風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安全管理與運(yùn)行維護(hù)

高軍

摘要：風(fēng)力發(fā)電作為一種綠色能源，因其對環(huán)境無污染、零排放的應(yīng)用優(yōu)勢而受到高度重視和推廣。因此，從風(fēng)電設(shè)備的安全管理和運(yùn)行維護(hù)出發(fā)，確保風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量和設(shè)備性能。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電設(shè)備;安全管理;運(yùn)行維護(hù)

由于風(fēng)力發(fā)電環(huán)境多位于高原地區(qū)和沿海地區(qū)，氣候特征和地理特征對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安全運(yùn)行的影響不容忽視。此外，風(fēng)力發(fā)電基站是單一離散、全線集中控制的方法。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全管理和運(yùn)維需要克服復(fù)雜的地理位置和多變的氣候環(huán)境，這對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和運(yùn)維人員是一個巨大的考驗(yàn)。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的工作原理是風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械。因此，風(fēng)電企業(yè)應(yīng)重視風(fēng)電設(shè)備的安全管理和運(yùn)行維護(hù)，提高風(fēng)電設(shè)備的在線安全運(yùn)行周期，為社會提供安全可靠的電能。

1風(fēng)力發(fā)電設(shè)備常見故障及措施

1.1氣候和地理環(huán)境影響

風(fēng)力發(fā)電的建設(shè)往往取決于某一地區(qū)風(fēng)電場的規(guī)模，但風(fēng)電場往往位于高海拔、沿海地區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)。夏季沿海地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)和暴雨以及冬季高原地區(qū)的暴雪對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的威脅更大。情況嚴(yán)重時，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的使用壽命會縮短。此外，這種環(huán)境容易破壞風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)件，增加腐蝕性，削弱風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的整體不穩(wěn)定性。安全管理和運(yùn)維措施應(yīng)加強(qiáng)對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備葉片、齒輪、軸承等機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)件的檢查，檢查是否有腐蝕、變形等情況。同時，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率輸出曲線來判斷環(huán)境。適當(dāng)調(diào)整風(fēng)力發(fā)電設(shè)備對定期運(yùn)行檢查周期和維護(hù)力度的影響。提前掌握風(fēng)電設(shè)備安裝位置環(huán)境現(xiàn)狀，選擇合適的設(shè)備材料或設(shè)備，減少環(huán)境對風(fēng)電基站運(yùn)行的影響。因此，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備選材時，應(yīng)選用耐低溫、耐壓強(qiáng)、低壓運(yùn)行的電氣控制設(shè)備，并定期調(diào)整葉片。安裝角和漿體整定值，以獲得風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的最佳性能。

1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是各風(fēng)力發(fā)電基站的核心機(jī)電設(shè)備，其性能和運(yùn)行維護(hù)直接影響風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。一般通過定期檢查和日常維護(hù)，發(fā)現(xiàn)故障，消除安全隱患，減少故障發(fā)生率，提高機(jī)組在線安全運(yùn)行時間，保證機(jī)組效率和質(zhì)量。風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見的故障有：傳動部件之間嚴(yán)重堵塞或摩擦;由于長期使用，緊固螺栓松動或螺栓剪切不均勻;液壓系統(tǒng)有泄漏;各種傳感器損壞或電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不敏感等。風(fēng)電機(jī)組安全管理和運(yùn)行維護(hù)的重點(diǎn)是定期維護(hù)和應(yīng)急故障排除。其中傳動部件間的潤滑卡殼、擰緊螺桿擰緊檢查、功能驗(yàn)證、液壓系統(tǒng)檢查、傳感器、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等都是定期維護(hù)的內(nèi)容。定期大修必須沒有任何手續(xù)，風(fēng)力渦輪機(jī)的每個部件都應(yīng)該仔細(xì)檢查，以確定是否發(fā)現(xiàn)了問題并及時更換或修理。故障應(yīng)急維修是指風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時，及時進(jìn)行現(xiàn)場檢查和處理。首先要觀察故障的表現(xiàn)形式，如電機(jī)抖動、液壓損失等，迅速判斷故障原因，停止維修，及時更換損壞部件。及時檢查和糾正電子控制系統(tǒng)的短路連接或端子松脫或環(huán)境受環(huán)境影響的情況。為了快速更換部件，易損件和消耗品應(yīng)存放在風(fēng)力發(fā)電基站或由維修人員攜帶。維修保養(yǎng)工作完成后，應(yīng)及時記錄故障點(diǎn)和解決方案，清理維修現(xiàn)場，確保設(shè)備的完好率，并為下次類似故障提供快速可靠的解決方案。

1.3變頻器運(yùn)行維護(hù)

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中采用變頻器作為電氣控制設(shè)備。其應(yīng)用原理為：當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時，變頻器由電網(wǎng)交流電變?yōu)橹绷麟妰Υ嬖诨倦娙葜校儆山涣麟姲l(fā)送到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子。逆變器常見故障包括過流故障、過載故障、過電壓故障和溫度故障。但由于逆變器的種類和形式較多，其故障編碼也不盡相同，解決方案也不盡相同。以溫度故障診斷為例，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)和冷卻風(fēng)扇不工作，冷卻循環(huán)泵不抑制，并有相應(yīng)的故障代碼，它可以確定設(shè)備關(guān)閉是由于過度的逆變器的溫度。解決方案：檢查冷卻風(fēng)機(jī)葉片是否損壞，電機(jī)電源是否欠壓;檢查冷卻循環(huán)泵電機(jī)及其密封性。檢查故障原因后，及時更換新的散熱器或電機(jī)，同時對電源進(jìn)行冗余處理。

2風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全管理

隨著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的不斷更新，設(shè)備的種類和類型也層出不窮。然而，風(fēng)力發(fā)電人員很難完全掌握。安全管理意識不強(qiáng)，維修技能較弱。為了提高和加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的安全管理，企業(yè)人員的專業(yè)技能和職業(yè)道德應(yīng)該改善，各種管理系統(tǒng)逐漸完善和工作經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該形成標(biāo)準(zhǔn)化的操作程序和操作指令，和設(shè)備文件管理和設(shè)備責(zé)任應(yīng)該實(shí)現(xiàn)人員管理制度建設(shè)。對于較為常見的故障或問題，可以組織專家進(jìn)行討論分析，制定一套快速、高效的解決方案，提高安全管理質(zhì)量和設(shè)備安全性能。

3 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)維管理工作中的相關(guān)注意事項(xiàng)

下面以風(fēng)力發(fā)電變壓器為例進(jìn)行分析。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)變壓器由于高濕度、高霉、高鹽霧腐蝕等惡劣環(huán)境，對變壓器的運(yùn)行會產(chǎn)生致命的影響，易使鋼構(gòu)件發(fā)生腐蝕和銹蝕。線圈的沉積、放電和模具痕跡出現(xiàn)在電纜的外層，影響變壓器的外觀、質(zhì)量和可靠性。

3.1頻發(fā)過電壓

海上風(fēng)電變壓器在運(yùn)行過程中經(jīng)常受到過電壓的影響，主要是運(yùn)行過電壓、短時過電壓、雷電過電壓和超快瞬態(tài)過電壓，使風(fēng)電變壓器運(yùn)行中最容易發(fā)生故障的是超快瞬態(tài)過電壓，其典型頻率為100kHz-50MHz。極快的瞬態(tài)過電壓引起絕緣擊穿。海上風(fēng)力發(fā)電變壓器考慮極快的瞬態(tài)過電壓。

3.2負(fù)載諧波電流

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中附加的非線性負(fù)載，如變頻器、發(fā)電機(jī)、斷路器等，在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生諧波。這些累積的諧波被不斷地重復(fù)和疊加，當(dāng)它不是基頻時，就會增加系統(tǒng)的峰值電壓和電流。除了發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波外，還有由PWM電壓源逆變器產(chǎn)生的破壞性諧波。風(fēng)電變壓器經(jīng)常受到非正弦負(fù)載電流和諧波的影響。諧波的危害是增大了變壓器的渦流損耗和雜散損耗。繞組導(dǎo)線的渦流和循環(huán)電流引起額外的加熱。這些熱量必須通過額外的冷卻裝置進(jìn)行處理，以避免絕緣過早老化和變壓器局部過熱失效。

3.3負(fù)載波動

風(fēng)速的變化意味著風(fēng)機(jī)必須在不斷變化的負(fù)荷下運(yùn)行，變壓器要經(jīng)歷頻繁的冷卻和加熱循環(huán)。風(fēng)力變壓器可以在局部風(fēng)力作用下從一個非常低的負(fù)荷多次循環(huán)到一個非常高的負(fù)荷。這個循環(huán)在結(jié)構(gòu)部件上產(chǎn)生反復(fù)的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，如繞組、閥體和夾具。持續(xù)的熱循環(huán)也會加速內(nèi)部和外部電氣連接元件的老化。頻繁的低負(fù)荷到高負(fù)荷循環(huán)的累積效應(yīng)使得海上風(fēng)電變壓器絕緣疲勞失效的風(fēng)險更高。

3.4頻繁機(jī)械振動

海上風(fēng)力發(fā)電變壓器的結(jié)構(gòu)也必須注重機(jī)械共振。大量案例表明，安裝在機(jī)艙或塔內(nèi)的變壓器被相當(dāng)數(shù)量的風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的振動損壞。當(dāng)風(fēng)荷載沖擊風(fēng)機(jī)葉片時，會引起變壓器劇烈振動。運(yùn)輸過程中的振動、短路和操作，如果繞組連接或引線接頭操作不當(dāng)，可能導(dǎo)致疲勞失效。

3.5三防處理

在設(shè)計(jì)海上風(fēng)力發(fā)電變壓器時，應(yīng)采取合理的措施，如盡量將部件的邊角圓角化，以提高部件的表面光潔度，減少不平整度;盡可能減少接縫，并在縫隙可能發(fā)生腐蝕的地方做密封涂層;采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)消除壓力，避免過度壓力;易損部件應(yīng)易于維修和更換。合理選擇相關(guān)材料，如耐蝕性強(qiáng)、不發(fā)霉等材料;確保不同的金屬相互絕緣，或?qū)⑾嗤慕饘俨牧襄冊诓煌牟牧仙?，使其電位一?涂敷件可選用耐腐蝕性較好的合金和不銹鋼。表面處理是三防技術(shù)的關(guān)鍵。對變壓器易腐蝕部位進(jìn)行電鍍、熱噴涂、三防漆等表面處理。

總之，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)。必須以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以設(shè)備安全管理和運(yùn)行維護(hù)為重點(diǎn)，以安全隱患快速診斷和排除為大修手段。同時，各種運(yùn)行說明書力求有效預(yù)防控制和快速解決，確保風(fēng)電設(shè)備在線安全運(yùn)行，提高風(fēng)電發(fā)電和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，為社會提供安全可靠的電力。

參考文獻(xiàn)

[1]潘露，高鵬飛，李笑怡，范磊，楊植民.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與箱式變壓器之間等電位連接研究[J].電氣時代，2019（08）

[2]吳紅菊，賀銀濤.海上風(fēng)電升壓變壓器散熱方式選擇[J].電工技術(shù)，2019（13）