風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全保護(hù)技術(shù)探究

王 超

（ 黑龍江龍?jiān)葱履茉窗l(fā)展有限公司，黑龍江 哈爾濱150000）

在風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用過(guò)程中，考察與審核是必不可少的環(huán)節(jié)，并且對(duì)其應(yīng)用的材料也制定了明確的要求，制定了嚴(yán)格的發(fā)電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)了對(duì)電氣的控制力度，還將各種因素的影響納入安全運(yùn)行保障的考量范圍。 然而在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，安全事故問(wèn)題仍時(shí)有發(fā)生，只有從安全技術(shù)的強(qiáng)化入手，才可保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行需要借助風(fēng)力， 以風(fēng)力推動(dòng)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。 通過(guò)電機(jī)的持續(xù)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)的機(jī)械能量再次轉(zhuǎn)化為電能，這就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電的工作原理。 之后，在變壓器的作用下將電能輸送至國(guó)家電網(wǎng)，進(jìn)而為生活用電以及工業(yè)用電提供保障。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要采用的是并網(wǎng)運(yùn)行的方式， 控制方式主要有兩種， 一是恒速恒頻控制方式，另一種是變速恒頻控制方式，這兩種方式下，電能的頻率始終處于一致的狀態(tài)。 在科技不斷進(jìn)行的當(dāng)下， 風(fēng)電技術(shù)得以優(yōu)化與完善，目前變槳距技術(shù)應(yīng)用率較高，其可在風(fēng)速變化下實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的改變，并在變流技術(shù)作用的輔助下控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)距，進(jìn)而在保持電流頻率不變的情況下最大化的提高發(fā)電效率。

2 當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組事故頻發(fā)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，輪轂驅(qū)動(dòng)方面會(huì)出現(xiàn)故障，功率變頻器也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤， 或在機(jī)組移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偏航功率下降等問(wèn)題，雖然可以采用多次復(fù)動(dòng)或設(shè)備重啟等方式確保機(jī)組運(yùn)行的恢復(fù)，然而多次復(fù)位也會(huì)使風(fēng)能的利用率受到影響，短時(shí)間內(nèi)多次開(kāi)關(guān)機(jī)會(huì)使之利用率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化，也會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。 同時(shí)， 如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變槳電機(jī)或齒輪箱等重要部件出現(xiàn)故障問(wèn)題，必須要停機(jī)進(jìn)行設(shè)備檢修，由專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備的維修及零件的更換，不僅維修工作任務(wù)繁重，還需停機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間才可恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行，這會(huì)增加維修成本，也會(huì)影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)收益。

2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件的損壞率較高

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，如果核心部件出現(xiàn)損毀，將會(huì)對(duì)其運(yùn)行安全產(chǎn)生影響，通常齒輪箱、發(fā)電機(jī)以及輪轂集電環(huán)等重要部件應(yīng)用數(shù)量較多，并且較易出現(xiàn)故障，維修及維護(hù)成本都相對(duì)較高，并且在零件后還需進(jìn)行繁瑣的調(diào)試工作，并且即使更換了部件還存在損壞的可能，不僅需要再次維修，也需投入大量的維修成本。

3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行分析

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝于野外，其運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，并且難以通過(guò)人力作用進(jìn)行風(fēng)速的調(diào)整，因此，其運(yùn)行時(shí)所承受的壓力較為復(fù)雜且壓力大小不一，因此，外界環(huán)境因素的影響會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不利影響。 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造時(shí)主要應(yīng)用的是金屬結(jié)構(gòu)材料，并需對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，以確保材料具有較強(qiáng)的溫度變化抵抗能力以及防腐能力， 并對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理優(yōu)化， 以此提升發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行壽命。 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要24 小時(shí)運(yùn)行，并且屬于自動(dòng)控制的運(yùn)行方式，因此也應(yīng)設(shè)計(jì)與之相匹配的自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。 具有可編程功能的控制器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總控系統(tǒng)， 系統(tǒng)中安裝了控制系統(tǒng)以及傳感器， 還有PLC 結(jié)構(gòu)，同時(shí)還包含下屬執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳感器的作用是對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行體現(xiàn)，而PLC 則會(huì)在機(jī)組各個(gè)指標(biāo)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行處理，控制器起到的是對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)的控制作用，控制系統(tǒng)能否發(fā)揮出良好的控制性能是決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能否穩(wěn)定與安全運(yùn)行， 取決于其控制系統(tǒng)能否展現(xiàn)出良好的控制效果。 現(xiàn)階段， 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用的都是安全鏈保護(hù)系統(tǒng)，這種運(yùn)行系統(tǒng)較為獨(dú)立，安全鏈保護(hù)系統(tǒng)采用的是單回路結(jié)構(gòu)，各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，一旦發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)故障，單回路將會(huì)自動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)而關(guān)閉回路，停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其安全保護(hù)。 變槳距的調(diào)整是控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的主要方式，通過(guò)對(duì)變槳距的控制可以降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷， 在機(jī)組中止運(yùn)行時(shí)， 槳葉角位置將會(huì)改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的安全保護(hù)。 在機(jī)組制動(dòng)過(guò)程中，需要同時(shí)使用三個(gè)相互獨(dú)立的葉片變槳結(jié)構(gòu)， 一旦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行出現(xiàn)異常，采用緊急順漿的方式可使葉片保持在最大角度上，進(jìn)而使機(jī)組停止運(yùn)行。

4 保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用對(duì)策分析

4.1 提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝質(zhì)量

安裝是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行之前的環(huán)節(jié)， 確保良好的安裝質(zhì)量，可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率更高，使之安全運(yùn)行得以保障， 進(jìn)而將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益完全展現(xiàn)出來(lái)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常安裝于戶外地勢(shì)較高處， 安裝過(guò)程中較為困難。 安裝過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)各個(gè)部件的控制，嚴(yán)格對(duì)重要的連接點(diǎn)進(jìn)行排查，特別要加強(qiáng)電氣線纜接頭的狀態(tài)檢查，如果接頭連接的緊密性不夠， 一旦發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障問(wèn)題將會(huì)導(dǎo)致連接處出現(xiàn)短路起火等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的火災(zāi)事故出現(xiàn)，這對(duì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，為發(fā)電企業(yè)帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。 基于此，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各個(gè)安裝部位的檢查，嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝與檢測(cè)， 從源頭上消除潛在的安全隱患。

4.2 加強(qiáng)設(shè)備巡檢管理

系統(tǒng)的運(yùn)行狀況取決于控制系統(tǒng)軟硬件的應(yīng)用情況， 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，工作人員必須在控制室內(nèi)對(duì)各個(gè)機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，并對(duì)其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，定期到運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢，以確保風(fēng)機(jī)葉片正常運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)異響。 將軟硬件系統(tǒng)的檢查納入到日常檢查項(xiàng)目當(dāng)中，定期進(jìn)行系統(tǒng)軟件參數(shù)的測(cè)定，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)與檢修工作，從主動(dòng)預(yù)防入手，減少設(shè)備故障問(wèn)題的發(fā)生。 同時(shí)，要制定設(shè)備巡檢操作標(biāo)準(zhǔn)，確保檢查后將檢查情況詳細(xì)記錄于檢修臺(tái)賬之上，并對(duì)具體的檢查情況加以分析與總結(jié)，以便于日后保養(yǎng)與維修工作的查閱與參考。

4.3 制定緊急狀況的應(yīng)對(duì)措施，減少緊急事故的影響

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝于戶外環(huán)境， 自然災(zāi)害的發(fā)生會(huì)對(duì)其運(yùn)行安全產(chǎn)生不利影響，因此，應(yīng)采取有效的對(duì)策加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的電壓保護(hù)，并對(duì)雷電接收傳導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與完善。 同時(shí)，也可制定相關(guān)對(duì)策確保等電位的有效連接，及時(shí)進(jìn)行接地系統(tǒng)的檢查與處理，以免由于雷擊引發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障問(wèn)題出現(xiàn)。 由于受到風(fēng)速問(wèn)題的影響， 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也會(huì)出現(xiàn)停機(jī)故障，并且，如機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行于潮濕環(huán)境，并環(huán)境氣溫過(guò)低都會(huì)使其引發(fā)機(jī)組停機(jī)，在機(jī)組運(yùn)行前，應(yīng)對(duì)設(shè)備的絕緣性進(jìn)行檢查，確保其符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)再開(kāi)啟設(shè)備。

4.4 加強(qiáng)風(fēng)電齒輪箱維護(hù)管理

齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要結(jié)構(gòu)組成， 加強(qiáng)對(duì)齒輪箱的保養(yǎng)與維護(hù)，可以確保機(jī)組的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。 日常檢查中，要對(duì)齒輪箱的油位進(jìn)行檢查，以免其出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，同時(shí)要檢查齒面， 以免其出現(xiàn)不平整現(xiàn)象或發(fā)生不明震動(dòng)或異響的情況。不僅要強(qiáng)化對(duì)齒輪箱主體的保養(yǎng)，還要定期檢查其運(yùn)行相關(guān)部件，任何一個(gè)微小部件出現(xiàn)故障都會(huì)對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行帶來(lái)影響。 如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屬于三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)， 如果機(jī)組的支承主體出現(xiàn)變形將會(huì)導(dǎo)致齒輪箱出現(xiàn)重心偏移問(wèn)題，使齒輪軸承出現(xiàn)偏載現(xiàn)象，進(jìn)而使之無(wú)法正常運(yùn)行。 同時(shí)，如果主軸承無(wú)法正常使用，或出現(xiàn)軸箱固定不牢固的現(xiàn)象，齒輪箱將會(huì)承載較大的壓力，進(jìn)而使行星架軸承難以正常運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

歷經(jīng)多年的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的研究逐步深入，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定與長(zhǎng)效的發(fā)展。 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障頻發(fā)，進(jìn)而使其運(yùn)行狀況受到了不利影響。 面對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的隱患問(wèn)題， 應(yīng)采取有效的技術(shù)手段進(jìn)行安全維護(hù)，從事前預(yù)防入手，減少發(fā)電機(jī)組的故障隱患，使之運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率得以降低，進(jìn)而為風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行提供保障，推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的穩(wěn)步發(fā)展。