試論風力發(fā)電狀態(tài)檢修的應用

蘇園鋒 楊琰 趙原

摘要： 在現(xiàn)在社會的發(fā)展中，風電行業(yè)的發(fā)展越來越快，同時在一定程度上推動了我國經濟的進步。

關鍵詞： 維護方式; 動態(tài)維護; 實際應用【中圖分類號】 TM614【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3733（2020）16-0163-02

1發(fā)展過程概述

風能最早是在上個世紀初才開始得到人們嘗試和使用的。可以說，持續(xù)到上個世紀30年代，美國、丹麥等國才成功地開發(fā)風力渦輪機，這些風力渦輪機被廣泛地用于大風海域或偏遠鄉(xiāng)村，同時這些風力渦輪機有效地節(jié)省了很多資源。但是，缺點也非常明顯。即，發(fā)電量太低，通常<5KW。中國的風力發(fā)電速度雖然比國外要慢得多，但是其發(fā)展速度卻令國外感到驚訝，據(jù)相關統(tǒng)計，最近幾年年中國新增的風電并網容量達到1.45億千瓦。并網累計容量為780萬千瓦，增長率為23%。風能已成為僅次于火力發(fā)電和水力發(fā)電的最大動力來源，占中國總裝機容量的6%。全年發(fā)電量為1333億千瓦時，比上年增長34%。

2發(fā)電機狀態(tài)維護與運行方式的實現(xiàn)

隨著中國風能的迅猛發(fā)展，大型風電場的建設和使用已經得到了大范圍的普及，然而同時在風能設備、變壓器和配電設備的維護中也存在著重大問題。由于風力發(fā)電廠和電網與普通電網和發(fā)電廠不同，所以發(fā)電機具有不同的維護，因此就維護方法而言，有必要為風力發(fā)電廠選擇合適的方法。

隨著時間的流逝，人們感到普通的維護和維修方法不適用于風力發(fā)電廠的風力渦輪機，并且經過長期研究，相關人員發(fā)現(xiàn)，當渦輪機運行時，潛在的故障是及時且離線的。根據(jù)在線的測量監(jiān)控，相關結果（即狀態(tài)維護），還可以進行有效的分析。重復使用當前的智能技術和相關的檢查數(shù)據(jù)，并將其與先前的有效數(shù)據(jù)結合起來，以不斷評估發(fā)電機的運行狀況，根據(jù)實際情況設置發(fā)電機的檢查時間，并最終制定計劃。另外，可以以科學有效的方式維護電廠設備。與計劃維護相比，基于狀態(tài)的維護具有很強的針對性，并具有良好的維護效果。在使用發(fā)電機的運行條件和結構特征進行了計劃的全面研究之后，分析發(fā)電機是否需要大修以及在大修過程中需要解決什么問題。需要及時檢查運行條件較差的風力渦輪機，對于處于這種狀態(tài)的發(fā)電機，可以縮短檢查周期。對于運行條件更好的發(fā)電機，可以延長維護周期。這種維護方式不僅可以確保安全性，而且可以確保高性能，可以有效減少維護資金和人力，并最大程度地降低維護成本。當然，最新的維護可以有效消除計劃維護中的一系列問題，例如維護力度不足和維護時間不足。風力渦輪機的大多數(shù)狀態(tài)監(jiān)測都針對風力渦輪機主要部件在運行期間的運行狀態(tài)。有效快速地分析和檢測數(shù)據(jù)及相關條件，對運行問題和相關的安全隱患進行研究，并對潛在的安全隱患或發(fā)電機組異常運行進行適當?shù)臋z查和維修?；趯赡艿娜毕莸念A處理以及最終的診斷結果和預測結果獲得更為可靠的統(tǒng)計分析，最終可以最大程度地防止由于缺陷造成的巨大經濟損失，并改善風力渦輪機的運行效率。提高過程可靠性和操作發(fā)電效率并最終延長使用壽命是非常好的工具。

3發(fā)電機狀態(tài)維修系統(tǒng)

大型風力發(fā)電機的故障通常發(fā)生在發(fā)電機組，齒輪箱以及高、低速軸等組件中，如果這些組件發(fā)生故障，風力發(fā)電機將停止工作。由于風力發(fā)電廠主要建在海灘上或在多風的山區(qū)，交通不便，大多數(shù)設備都在高海拔地區(qū)運輸，因此出現(xiàn)問題時很難進行維護。選擇有計劃的維護，大多數(shù)設備被抬到地面執(zhí)行這些維護任務，這需要大量的人力和財力，并且維護成本非常高。為了減少維護成本，此時就需要選擇一種科學合理的狀態(tài)維護方法。

3.1風輪旋轉過程中的異常聲音

在通常情況下，風輪在旋轉旋轉的過程中會產生異常聲音，大多數(shù)情況是在機艙蓋松動或與旋轉部件接觸時發(fā)生的，但如果風輪軸承座松動、軸承損壞、增速輪松動、變速箱軸承或制動器損壞、發(fā)電機松動且聯(lián)軸器損壞，此時，就需要停止機器進行檢查，檢查機艙蓋的固定螺栓，并檢查風力發(fā)電機軸和增速器的同軸度。檢查并擰緊固定螺栓如果軸承損壞，則必須立即進行更換，同時還要重新安裝軸承座，并重新固定制動器，調節(jié)制動襯片之間的間隙，調節(jié)發(fā)電機的同軸度后，將螺栓進行擰緊處理，如果損壞，則必須更換聯(lián)軸器。

3.2已達到額定風速，但轉子速度不足，發(fā)電機輸出電壓不足

如果風速已達到額定風速，但風輪尚未達到該轉速，則發(fā)電機將不會輸出額定電壓。因此，在這種類型的故障發(fā)生后，要依據(jù)具體狀況，對其進行扭頭、仰頭、還有離心飛球和空氣動力調速的調節(jié)，從而排除停滯情況。如果液壓驅動的可變節(jié)距氣缸停止運作或出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，則需要更換氣缸或修復漏油位置。如果發(fā)電機軸承損壞，則必須將其拆下并更換;如果發(fā)電機軸彎曲，則必須將其拆下以拉直或更換轉子。調整同軸角度后，大多數(shù)增速器維護保養(yǎng)不到位的都將被拆除、更換或重新安裝，如果剎車片失效，則需要及時更換彈簧，同時還需要調整剎車片之間的間隙。微機速度控制問題需要解決微機可能出現(xiàn)的干擾問題，消除干擾接收部分，屏蔽微機的輸出信號，控制系統(tǒng)進而消除缺陷，同時也要排查速度傳感器是否損壞。

3.3方向無法調整或方向調整無效

順風或方向舵調節(jié)的阻尼器阻力太大;用于調節(jié)旋轉頭的擺輪游絲的張力和傾斜速度很小或無效;相位調節(jié)電機無法控制或軸承由于年久失修而損壞;風速表或轉速表發(fā)生器的誤差;轉盤軸承方向的粗砂或潤滑不良;轉盤軸承的高阻力或損壞以及錯誤的計算機指令都是這類問題的原因。因此，要解決此類故障，就需要先停止機器，然后再調節(jié)阻尼器彈簧壓力。如果將游絲調整到使傾斜或扭轉頭超過額定風速，應及時更換游絲。若啟動調節(jié)電動機的電子控制已損壞，因此需要及時更換或更換電動機軸承，并且必須在重新安裝后進行調節(jié)。電動機的定子部分必須短路或斷開，重新檢查并重新接線。如果轉盤軸承上有灰塵，則必須及時清潔。如果軸承損壞，則必須卸下并更換機艙。

4中國發(fā)電機的維修成功方式

4.1狀態(tài)維修

這種檢測方法主要用于發(fā)電機狀態(tài)的日常檢查，檢查后通過識別發(fā)生故障的位置來進行有效的測量。以專業(yè)的手段對測量結果進行分析，并與過去記錄的有效數(shù)據(jù)進行比較，采用人工智能來分析和對比檢查數(shù)據(jù)。對于檢測到的發(fā)電機狀態(tài)周期，則需要具有相關經驗的人員制定細致而詳盡的計劃，以確保維護效率。計劃并采用針對性的方法對每個位置進行詳細檢查，以達到理想的效果。對于檢測到有問題的發(fā)電機，即使由員工修理也不應拖曳，而對于運行良好的發(fā)電機，可以根據(jù)實際情況調整檢測周期。這樣，就可以保證一定的安全性和效率，并且可以減少經濟支出和人力投資。不僅如此，與計劃維護相比，狀態(tài)維護減少了工作的盲目性，提高了檢測效率和發(fā)電機使用效率，因此得到了國家的支持，現(xiàn)階段已成為發(fā)電機檢測的重要方法。

4.2狀態(tài)檢修方式

維持風力渦輪機狀態(tài)的任務目標是在風力發(fā)電過程中穩(wěn)定住每個主要組件的運行狀態(tài)。對于在此期間存在的潛在安全隱患以及潛在問題，需要快速找到并采用合理的解決方案。要估算和檢測發(fā)現(xiàn)的任何缺陷，請專業(yè)人員對技術和管理采取一系列有效的方法和措施，來進行有效的控制。這樣，可以避免給企業(yè)造成巨大的經濟損失，甚至可以在問題發(fā)生之前避免發(fā)生問題，最終達到提高發(fā)電機運行效率并延長發(fā)電機壽命的目的。對于這種檢測模式，必須在檢測期間逐一檢查重要方面，例如發(fā)電機和電氣系統(tǒng)，進而在最大程度上減少將來發(fā)生故障的可能性。

5維護系統(tǒng)的組成

對于某些大型發(fā)電機，問題通常是葉片和控制裝置系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)等組成。如果這部分有問題，整體電動機的運作效果將會變得很差，由于這些問題，從而會致使發(fā)電機停止工作。中國風電大多數(shù)電場建在交通不便的無人看管的海灘或山區(qū)。這些發(fā)電機的維護可能由于地理位置的特殊性而帶來不便。如此一來就無法像以前一樣完成計劃的檢查。之所以能夠實現(xiàn)，是因為它需要大量的人力資源和財力，從而增加了企業(yè)的運營成本。因此，減少這些問題的方法是采用科學合理的檢查方案。

5.1數(shù)據(jù)采集與傳輸

數(shù)據(jù)收集是整個公司的基本功能，其主要任務是及時將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制系統(tǒng)。收集和傳輸數(shù)據(jù)時，應注意以下四個方面。首先，通過關注來自不同供應商的不同接口的數(shù)據(jù)源的滿意度來提高利用率。其次，要確保收集的數(shù)據(jù)準確并符合最高要求。第三，要全力保證傳輸過程中數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性，如果波動和泄漏較大，將會對整個發(fā)生器產生較大的影響，因而要盡力避免發(fā)生這種錯誤。第四，要保證規(guī)劃過程中數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)臏蚀_性?；诖?，就可以確保風力發(fā)電的最大成功。

5.2關系數(shù)據(jù)的設計與收集

關系數(shù)據(jù)主要是由人們用來交換不同業(yè)務系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，迄今為止，有許多主流的關系數(shù)據(jù)庫，并且所有關系數(shù)據(jù)提供的接口都非常準確。關系數(shù)據(jù)主要可以通過使用接口連接到各種數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)，最后，數(shù)據(jù)傳輸是通過最為直觀的方式得以實現(xiàn)的。

5.3控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)設計

每個公司的控制系統(tǒng)都包括各種風力發(fā)電模型和不同的接口，并且一些基本的網絡協(xié)議是通過TCP、UDP等實現(xiàn)的，然后將最常見的104、101等用于相關接口?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)據(jù)設計必須采用精確的測量方法，以確保數(shù)據(jù)收集的效率、性能和準確性，建立嚴格的策略，仔細進行計劃，從而使所有步驟得到嚴密管控并提高執(zhí)行力度。

6結束語

維護風電場的狀況可以有效地確保風力渦輪機的安全可靠生產，實現(xiàn)最小化發(fā)電機的維護成本，并使發(fā)電機組的利潤最大化。

參考文獻

[1]姚剛，張旭，肖倩宏，宋弦，賀先強.面向微電網風力發(fā)電的系統(tǒng)充裕性評估研究[J].計算技術與自動化，2019（02）.