風力發(fā)電機組的故障處理和運維措施

趙永剛

摘要：電力產(chǎn)業(yè)在國家經(jīng)濟建設(shè)中，一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。近年來，全社會的用電需求在不斷的增加，電力系統(tǒng)的運行規(guī)模也在日益擴大，風力發(fā)電在其中做出的貢獻不容小窺，與此同時，關(guān)于風力發(fā)電方面也存在很多問題，很多風力發(fā)電機組在使用過程中比較容易出現(xiàn)各種故障，影響著電力系統(tǒng)整體的工作情況。因此，對于風力發(fā)電機組常出現(xiàn)的故障進行及時有效處理顯得尤為重要。本文以華銳SL1500/77機型為例，對發(fā)電機組容易出現(xiàn)的故障提出針對性的解決方法，并對未來風力發(fā)電機組的運維管理工作提供有效措施，為風力發(fā)電機組穩(wěn)定運行提供參考。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機組;華銳SL1500/77;故障;運維措施

1.前言

電力產(chǎn)業(yè)快速平穩(wěn)發(fā)展代表著國民經(jīng)濟的良好發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻，但是電力產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時也帶來一些能源危機問題，發(fā)展綠色能源已然成為電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律，風力發(fā)電作為綠色能源之一，成為電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的重要一環(huán)，但風力發(fā)電機組的頻繁使用造成機組故障頻發(fā)，頻繁的維修直接造成了嚴重的經(jīng)濟損失，為降低維護成本、減少運行危險、提升發(fā)電效益，強化風力發(fā)電機組的運維工作勢在必行。

2風機故障

2.1葉片故障

葉片是風電機組捕獲風能的最主要部分，其性能的好壞將會直接影響著風電機組整體的質(zhì)量、效率等。近年來，風電機組的功率逐漸增長，葉片的形狀和重量也隨之增加，由于葉片長期處于裸露狀態(tài)，暴露于空氣中，易受到雨雪的影響與破壞，再加上長時間不停的運轉(zhuǎn)，均是造成葉片故障的潛在影響因素。長此以往，葉片容易發(fā)生一些故障：因為葉片表面受到污染導(dǎo)致葉片表面的粗糙度較高;因為受到雷擊等天氣因素的影響而使葉片表面出現(xiàn)些許裂痕，雨水、蒸汽等會通過裂痕滲入到葉片內(nèi)部;因為葉片變形等存在的一些狀況導(dǎo)致了葉片動力學(xué)系統(tǒng)上的葉片不平衡等。如果葉片出現(xiàn)故障問題，那么轉(zhuǎn)子葉片就會產(chǎn)生不均衡受力，會直接傳導(dǎo)到機艙位置，使機艙處于不同程度的顫動狀態(tài)，這必然會波及到整個風電機組的正常運轉(zhuǎn)。如果故障沒能得到及時有效的解決，最終甚至?xí)斐扇~片斷裂情況的產(chǎn)生。對于葉片裂痕的檢測通常情況下采用的電位法、復(fù)型法等，但是這些常規(guī)方法的操作存在一定的難度，且精準程度不是十分精確，比較先進方法就是聲發(fā)射檢測，原理是通過聲發(fā)射信號進行數(shù)據(jù)分析，從而了解判定變形或裂紋所在位置。

2.2齒輪箱故障

齒輪箱位于機組艙內(nèi)，作為機組主軸與發(fā)電機的連接處，其作用是把主軸低速向高速運轉(zhuǎn)，從而達到機組工作要求，齒輪箱同樣也是風電機組安全、平穩(wěn)運行的關(guān)鍵。隨著風電技術(shù)的不斷進步，風電機組的系統(tǒng)規(guī)模也在日益增加，對于各設(shè)備部件的要求也隨之增高，齒輪箱也不例外。當前工作條件下，齒輪箱所處的環(huán)境條件較差，受力的情況也較為復(fù)雜，經(jīng)常受交變應(yīng)力等其他壓力的影響，長期的工作運行，易導(dǎo)致齒輪磨損、斷齒等問題的出現(xiàn)。隨著工作時間的增長，再加上大型機組的工作運轉(zhuǎn)，齒輪箱出現(xiàn)故障的頻率也會越來越高。齒輪箱出現(xiàn)故障以后，不僅花費的是維修設(shè)備所用的費用，更重要的是機組停運所造成的的經(jīng)濟損失，因此，預(yù)防與排除齒輪箱故障顯得尤為重要。通常情況下采用的維護方法是定期對旋轉(zhuǎn)部件進行更換、添加潤換油，禁止風機缺油現(xiàn)象的出現(xiàn);要不定期的清潔齒輪表面以及齒輪箱內(nèi)部的塵土、污垢等，使齒輪箱內(nèi)外干凈清潔，保持其工作在良好整潔的工作條件下，從而保障風機平穩(wěn)、高效運轉(zhuǎn)。

2.3電機故障

發(fā)電機作為風電機組最核心的部分，其原理是將機械能轉(zhuǎn)換成電能，從而產(chǎn)生清潔能源。風電機組通常工作在大風、沙塵的條件下，經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)電機溫度過高，線路短路或斷路等電氣故障，出現(xiàn)軸承過熱、磨損等機械故障?？梢酝ㄟ^對電流、溫度等因素的數(shù)據(jù)分析，進行對發(fā)電機故障的監(jiān)測，對于發(fā)電機的維護應(yīng)該定期清理、及時更換破損部件，檢查風扇及通風、降低機組載荷等。

3運維管理措施

3.1制定運維計劃

風力發(fā)電機組的運維工作復(fù)雜多變，大部分風電場所處地區(qū)偏遠，環(huán)境惡劣，給運維工帶來了一定的難度。因此，根據(jù)風場具體情況制定有效的運維計劃顯得十分重要。運維計劃包括對維護人員的要求、對操作內(nèi)容的要求、對工作環(huán)境的要求以及維護周期等相關(guān)內(nèi)容的要求，這些內(nèi)容都需要做出詳盡的計劃。關(guān)于維護人員，要求必須具備專業(yè)的資格從業(yè)證書，掌握電力運維工作的專業(yè)知識，接受過專業(yè)的風電技術(shù)培訓(xùn)，了解潛在的危險及預(yù)防措施，在進入風力發(fā)電機組工作之前必須佩戴安全帽、防護服等安全裝備;關(guān)于工作環(huán)境，要檢測當時具體的溫度狀況、風速等;對于維護周期，華銳SL1500/77機型在機組投運之日起開始計算，2000小時后進行第一次整體的設(shè)備維護，4000小時為一個維護周期。華銳SL1500/77機型運維工作的主要內(nèi)容是塔筒部分、機艙內(nèi)附件的檢查、發(fā)電機的檢查、機艙電池柜的檢查、偏航檢查、輪轂檢查以及安全鏈的檢查等。計劃要始終以“安全第一，預(yù)防為主”為主要原則，將安全生產(chǎn)貫穿到整體計劃中，為風力發(fā)電機組的運維管理工作奠定良好基礎(chǔ)。

3.2開展有針對性的運維計劃

當前，大部分風電場的發(fā)電機組維護工作都是按照制造商提供的維護計劃來開展的，這就缺乏一定的針對性，無法根據(jù)每個電廠的具體情況來提供有針對性解決策略，就會經(jīng)常發(fā)生維護欠缺的現(xiàn)象，造成了資源的浪費。由于每個發(fā)電廠所處的地理位置的不同，造成了其周邊環(huán)境、也會有一定的差距，溫度、濕度、風向變化等因素都會有所不同，因此，不能完全按照相同的方案計劃來開展發(fā)電機組運維工作，應(yīng)該根據(jù)每個風力發(fā)電廠的不同情況來制定運維計劃，要考慮到不同的使用環(huán)境，不同的機組故障，不同系統(tǒng)的工作強度等具體情況。運維人員應(yīng)該根據(jù)每個風電廠的實際情況、風力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)的實際情況制定不同的維護范圍、維護標準和維護方法，可以具體到為每個風力發(fā)電機組制定不同的檢測項目，“因地制宜”來開展風電機組的運維工作。

3.3基于大數(shù)據(jù)分析診斷故障

雖然風電機組的系統(tǒng)極其復(fù)雜，但如果機組一旦出現(xiàn)故障必然會有一定的信號征兆，因此對于故障的前期征兆我們可以運用大數(shù)據(jù)對其進行分析診斷，找尋出一定的分布規(guī)律，更加有利于風電機組運維工作的開展。對于機組出現(xiàn)的復(fù)雜的故障可以進行逐步的分解，對分解的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，進一步分析出故障發(fā)生的機理，將復(fù)雜問題簡單化。基于大數(shù)據(jù)的分析診斷故障，首先應(yīng)該做的是將故障進行科學(xué)分類，分成多個子系統(tǒng)，如發(fā)電機、塔筒、剎車系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)等，其次用適宜的分析方法（故障數(shù)分析法、后果分析法等）對各子系統(tǒng)進行分析，最后形成故障子系統(tǒng)的結(jié)果分析表，表中列出各子系統(tǒng)對發(fā)電機組的故障影響等內(nèi)容，分析存在的故障模式類型、產(chǎn)生的原因及故障的影響等，并提出有針對性的解決措施與方案。對于機組故障基于大數(shù)據(jù)進行分析診斷，可減輕人工運維管理、優(yōu)化運維措施，從而可以更加高效的開展發(fā)電機組的運維管理工作。

3.4物聯(lián)網(wǎng)在運維管理中的應(yīng)用

在發(fā)電機組進入正常的工作運轉(zhuǎn)狀態(tài)后，物聯(lián)網(wǎng)就可以應(yīng)用到運維管理工作中。整個系統(tǒng)按功能可分成服務(wù)端與客戶端兩方面。服務(wù)端顧名思義就是要進行機組設(shè)備和機組任務(wù)的管理工作，通常情況下機組設(shè)備的管理工作是由管理人員來操作的，需要管理的對象則是風力發(fā)電機以及機組的其他零部件，具體的工作內(nèi)容為風力發(fā)電機以及其他零部件的基本信息（名稱等）的錄入、刪除、檢查、更換等。機組任務(wù)的管理則是由檢修人員來操作，具體的工作內(nèi)容是任務(wù)信息的增加、刪除、更改等，同時還可以指定具體的運維工作人員?？蛻舳说墓ぷ鲀?nèi)容是檢修工作人員通過掃描任務(wù)條碼上的任務(wù)信息來完成具體的任務(wù)要求，并通過手持端操作上傳任務(wù)完成的具體情況，任務(wù)的界面如圖1所示。由于發(fā)電機運維工作的復(fù)雜特殊性，通常情況下一個任務(wù)就會需要檢修的工作人員對多個部件進行檢修，檢修人員應(yīng)將所有的部件進行檢查完畢后，統(tǒng)一將完成情況進行上傳，這個時候需要服務(wù)端的管理人員對已經(jīng)完成的任務(wù)進行審查確認，未完成的任務(wù)則需要擇期安排運維人員進行檢查維護。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到風力發(fā)電機的運維管理工作中，可以使運維管理工作整體更加高效、快捷，減少人力物力的消耗。

3.5提升維護人員的綜合素質(zhì)

除了文中上述介紹的多種維護措施以外，對于維護人員也要開展不定期的培訓(xùn)工作，以便提升維護人員的綜合素質(zhì)，具體包括工作內(nèi)容、工作性質(zhì)等方面崗前培訓(xùn)，關(guān)于風力發(fā)電機組設(shè)備的一些原理、操作規(guī)程等方面的知識培訓(xùn)，運維工作后期的故障處理等方面的專項培訓(xùn)等。

4結(jié)語

風力發(fā)電機組設(shè)備高效平穩(wěn)運行是保障風力發(fā)電關(guān)鍵，有效的維護措施是保證風力發(fā)電機組正常發(fā)電的前提條件，因此，我們應(yīng)該以降低維修成本、保持發(fā)電機組的穩(wěn)定性、提高發(fā)電效率為目的，制定出有針對性計劃策略、利用大數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測、應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進行運維管理、對維護人員進行規(guī)范培訓(xùn)，根據(jù)這些措施制定出合理有效的維護方案，以強化風力發(fā)電機組的運維工作，為風力發(fā)電提供保障，為綠色能源的長期、穩(wěn)定供應(yīng)奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻

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