淺談風電場電氣設備中風力發(fā)電機的運行維護

蘇偉

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

淺談風電場電氣設備中風力發(fā)電機的運行維護

蘇偉

（大唐汝城新能源有限公司 湖南郴州 424100）

在我國經濟發(fā)展的過程中，風電場占據(jù)重要地位，是我國經濟的主要組成部分。風電場中最為重要的設備便是風力發(fā)電機，其對風電場的安全運行有著重要影響。本文將分析風電場電氣設備中風力發(fā)電機的內涵，研究風電場中風力發(fā)電機的運行及故障情況，并分析如何做好風力發(fā)電機的運行維護工作。

風電場；電氣設備；風力發(fā)電機；運行；維護

1 引言

近年來，對于電力資源的需求量不斷擴大，除了火力發(fā)電以外，風力、水力以及太陽能發(fā)電等均得到了快速的發(fā)展。風力發(fā)電十分環(huán)保高效，因此受到業(yè)內的廣泛重視。對于風力發(fā)電而言，風力發(fā)電機是其核心的組成部分，其能夠實現(xiàn)風能、機械能和電能之間的三者轉換，因此需做好其運行維護工作。

2 風電場電氣設備中風力發(fā)電機的內涵

在風電場的建設過程中（具體建設流程如圖1），風力發(fā)電機屬于重要的電氣設備，其主要有風輪、對風裝置、調速裝置、傳動裝置、塔架和發(fā)電機等，其主要功能是實現(xiàn)風能轉化為機械能和電能。近年來，風電場的數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷擴大，風力發(fā)電機的工作量快速增加，導致風力發(fā)電機存在機組老化的問題，因此對設備維護提出了更高的要求，做好風力發(fā)電機的運行維護有著重要意義，其安全運行直接影響風電場的正常運行。

3 風力發(fā)電機的運行與故障情況

3.1 設備運行

在風電場的電氣設備運行中，發(fā)電系統(tǒng)主要是借助多個CPU進行統(tǒng)一運行，采取微處理器進行控制。風力發(fā)電機的運行維護主要包括三方面的內容，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

在風電場電氣設備運行的過程中，任何設備均會受到損壞，風力發(fā)電機組也不例外。因為受到風力的影響，風力發(fā)電機組要進行長時間的運作，在發(fā)電的同時因為零部件長時間的工作，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)象均屬于機械損耗，若不能對其進行及時的護理與保養(yǎng)，則可能導致發(fā)電機組產生嚴重故障，甚至停止運行。

（1）葉片故障。發(fā)電機組一定要借助葉片轉動，將風能轉化成機械能，然后借助發(fā)電機將其轉化成電能。由于葉片尖部旋轉的速度高，因此一定要增加葉片厚度以提高葉片的穩(wěn)定性，否則極易導致產生折斷現(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致的。

（2）變流器故障。風力發(fā)電機組中變流器發(fā)生故障的概率也較高。在風力發(fā)電機組中，變流器是一個十分重要的結構，通常直驅式、雙饋式風力發(fā)電機的運行中均需要有變流器。我國一般采用雙饋式風力發(fā)電機，其特點是控制系統(tǒng)一定要安裝穩(wěn)定可靠的控制室，處于強電環(huán)境下。因此，對于生產廠家需要加強產品的抗干擾性，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、電纜鋪設不合理以及接地系統(tǒng)不合理而產生的的干擾，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，為保證電力供應穩(wěn)定，可適當增加UPS設備，該設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)設備持續(xù)供應。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?。作為電纜需要按照不同信號進行分層鋪設，因此不可采用一根電纜進行多種信號的傳送，需要遠離動力電纜從而避免電磁干擾。

進行控制系統(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，繼而在接地母線進行直接接地，接地電阻需小于等于4Ω。在信號源接地的過程中，屏蔽層需在信號側進行接地，當信號源不需要接地時，其屏蔽層需在接地系統(tǒng)的旁邊進行設置接地。由于控制系統(tǒng)的輸入輸出需要對現(xiàn)場設備進行直接制動，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。要想保證開關量輸出信號避免受到驅動設備的影響，必須加設中間繼電器，以保證開關信號受到保護。在故障排除的過程中，需要對風速的最大限定值進行自動復位，從而避免風向以及風速的不可控風險，能夠自動復位溫度的最大限定值。

圖1 風電場建設流程圖

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在風電場的運行中，做好管理工作必須做好運行數(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，對風力發(fā)電機進行運行維護是最為重要內容，同時也要進行月數(shù)據(jù)統(tǒng)計。按照統(tǒng)計信息能夠對風力發(fā)電機的維護周期進行制定，以最大限度保證設備運行的穩(wěn)定，從而節(jié)約損耗。

3.4 故障分析

進行故障分析能夠減少設備發(fā)生故障的概率，以提高設備的運行效率及壽命，比如：對Vestas風力發(fā)電機組的偏航電機超負荷使用故障進行分析。借助檢修能夠找出故障發(fā)生的原因，一般是因為機械上部分電機輸出軸承以及鍵塊磨損造成設備超負荷，另外，齒盤斷裂也會導致偏航電機超負荷產生。通過研究分析，最終得出導致故障產生的原因主要是電壓波動正負值的調頻過低，解決的手段是調整偏航電機安裝的程序，從而有效的減少電壓不穩(wěn)導致的故障。

4 風力發(fā)電機的運行維護措施分析

風力發(fā)電機屬于一種綜合性的產品，其集機械、空氣動力學以及電氣于一體，其各部分緊密相關。風力發(fā)電機的運行維護結果會對風電場的發(fā)電量和經濟效益產生直接影響，且風力發(fā)電機的本身需要通過維護、檢修以保證性能。在日常發(fā)電工作中，若能及時發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電機中的故障隱患，并及時處理，減少故障次數(shù)，提高風力發(fā)電機利用的效率。因此，需要做好風力發(fā)電機的定期及日常維護工作：

4.1 定期維護

對風力發(fā)電機進行定期維護，可以保證其處于最佳狀態(tài)，從而延長其使用的壽命。定期維護風力發(fā)電機主要可從以下幾點入手：

對風力發(fā)電機的聯(lián)接件進行檢查，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測試的功能均得到有力的保障。正常運行狀態(tài)下的風力發(fā)電機，螺栓和各連接部件的運行環(huán)境會發(fā)生振動，導致其產生松動。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，對連接部件進行定期螺栓力矩檢查具有十分重要的意義。在進行螺栓緊固檢查的過程中，需避開風力發(fā)電機高出力的季節(jié)，通常需安排在夏季。

風力發(fā)電機中的潤滑系統(tǒng)一般分為稀油潤滑、干油潤滑。在風力發(fā)電機中，齒輪箱以及偏航減速齒輪箱上一般采用稀油潤滑，維護的方法為：采樣化驗并補加，一旦潤滑油不能繼續(xù)使用，則必須進行更換。一般來說，干油潤滑用于發(fā)電機軸承、偏航軸承以及偏航齒等部件之上。此類部件在運行時的溫度較高，因此潤滑油易發(fā)生變質，導致軸承受到磨損，其定期維護的主要方法是每次進行補加。此外，根據(jù)要求劑量進行發(fā)電機軸承補加，需控制計量，過多補加會導致潤滑油擠入電機繞組使得電機被燒壞。進行風力發(fā)電機的定期維護中，還需做好過速測試，一般包括振動開關、緊急停機、扭纜開關以及液壓系統(tǒng)各元件定值的測試，此外還能夠對控制器的極限定值進行測試。

4.2 日常維護

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

（1）看。對風力發(fā)電機中的梯子以及安全平臺的連接進行觀察，確定其是否牢固，連接螺栓有無松動的現(xiàn)象；檢查風力發(fā)電機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、干枯的現(xiàn)象；確定液壓站表計壓力進行檢查，確定旋轉部件與轉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，需對其重點檢查；聽偏航時是否存在干磨聲音；聽齒輪箱以及發(fā)電機的軸承是否存在異常；聽閘盤和閘墊間、葉片切風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 結束語

綜上所述，對于風電場而言，風力發(fā)電機的運行維護水平決定其經濟效益，因此需要對其進行定期與日常維護，從而保證風力發(fā)電機的正常運行。在風力發(fā)電機運行的過程中，必須加強其運行維護以確保正常運作，從而實現(xiàn)風電場的穩(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，主要從事風力發(fā)電等工作。