風力發(fā)電設(shè)備安全管理與運行維護

烏云

摘要：風力發(fā)電設(shè)備是風力發(fā)電的基礎(chǔ)，必須以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，因為只有確保風力發(fā)電廠的電氣設(shè)備運行安全和穩(wěn)定才能夠更好地推動其可持續(xù)發(fā)展?；诖?，本文對風力發(fā)電設(shè)備安全運行現(xiàn)狀、風力發(fā)電設(shè)備安全運行影響因素以及風力發(fā)電設(shè)備安全管理與運行維護的措施進行了分析。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電設(shè)備;安全管理;運行維護

目前能源需求的緊張現(xiàn)象越來越明顯，所以，在世界范圍內(nèi)對新型能源探索和研究日益增多，旨在替代傳統(tǒng)能源，緩解當前能源緊張的情況。其中，我國是風力能源的大國，目前，對于風力能源的研究與轉(zhuǎn)化工作已經(jīng)在積極開展，風力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展迅猛，所以，將風力能源作為新型能源，已逐漸成為緩解能源緊張的關(guān)鍵途徑之一。

1 風力發(fā)電設(shè)備安全運行現(xiàn)狀

因風力發(fā)電環(huán)境多處于高原地區(qū)和沿海地區(qū)，其氣候特征和地理特點對風力發(fā)電設(shè)備安全運行的影響不可忽視。此外，風力發(fā)電基站為單一離散式、全線集控方式。風力發(fā)電設(shè)備安全管理和運行維護需克服復(fù)雜的地理位置、多變的氣候環(huán)境，這對風力發(fā)電設(shè)備和運行維護人員都是極大的考驗。風力發(fā)電設(shè)備的工作原理為，風輪將風能轉(zhuǎn)化為機械能，再由主軸、齒輪箱等傳動系統(tǒng)與發(fā)電機組連接，發(fā)電機組在機械能驅(qū)動下輸出電能。設(shè)備包括葉片、風輪、傳動裝置、對風裝置、發(fā)電機組、塔架以及高低壓控制柜等。極易出現(xiàn)問題的設(shè)備多與使用地理環(huán)境和氣候有極大關(guān)聯(lián)。例如，高原地區(qū)進入十月后多為風雪天氣，葉片和風輪存在冰凍現(xiàn)象，導致發(fā)電機組停機或不規(guī)律運轉(zhuǎn)，無法保證電能質(zhì)量，也會影響設(shè)備的使用壽命。風力發(fā)電設(shè)備管理運行維護工作執(zhí)行者和設(shè)備安全管理和運行維護人員，因知識儲備和技能水平限制，使得各類制度不夠全面。維護人員不能嚴格遵守規(guī)定進行操作，且不夠重視風力發(fā)電設(shè)備的管理和維護，缺乏對復(fù)雜工作環(huán)境的工作信心和積極性。特別在暴風雪環(huán)境下，風力發(fā)電設(shè)備需要及時維修時，人員不敢承擔維修工作，致使風力發(fā)電設(shè)備吊線而影響發(fā)電質(zhì)量。

2 風力發(fā)電設(shè)備安全運行影響因素分析

2.1 運行環(huán)境惡劣

在風力發(fā)電機組運行的過程中由于設(shè)備長期處于野外露天的環(huán)境，其工作環(huán)境非常得惡劣。同時風力資源并不是人為能夠控制的，因此在一些極端惡劣的天氣情況下，就會遇到機組承載超負荷的情況。風力發(fā)電機組的運行安全隨時可能會受到周圍環(huán)境的影響，為了確保發(fā)電機組的質(zhì)量，就需要加強對發(fā)電機組的科學實驗分析。通過對發(fā)電機組材料的耐高溫、耐低溫、耐腐蝕等性能進行合理的分析，檢測之后保證發(fā)電機組的使用壽命以及使用安全。

2.2 振動故障

振動故障是風力發(fā)電機常見故障之一，造成風力發(fā)電機異常振動的原因主要有3個。第一，風力發(fā)電機生產(chǎn)廠家資質(zhì)不過關(guān)，品控存在問題。在前期生產(chǎn)設(shè)計階段以及后期出廠品控階段，沒有嚴格把控設(shè)計以及品控兩大關(guān)，導致投入市場的風力發(fā)電機存在質(zhì)量問題。使得風力發(fā)電機投用后部分部件出現(xiàn)磨損，最終出現(xiàn)異常振動。第二，風力發(fā)電機運維工作不到位，缺乏嚴謹?shù)倪\維工作標準。運維工作人員維護能力不足，在維護工作中不能全面有效發(fā)現(xiàn)故障問題，維修工作操作不規(guī)范等。第三，風力發(fā)電機長期使用后，沒有定期更換構(gòu)件、零件，造成磨損。

3 風力發(fā)電設(shè)備安全管理與運行維護的措施

3.1 風力發(fā)電機運行維護

風電機組是各風電基地站最核心的機電設(shè)備。它的性能和運行維護直接影響到風力發(fā)電的電能質(zhì)量和經(jīng)濟效益。一般情況下，通過定期維護和日常維護，查找故障，消除安全隱患，降低故障發(fā)生率，提高在線安全運行時間，保證風電機組的工作效率和發(fā)電質(zhì)量。

風電機組常見故障有：傳動部件間嚴重卡阻或摩擦;長期運行固定螺栓緊固松動或螺栓剪切不均勻;液壓系統(tǒng)泄漏;各種傳感器損壞或電動執(zhí)行機構(gòu)不靈敏等。

風電機組的安全管理和運行維護主要集中在定期維護和故障排除上。其中，傳動部件間的潤滑和卡澀、固定螺釘?shù)木o固檢查、功能驗證、液壓系統(tǒng)檢查、傳感器和電動執(zhí)行機構(gòu)等均包含在定期維護中。定期維修不應(yīng)流于形式。對風機各部件進行認真檢查和判斷，發(fā)現(xiàn)問題及時更換或修理。故障應(yīng)急維修是指在風機運行出現(xiàn)故障時，及時進行現(xiàn)場故障排除。首先，觀察故障表現(xiàn)，如電機抖動、液壓損失等，迅速初步確定故障原因，停機檢修，及時更換損壞部件，及時檢查和糾正電路接線短路或接線端子松動或電控系統(tǒng)受環(huán)境影響的情況。為了快速更換零部件，易損易耗件應(yīng)存放在風力發(fā)電基地站或由維修人員攜帶。檢修工作結(jié)束后，應(yīng)及時記錄故障點和解決方法，清理檢修現(xiàn)場，確保設(shè)備完好率，為下次類似故障提供快速可靠的解決方案。

3.2 接地線安裝

在安裝電氣設(shè)備的過程中，接地線的主要目的就是可以避免設(shè)備維修工作人員在斷電操作中出現(xiàn)安全事故。因此，最關(guān)鍵的就是把接地線安置于設(shè)備有可能來電或者是可能外泄的位置。另外，在開展接地線安裝與拆卸操作的過程中，需要重視接地端鏈接與操作順序，應(yīng)該在安裝過程中首先裝設(shè)接地端，而在拆裝的時候則需要對導體端進行操作，一定要根據(jù)以上順序進行，否則就會導致嚴重的后果。與此同時，安裝時不應(yīng)該走錯間隔，這樣就能夠避免誤碰隔離情況的發(fā)生。但是，值得注意的是，需要在關(guān)鍵場所懸掛標識牌，否則會出現(xiàn)嚴重的安全問題。詳細地講，就是要在停電設(shè)備表面標志出安全距離，并且設(shè)立臨時遮攔屏障，并明確其與帶電設(shè)備距離的最小安全數(shù)值。

3.3 變頻器運行維護

變頻器作為風力發(fā)電設(shè)備中的電控設(shè)備，應(yīng)用原理為：當風輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時，變頻器從電網(wǎng)交流電變成直流電存儲到基站電容，再轉(zhuǎn)變成交流電送至發(fā)動機轉(zhuǎn)子;反之，亦然。它的應(yīng)用優(yōu)勢是可變槳調(diào)節(jié)，優(yōu)化電能。常見變頻器故障包括過電流故障、過載故障、過壓故障以及溫度故障等，但因變頻器種類和形式較多，其故障代碼不一，解決措施不一。維修人員若掌握不熟悉，將導致變頻器故障排除時間長，影響風力發(fā)電機組的運行質(zhì)量。以溫度故障排查為例，當風力發(fā)電機并網(wǎng)出現(xiàn)冷卻風扇不工作、冷卻循環(huán)泵不打壓、有對應(yīng)的故障代碼時，可判定是因變頻器溫度過高導致設(shè)備停機。解決措施：（1）排查冷卻風扇風葉是否損壞和電機電源是否有欠壓現(xiàn)象;（2）檢查冷卻循環(huán)泵電機及其密封性。一般冷卻液散熱片損壞，冷卻電機無電源輸入，或電機內(nèi)損壞情況較多。排查故障原因后，及時更換新的散熱片或電機，同時對供電電源做冗余處理。

3.4 建立健全電氣設(shè)備運行管理制度

在風力發(fā)電廠中需要積極地建立健全與安全生產(chǎn)相關(guān)的規(guī)章和制度，進而為其高效運行提供有力保障。因此，風力發(fā)電廠需要積極地開展制度建設(shè)的工作，對各操作規(guī)程予以詳細的規(guī)定，保證工作人員能夠有據(jù)可查。而在規(guī)章制度的約束之下，所有的工作人員都能夠按照操作步驟來開展工作，確保所有電氣設(shè)備金屬外殼接地，具備完整保護裝置等等。而對于較高的電氣設(shè)施，則應(yīng)該安裝避雷裝置，一旦出現(xiàn)電力故障，應(yīng)該停電再對其進行修理，盡可能地縮小停電的范圍。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國風電起步晚，技術(shù)發(fā)展速度快，行業(yè)缺乏相關(guān)標準，這勢必給運維帶來一定壓力，隨著我國風電裝機數(shù)量超過十萬臺，運行規(guī)模的增長，未提高風力發(fā)電設(shè)備運行水平還需要做好日常維護、風險排查、檢修管理等工作。

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