風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修分析

孫瑞

摘要：近年來，在世界能源消費(fèi)和環(huán)境問題日益突出的背景下，中國在發(fā)展過程中大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，將綠色能源作為能源發(fā)展的重點(diǎn)。在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方面，近年來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)水平不斷提高，發(fā)展?jié)摿薮?。它是一種可再生能源技術(shù)，可以提供大量的電能。在我國未來的發(fā)展中，該技術(shù)有望在我國推廣應(yīng)用。然而，在中國，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)仍處于起步階段。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;電氣控制系統(tǒng);檢修;分析

1 風(fēng)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)檢修概述

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)可以看作是大腦和神經(jīng)，控制系統(tǒng)可以充分感知和控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，從而促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的實際運(yùn)行情況，該系統(tǒng)主要包括安全鏈模塊、模擬輸入模塊AI和PLC通信模塊、PLC主機(jī)等模塊。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，通信模塊按照一定的通信協(xié)議向主機(jī)發(fā)送信息指令，以保證必要時電力設(shè)備的高效運(yùn)行。

風(fēng)電機(jī)組安全環(huán)節(jié)是保證機(jī)組安全運(yùn)行的重要回路，主要由多個節(jié)點(diǎn)串聯(lián)而成。運(yùn)行中，當(dāng)某條線路發(fā)生故障時，安全環(huán)節(jié)發(fā)出緊急停機(jī)指令，風(fēng)電機(jī)組將立即停止工作，造成安全事故。從機(jī)組運(yùn)行邏輯來看，是安全鏈各環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系。

在運(yùn)行過程中，風(fēng)電機(jī)組發(fā)出故障報警，維修人員往往會對風(fēng)電機(jī)組的故障部位進(jìn)行針對性的檢查，但無法對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行系統(tǒng)的檢查。因為剛?cè)肼?，對風(fēng)電機(jī)組的電氣設(shè)備了解甚少，未能形成系統(tǒng)統(tǒng)一的認(rèn)識。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行中存在的故障問題

2.1 發(fā)電機(jī)葉片故障

葉片是整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要部件之一，起著非常重要的作用。葉片的優(yōu)劣直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量和基本性能。事實上，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片經(jīng)常出現(xiàn)故障。也就是說，發(fā)電機(jī)葉片的故障占全部故障原因的30%。

2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器運(yùn)行異常

變流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要組成部分，其功能是通過改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速來控制輸出電壓。其具體控制原理實際上是使變頻器的電壓幅值和頻率與電網(wǎng)一致。風(fēng)電變頻器異常運(yùn)行的原因可以從散熱不均勻來分析。目前變頻器的冷卻方式有兩種：風(fēng)冷和水冷。關(guān)鍵是轉(zhuǎn)爐房的散熱。柜內(nèi)溫度過高會影響內(nèi)部熱敏元件和電路的穩(wěn)定運(yùn)行，使變頻器無法正常工作。轉(zhuǎn)換器主要切斷通過斷路器的電流，實現(xiàn)短路保護(hù)功能。一旦變頻器不正常工作，就會影響其正常運(yùn)行。

2.3 發(fā)電機(jī)振動異常

振動是衡量線路質(zhì)量的重要指標(biāo)。機(jī)組振動過大會導(dǎo)致單機(jī)穩(wěn)定性下降，發(fā)電機(jī)軸斷裂，影響機(jī)組安全生產(chǎn)，降低機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)效益。因此，發(fā)電廠必須保持發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定振動。異常振動的主要原因是發(fā)電機(jī)的設(shè)計思想不符合電廠加工工藝的要求，或者發(fā)電機(jī)零件的質(zhì)量和精度不符合要求。自然也有可能是發(fā)電機(jī)負(fù)載過大，發(fā)電機(jī)振動異常。

3 風(fēng)電機(jī)組電氣和控制系統(tǒng)檢修的具體步驟

3.1 通訊檢查

PLC正常運(yùn)行后，需要進(jìn)行二次檢查，即檢查控制系統(tǒng)的通訊。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的通信出現(xiàn)故障時，不可能監(jiān)控所有內(nèi)部設(shè)備。通信模塊檢查主要是檢查模塊電源的實際動作，模塊之間的接線是否正確，通信信息的輸入是否正確等。

3.2 安全鏈檢查

如果確認(rèn)通信功能沒有故障，則需要檢查第三安全鏈路。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計原理，安全鏈電路控制著各機(jī)組的正常運(yùn)行。為了判斷安全鏈路是否正常，首先對安全鏈路模塊進(jìn)行測試。其次，檢查軟件安全鏈。如果安全鏈模塊出現(xiàn)故障，實際信息無法傳輸，后續(xù)檢查也無濟(jì)于事。檢查安全鏈接電路模塊和軟件，確保正常運(yùn)行。根據(jù)實際電路連接，逐一檢查電路中的各個安全節(jié)點(diǎn)，找出故障信息，檢查故障并修復(fù)。很多情況下，在傳輸過程中，安全鏈的信號受到信號的干擾，可能導(dǎo)致故障。

3.3 各分系統(tǒng)設(shè)備檢查

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的子系統(tǒng)主要包括螺旋槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。在實踐中，根據(jù)實際設(shè)計圖紙，應(yīng)排除此類設(shè)備的檢測。電路圖主要檢查控制電路和電源電路。其主要功能是檢測、控制和信息反饋，其中檢測功能由傳感器實現(xiàn)，對傳感器傳輸?shù)臏囟?、壓力、電流、電壓、功率等信息進(jìn)行處理，診斷設(shè)備的實際狀態(tài)。傳感器的電壓通常較低，但也有例外。由于實際檢測時測得的信號既是電流又是電壓，所以在檢定時要注意區(qū)分電流傳感器電路內(nèi)壓阻的實際情況。更換傳感器時，不要忽略變壓電阻。PLC發(fā)送的檢測信息和電器的啟停主要通過弱化控制接觸器的開關(guān)來實現(xiàn)。檢查時，不要忽視接觸器的驗證，如接觸器的觸點(diǎn)和電磁線圈的磁力。這也是檢查中最容易被忽視的環(huán)節(jié)。電路檢測包括輔助觸點(diǎn)、漏電保護(hù)、過流保護(hù)、接觸器檢測、進(jìn)一步過流和漏電等。一般是PLC將PLC信息輸入DI卡形成電路，通過斷開連接來判斷設(shè)備的實際工作狀態(tài)。在實際檢查中，為了保證設(shè)備的正確維護(hù)，為了保證設(shè)備的正確維護(hù)，需要提前檢查設(shè)備對地的絕緣狀態(tài)，以免維護(hù)時造成不必要的損失。

3.4 故障處理措施

3.4.1 發(fā)電機(jī)葉片故障的處理措施

由于發(fā)電機(jī)葉片故障，機(jī)組停機(jī)，發(fā)電機(jī)葉片得到快速診斷。要有效解決葉片故障，需要更換專用的風(fēng)電葉片，進(jìn)一步解決葉片故障。然而，風(fēng)能的經(jīng)濟(jì)成本將大大增加。

3.4.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器運(yùn)行異常的處理措施

發(fā)電機(jī)日常維護(hù)后，能及時發(fā)現(xiàn)變頻器運(yùn)行故障，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。風(fēng)機(jī)變頻器運(yùn)行不正常的主要原因是散熱不均勻，需要注意局部溫度過高，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行清洗、吹灰、噴油等維護(hù)工作。

3.4.2 發(fā)電機(jī)振動異常的處理措施

在風(fēng)力發(fā)電過程中，如果出現(xiàn)異常振動噪聲，其識別和消除不容忽視。輸變電設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)對溫度、振動進(jìn)行相應(yīng)檢查，防止出現(xiàn)問題，并及時處理故障，確保風(fēng)力發(fā)電正常運(yùn)行，滿足相應(yīng)要求。

4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組管理的有效措施

4.1 實施預(yù)防性維修

在電廠運(yùn)行過程中，預(yù)防性維護(hù)是非常必要的，應(yīng)作為機(jī)組維護(hù)管理的主要方式之一，并定期進(jìn)行。這種維護(hù)是指對機(jī)組進(jìn)行定期預(yù)防性檢查，及時發(fā)現(xiàn)部件損壞、設(shè)備故障等問題，并進(jìn)行調(diào)整和處理，避免機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，降低其發(fā)生頻率。但是，在執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)操作時，不允許過度維護(hù)。我們應(yīng)該仔細(xì)管理間隔，避免超負(fù)荷維護(hù)。只使用這種模式是不可能的。這種模式下，檢修周期短，檢修工作容易出現(xiàn)盲目性，難以充分發(fā)揮機(jī)組檢修的規(guī)范化管理作用。

4.2 分類管理發(fā)電機(jī)組設(shè)備

設(shè)備維修標(biāo)準(zhǔn)化是降低機(jī)組故障率、保證機(jī)組正常運(yùn)行的必要手段。不同類型的電站有不同的故障修復(fù)方法。電廠設(shè)備必須進(jìn)行分類管理，選擇科學(xué)合理的故障維修方法。例如，電廠規(guī)模小的，可以采用故障維修模式，降低機(jī)組維修成本，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。對于大型電廠，可以采用預(yù)防性維護(hù)和檢修的標(biāo)準(zhǔn)化管理模式，防止機(jī)組設(shè)備故障，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語

總之，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷技術(shù)也在不斷完善，為故障診斷和維修提供了更好的手段。風(fēng)力發(fā)電是一種綠色清潔能源，風(fēng)力發(fā)電機(jī)電控系統(tǒng)的維護(hù)是電力生產(chǎn)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。風(fēng)電場相關(guān)人員應(yīng)做好風(fēng)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的檢修工作，運(yùn)用科學(xué)有效的檢修技術(shù)，確保風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行，為社會生產(chǎn)生活提供穩(wěn)定的電能。

參考文獻(xiàn)

[1]常春永. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（06）：139-140.