風力發(fā)電機組的故障及維護策略

郭興俊

摘要：風力發(fā)電機是風電場穩(wěn)定運行不可缺少的設(shè)備。為保證風力發(fā)電機運行的安全性與穩(wěn)定性，做好風力發(fā)電機定期維護工作非常必要。闡述目前風力發(fā)電機主要運行故障以及維護工作中的不足之處，提出風力發(fā)電機維護工作開展的具體策略，建立完善的風力發(fā)電機維護體系，保證風電場工作穩(wěn)定開展。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電機;風電場;維護

引言

近年來，中國風電場的數(shù)量逐漸增加。風力發(fā)電機組是關(guān)系到風電場生產(chǎn)率和效率的重要設(shè)備。如果不能及時有效地解決風電機組存在的問題，不僅是巨大的損失，也是風電場巨大的安全隱患。因此，目前風電場逐步重視風電機組的運行維護，初步建立了風電機組的運行維護體系，定期開展風電機組的線路維護、程序測試、儀表調(diào)試等維護工作?？傮w而言，風力渦輪機的運行和維護已初步成為一個系統(tǒng)，并發(fā)揮著明顯的作用。然而，從當?shù)氐慕嵌葋砜矗L力渦輪機的運行和維護還不成熟。例如，風電機組的故障維修不全面，不能及時有效地解決故障等問題，給風電機組的運行帶來巨大的安全隱患，嚴重影響風電場的工作效率。

1風電機組故障特征

風力渦輪機的使用壽命一般為20～25年。大多數(shù)風力渦輪機安裝在草原和牧區(qū)、高原地區(qū)、沿海島嶼、山區(qū)和其他地區(qū)。這些地區(qū)的自然環(huán)境非常惡劣。風電機組長期在粉塵、低溫、冰雪、雷電、風暴等惡劣環(huán)境中工作，負荷和風速對其的影響使機組的實際工況極其復(fù)雜，在實際使用壽命內(nèi)容易造成風電機組相關(guān)部件的損壞和故障。小的風機故障導(dǎo)致風機停機，失去風電場發(fā)電能力;大型故障會損壞大型部件（如發(fā)電機、齒輪箱、軸承、葉片等）。

一旦大型部件損壞，大型部件的更換、運輸、吊裝和長期停機將給風機制造商和風電場造成巨大損失。由于風電機組高度一般在70～90m之間，機組內(nèi)有大量的機電部件、油脂等化學藥劑。大規(guī)模故障甚至可能導(dǎo)致火災(zāi)、觸電、機械傷害和人員墜落等人身傷害，甚至死亡。

如果風電機組經(jīng)常出現(xiàn)故障，不僅會增加維護工作量，而且最嚴重的是機組在達到使用壽命前就會報廢。風電場機組的分布范圍通常較大，一旦發(fā)生故障不容易及時發(fā)現(xiàn)，維護也很困難，這將增加維護成本。

為了提高風電機組的可靠性和安全性，應(yīng)盡可能降低機組故障的發(fā)生率。我們應(yīng)該對機組故障的基本情況、發(fā)展趨勢、風力發(fā)電系統(tǒng)及其主要問題進行全面研究，找出潛在規(guī)律，采取有效措施減少或預(yù)防故障的發(fā)生。

2風力發(fā)電機維護工作現(xiàn)狀分析

2.1運行維護體系不完善，運維工作混亂無秩序

（1）多數(shù)風電場沒有標準化的風力發(fā)電機運行維護制度，相關(guān)運行維護工作人員無法根據(jù)有效的制度，規(guī)范化開展運維工作，風力發(fā)電機出現(xiàn)故障時，無法及時發(fā)現(xiàn)并得到有效解決。

（2）運行維護工作秩序混亂，風力發(fā)電機運維工作人員開展運行維護工作時，流程不明，秩序混亂，缺乏完善的工作記錄，后期也沒有相應(yīng)監(jiān)管措施，導(dǎo)致部分構(gòu)件運行維護工作重復(fù)進行，部分構(gòu)件完全沒有開展相關(guān)維護工作，嚴重影響效率。

（3）風電場管理層觀念不足，在日常工作中對風力發(fā)電機的運行維護工作缺乏足夠重視，更加側(cè)重于生產(chǎn)活動。

2.2運行維護工作人員專業(yè)性不足

（1）意識不足。沒有重視運維工作，在工作過程中運維操作不規(guī)范，部分工作人員甚至態(tài)度不端，很多存在故障的風力發(fā)電機部件沒有及時檢修，增加后期使用危險性。

（2）專業(yè)能力不足。風力發(fā)電機運行較為復(fù)雜，其維修養(yǎng)護工作極其考驗運行維護人員的技術(shù)水平，以便能夠“穩(wěn)準狠”地發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電機的部件故障，分析故障原因，制定對應(yīng)的合理維修策略。但是，部分從事風力發(fā)電機運行維護工作的人員專業(yè)水平不足，不能及時發(fā)現(xiàn)風力發(fā)電機的故障，不能找到故障原因，更不能提出對應(yīng)解決策略。例如，線路老化、變壓器故障的檢修以及養(yǎng)護工作，一些水平不足的運行維護人員不能有效解決，影響后期使用，增加風力發(fā)電機運行安全隱患。另外，風力發(fā)電機的故障檢測與維修工作除了需要高超的技術(shù)能力之外，還需要嚴謹態(tài)度，即多次細致規(guī)范化檢測以及結(jié)果分析對比，才能提高故障維修效率。部分高技術(shù)水平的運行工作人員缺乏嚴謹工作態(tài)度，也是風力發(fā)電機出現(xiàn)安全風險的原因之一。

3風力發(fā)電機組維護策略

目前大多風電場還是采用故障事后檢修的維護方式。故障事后檢修是指風電機組在發(fā)生故障或其他失效后進行的檢查、隔離和修理等非計劃的維護方式。該維護方式修理過程中一般需更換較多零部件，由于故障突發(fā)，事先準備不足，需更換的零部件不一定有備件，因此而產(chǎn)生的備件運輸費用和運輸時間，更換損壞的零部件可能需要使用的專用吊裝設(shè)備，都會耗費大量的時間和較高的成本，直接影響風電場的發(fā)電量和經(jīng)濟效益。

3.1定期維護基礎(chǔ)計劃

大部分的風電場定期維護策略，是依據(jù)機組制造商提供的維護清單制定機組定期維護計劃，該維護計劃是機組維護的基礎(chǔ)維護。風電場工作人員按照維護計劃規(guī)定的維護周期完成所有要求的維護項目，將風電機組的故障和損壞減小到最少。維護工作內(nèi)容主要包括葉輪、發(fā)電機、塔架、機艙、控制系統(tǒng)、軸承、液壓潤滑系統(tǒng)和在線振動監(jiān)測系統(tǒng)等的維護。

3.2定期維護計劃定制化設(shè)計

目前90%的風電場是根據(jù)機組制造商提供的維護清單制定機組定期維護計劃，但機組制造商維護標準缺乏針對性，定期維護工作時間長，人力、物力投入大，由于機組工況不均衡，經(jīng)常出現(xiàn)過度維護或欠維護的情況，造成人員浪費和發(fā)電量的損失。

4結(jié)語

作為新興產(chǎn)業(yè)其建成后能否可靠運行，并持續(xù)良好健康的發(fā)展取決于海上風電場后期運行維護管理的水平。就定期檢修、狀態(tài)檢修、故障檢修及技術(shù)改造4種檢修模式在海上風電機組管理中各自發(fā)揮的作用和重要性占比進行分析;定期檢修是風電機組長期可靠運行的基礎(chǔ)性保障，狀態(tài)檢修是預(yù)判問題病提前解決的維護方法最優(yōu)解，故障檢修是問題出現(xiàn)后的最終補救措施，是堵漏的最后一道防火墻，技術(shù)改造提升部件和系統(tǒng)可靠性是解決問題降低維護頻率的根本。

參考文獻

[1]CNCA/CTS0004—2014，風電機組質(zhì)量保證期驗收技術(shù)規(guī)范[S].

[2]楊校生.風力發(fā)電技術(shù)與風電場工程[M].北京：化學工業(yè)出版社.