65℃而引發(fā)停機(jī)，造成發(fā)電量的大量損失。

2）排查隱患分析 當(dāng)時(shí)對(duì)發(fā)生故障的原因只從液壓系統(tǒng)入手做了綜合判斷，包括檢測(cè)液壓油質(zhì)、安全閥及電磁閥的密閉性、PT100溫度傳感器的可靠性、比例閥對(duì)風(fēng)速的響應(yīng)和反饋特性，基本都集中在對(duì)液壓系統(tǒng)的分析上，著力尋找引發(fā)變槳系統(tǒng)頻繁動(dòng)作，導(dǎo)致油溫過(guò)高的主要原因。

3）消缺措施 在對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行備品更換后，故障依舊。

1.2 案例二，徹查關(guān)聯(lián)系統(tǒng)

1）分析日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù) 通過(guò)追溯運(yùn)行日?qǐng)?bào)發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)存在一個(gè)油溫升高的特征分界點(diǎn)，即風(fēng)速在8m／s以上持續(xù)時(shí)，油溫會(huì)逐步上升，直至65℃停機(jī)；如果風(fēng)速在8m／s以下持續(xù)時(shí)，油溫則與其他3臺(tái)機(jī)組差不多，即使起始油溫在60℃以上，也會(huì)逐步降至正常油溫；風(fēng)速在8m／s以上持續(xù)時(shí)，變槳角度在同等風(fēng)速下要比其他3臺(tái)風(fēng)機(jī)大，而且角度變化和液壓泵啟停也比其他3臺(tái)風(fēng)機(jī)頻繁一些。

2）故障原因 通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)外的相關(guān)系統(tǒng)展開(kāi)排查隱患，最終找到故障癥結(jié)是發(fā)電機(jī)編碼器的聯(lián)軸器部件損壞所致，如見(jiàn)圖1所示。聯(lián)軸器部件損壞后（即部件松動(dòng)，但仍可工作），引起控制系統(tǒng)在高風(fēng)速時(shí)接收到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速值不準(zhǔn)確，從而使變槳系統(tǒng)工作出現(xiàn)偏差所致。

圖1 聯(lián)軸器部件損壞

3）故障分析 從故障處理結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察可知，聯(lián)軸器部件損壞后，控制系統(tǒng)通過(guò)編碼器得到的數(shù)值與實(shí)際數(shù)值有誤差，但在低風(fēng)速時(shí)（8m／s以下），轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，誤差值可能較小，所以未對(duì)變槳系統(tǒng)造成重大影響。在高風(fēng)速時(shí)（8m／s以上），發(fā)電機(jī)已經(jīng)處于超同步運(yùn)行狀態(tài)，同步轉(zhuǎn)速在1 500r／min以上，導(dǎo)致誤差值增大，但又未達(dá)到故障停機(jī)限定值，于是控制系統(tǒng)根據(jù)不準(zhǔn)確的測(cè)速值給出了不準(zhǔn)確的變槳角度（角度偏大），使得在同等風(fēng)速下，4號(hào)風(fēng)機(jī)比其他3臺(tái)風(fēng)機(jī)吸收的風(fēng)能要少，造成高風(fēng)速時(shí)發(fā)電量也少。

因?yàn)槁?lián)軸器部件損壞，使得測(cè)出的轉(zhuǎn)速值不穩(wěn)定，導(dǎo)致控制系統(tǒng)頻繁給出變槳調(diào)節(jié)信號(hào)，引起變槳系統(tǒng)頻繁動(dòng)作，液壓泵動(dòng)作時(shí)間縮短，使液壓油溫逐步升高，再加上夏季機(jī)艙溫度偏高，散熱不佳，最終導(dǎo)致油溫高而停機(jī)。

1.3 運(yùn)行維護(hù)體會(huì)

通過(guò)此次故障處理可以看到，看似液壓系統(tǒng)元件有問(wèn)題，但是最終結(jié)果卻是1個(gè)小小的聯(lián)軸器損壞所致。這說(shuō)明在解決風(fēng)電機(jī)組的一些故障時(shí)，需要從整個(gè)系統(tǒng)考慮，因?yàn)橄到y(tǒng)間相互控制反饋，其他系統(tǒng)部件的損壞也會(huì)影響到液壓系統(tǒng)的工作狀況。另外，在平時(shí)檢修與維護(hù)中，對(duì)小型部件的維護(hù)也不能掉以輕心，小部件往往會(huì)引發(fā)大問(wèn)題。

2 日常巡檢要精細(xì)化

風(fēng)場(chǎng)的定期預(yù)防性保養(yǎng)維護(hù)為半年1次，但平時(shí)的定期巡回檢查（特別是登塔檢查）對(duì)防止故障發(fā)生同樣具有重要意義。

1）故障現(xiàn)象 2號(hào)風(fēng)機(jī)曾因齒輪箱油位低而多次停機(jī)，登塔查看發(fā)現(xiàn)齒輪油大幅度泄漏，油管磨損開(kāi)裂漏油如圖2所示。

圖2 油管磨損漏油

2）故障原因 排查后發(fā)現(xiàn)竟然是由于齒輪箱油泵電動(dòng)機(jī)至冷卻風(fēng)扇的油管，因長(zhǎng)期與機(jī)艙底盤(pán)堅(jiān)韌處碰撞共振，導(dǎo)致油管破裂引起漏油。

3）消缺措施 更換油管和補(bǔ)油后，故障解除。

4）運(yùn)行維護(hù)體會(huì) 故障處理后對(duì)所有風(fēng)機(jī)的油管進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)多處碰撞振動(dòng)的老化油管存在磨損隱患，及時(shí)給予了處理。另外，在巡檢中發(fā)現(xiàn)3號(hào)風(fēng)機(jī)偏航減速器有漏油現(xiàn)象，也給予了及時(shí)處理。這說(shuō)明防止風(fēng)機(jī)設(shè)備故障，不能光指望定期預(yù)防性保養(yǎng)、維護(hù)和故障報(bào)警，日常巡檢一樣很重要。

3 巡檢分析要全面和科學(xué)

大部分的故障都可以根據(jù)故障報(bào)警及故障手冊(cè)來(lái)進(jìn)行處理，但是有些故障光靠故障信息也不一定就能及時(shí)處理，需要通過(guò)運(yùn)行分析來(lái)解決。

1）故障現(xiàn)象 風(fēng)電場(chǎng)投產(chǎn)后，曾經(jīng)一度出現(xiàn)所有風(fēng)電機(jī)都因故障報(bào)警“機(jī)艙頂部和地面通信錯(cuò)誤”而停機(jī)，但在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)位后即可恢復(fù)運(yùn)行。當(dāng)時(shí)根據(jù)故障手冊(cè)所述內(nèi)容，曾對(duì)故障原因做過(guò)一些推測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)也做過(guò)一些處理，包括更換光纜和光纖接頭等，但都無(wú)濟(jì)于事，故障照樣頻發(fā)，一時(shí)間故障原因似乎無(wú)從查找。

2）故障原因 通過(guò)深度排查和結(jié)合運(yùn)行日?qǐng)?bào)進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)大部分故障發(fā)生的時(shí)間，基本上都集中在上午八點(diǎn)至九點(diǎn)間。于是對(duì)風(fēng)電場(chǎng)周?chē)h(huán)境展開(kāi)排摸，檢查有無(wú)外部通信設(shè)備對(duì)風(fēng)電機(jī)通信造成干擾。結(jié)果得知在離風(fēng)電場(chǎng)不遠(yuǎn)處有大型雷達(dá)設(shè)備，上午八點(diǎn)至九點(diǎn)間會(huì)開(kāi)啟雷達(dá)工作，因發(fā)射功率很強(qiáng)，對(duì)風(fēng)電機(jī)通信造成了干擾。

3）消缺措施 在風(fēng)電機(jī)的通信模塊上覆蓋銅絲布加強(qiáng)屏蔽，提高了信號(hào)抗干擾效果，消除了故障。

4）運(yùn)行維護(hù)體會(huì) 處理故障不能光靠故障信息，還必須認(rèn)真做好運(yùn)維工作，多分析情況，多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，多尋找規(guī)律，才能全面地處理好故障。

4 結(jié)語(yǔ)

風(fēng)機(jī)廠(chǎng)商在故障手冊(cè)中提供給客戶(hù)的處理方法，在一定程度上只是一種處理故障的指導(dǎo)意見(jiàn)，不可能面面俱到。故障的原因是多種多樣的，若要正確地處理各種故障，還需要全面、科學(xué)的考慮問(wèn)題，到實(shí)踐中去學(xué)習(xí)、處理和總結(jié)。