風(fēng)電機組的日常檢修維護(hù)與故障處理淺析

郭銳

（新疆龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

前言：自2019 年開始，百萬千瓦級風(fēng)電場陸續(xù)開建，陸上風(fēng)進(jìn)入4.0 時代。風(fēng)電場的日常維護(hù)工作和檢修工作便顯得愈發(fā)重要。只有對風(fēng)電機組進(jìn)行了深度的維護(hù)和檢修，才能夠使工作人員掌握風(fēng)電場的運行狀況，了解到機組中各個零部件的運行時存在的問題。從而擬定出相對完善的機組維護(hù)計劃。本文分析了風(fēng)電場機組的一些常見故障和診斷方法，并且針對常見故障提出了一定的處理策略。

一、風(fēng)電機組的常見故障及其診斷方法

（一）主控系統(tǒng)故障

在風(fēng)電機組的日常維護(hù)工作中，工作人員需要將風(fēng)電機組的一些常見故障進(jìn)行分類、分析和比較，并且通過對故障的診斷工作來判斷其出現(xiàn)故障的原因，再執(zhí)行修復(fù)。并且需要最大限度上地減少發(fā)生安全事故的可能性，以此來取得減少機組維護(hù)成本的作用[1]。主控系統(tǒng)是風(fēng)電機組內(nèi)部最為重要的系統(tǒng)，一旦發(fā)生故障會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，輕則報出故障重則引起機組不安全事件的發(fā)生，作用在對風(fēng)電機組做日常巡查的時候需要著重檢查風(fēng)電機組的主控系統(tǒng)。目前較為常見的主控系統(tǒng)多為PLC模塊化設(shè)計，并且采用背板總線的連接方式。這類電子器件的常見故障分為內(nèi)部故障和外部故障。當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)主系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)部故障之后，可以采取刷新相關(guān)程序或者直接更換相關(guān)軟件的方法來對其進(jìn)行處理。對于外部故障，則可以觀察監(jiān)控中的報警代碼，進(jìn)行快速定位故障點并且完成處理。

（二）齒輪箱常見故障

齒輪箱存在于機艙內(nèi)部，用于將主軸輸出的低轉(zhuǎn)速高扭矩轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速低扭矩輸入至發(fā)電機。由于齒輪箱自身的組成結(jié)構(gòu)和受力結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，當(dāng)風(fēng)電機組處于不同的運行模式的時候，則較為容易產(chǎn)生失效情況，導(dǎo)致齒輪箱的正常使用受到影響。所以對齒輪箱中經(jīng)常出現(xiàn)的故障情況進(jìn)行分析可以看出，該位置的故障情況主要分為齒輪故障和軸承故障兩種形式。需要工作人員在進(jìn)行故障處理及修復(fù)時結(jié)合現(xiàn)場實際情況來進(jìn)行處理。由于箱體軸承在整個風(fēng)電機組系統(tǒng)運行中起到了重要作用，所以一旦發(fā)生故障就會導(dǎo)致較為嚴(yán)重的后果，對齒輪箱造成巨大破壞乃至于影響機組整體安全。所以需要在齒輪箱正常工作的時候以振動監(jiān)測的方法來對齒輪箱的運行情況進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在問題需要及時進(jìn)行處理。除此之外，也要加強日常檢測工作。在檢測齒輪箱是否能正常工作的同時工作人員還需要對齒輪箱潤滑管路等零件進(jìn)行密閉性檢查，一旦發(fā)現(xiàn)漏油的情況則需要及時處理。在完成檢測工作之外，還要對其進(jìn)行日常保養(yǎng)。

（三）變槳系統(tǒng)常見故障

變槳系統(tǒng)也是風(fēng)力發(fā)電機中的一個重要系統(tǒng)，它根據(jù)風(fēng)速的大小控制調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機的槳矩角，從而最大限度地使風(fēng)力機工作在最佳功率狀態(tài)。并且變槳系統(tǒng)的存在也能夠起到保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機組安全性的重要作用，例如在一些極端天氣中，主控系統(tǒng)可以命令風(fēng)力發(fā)電機通過收槳減少對風(fēng)功率吸收，以此來保障風(fēng)電機能夠安全運行。所以一旦風(fēng)力發(fā)電機的變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會造成風(fēng)力發(fā)電機無法正常運行。由于變槳系統(tǒng)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有較多的零件，所以故障率也較高。需要工作人員在完成日常維護(hù)工作的時候仔細(xì)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)故障及隱患情況則需要進(jìn)行及時處理。變槳系統(tǒng)的故障主要分為兩種情況，第一種是電氣故障[2]。在進(jìn)行維護(hù)的時候需要對風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)進(jìn)行測試，如手動變槳測試、急停收槳測試等。第二種主要故障為機械故障，即風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)內(nèi)部的機械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了故障。工作人員在進(jìn)行維護(hù)檢查的時候需要對內(nèi)部零件進(jìn)行著重檢查，從而最大程度上地避免風(fēng)力發(fā)電機的變槳系統(tǒng)出現(xiàn)故障，保護(hù)風(fēng)電機組的日常運行安全。

（四）發(fā)電機常見故障

發(fā)電機屬于風(fēng)力發(fā)電機組內(nèi)部的核心組件，主要作用就是機械能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，持續(xù)向電力系統(tǒng)輸送電力。近年來，我國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)快速發(fā)展，常見發(fā)電機的尺寸不斷擴(kuò)大，其容量也在不斷提升，大容量的風(fēng)力發(fā)電機組會對發(fā)電機的正常使用、維護(hù)提出更高的要求，需要工作人員在完成日常的維護(hù)和檢修工作時著重對發(fā)電機進(jìn)行保養(yǎng)，以減少其發(fā)生故障的概率。發(fā)電機系統(tǒng)在運行時往往會由于不同工況環(huán)境和電磁條件的影響而發(fā)生故障，工作人員在進(jìn)行檢修時需要根據(jù)具體原因具體分析，選擇最合適的檢修方法來對發(fā)電機進(jìn)行檢修工作。常見的幾種故障類型為發(fā)電機震動過大、軸承過熱、絕緣損壞等。一般來說，在對發(fā)電機系統(tǒng)進(jìn)行診斷的時候，需要根據(jù)當(dāng)前發(fā)電機出現(xiàn)的故障特征，從電流信號和輸出功率、溫度等角度來完成分析的任務(wù)，以此來較為科學(xué)地完成發(fā)電機的故障診斷內(nèi)容。在判明了發(fā)電機系統(tǒng)的具體故障情況之后，工作人員需要采取有效方法來及時進(jìn)行修理。除此之外，還需要定期做好維護(hù)工作，從而延長發(fā)電機使用壽命。

（五）葉片常見故障處理方法

葉片是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)吸收風(fēng)能，并且將其轉(zhuǎn)化為機械能的一種主要部件。我國的風(fēng)力發(fā)電機葉片常用材料為玻璃纖維增強的復(fù)合材料，具有強度較高且成本較低的優(yōu)點。但是由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的葉片長期在復(fù)雜力學(xué)和環(huán)境下運行，并且不同的天氣狀況也會導(dǎo)致葉片被腐蝕，長此以往會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的葉片出現(xiàn)疲勞裂紋、甚至折斷的情況。隨著我國風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用面積不斷擴(kuò)大，葉片規(guī)格也在不斷提升，一旦在系統(tǒng)運行中發(fā)生葉片斷裂的情況，會對整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)造成極為嚴(yán)重的傷害，威脅到風(fēng)電機組的安全。所以工作人員在完成日常維護(hù)與巡查的工作時需要注意觀察葉片狀況，一旦發(fā)現(xiàn)葉片出現(xiàn)異常需要進(jìn)行處理。一般常見的幾種檢測方法有目視檢查、內(nèi)窺機器人檢查、無人機檢查和超聲檢查。目視檢查和無人機較為常見，通過表面檢查和吊籃上對葉片使用專用工具敲擊檢查能夠較為直觀地發(fā)現(xiàn)葉片內(nèi)部以及表面的故障，能夠較為方便和快捷地發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組葉片中存在的缺陷和問題，從而及時處理，最大限度上地保障設(shè)備的可靠性和安全性。

二、風(fēng)電機組日常檢修和故障處理的方法

（一）選擇合理檢修方式

檢修方式的選擇能夠?qū)︼L(fēng)電機組故障情況的處理效率產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，所以檢修人員在發(fā)現(xiàn)風(fēng)電機組存在運行故障的時候需要結(jié)合具體情況，選擇合理的檢修方式。在進(jìn)行檢修之前，工作人員可以按照常見故障類型對風(fēng)電機組內(nèi)部可能產(chǎn)生的故障種類進(jìn)行分類，如早期故障、意外故障和損失故障三種、而對于維修方式上的差別，還可以將診斷方式進(jìn)行區(qū)分，即日常檢修、定期維護(hù)和故障后的檢修。據(jù)研究調(diào)查結(jié)果可得，在風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的前期運行階段，是整個風(fēng)電機系統(tǒng)故障最高發(fā)的時期。所以為了能夠減少風(fēng)電機組發(fā)生早期故障的幾率，需要由檢修維護(hù)人員在投運早期加強日常檢修工作，盡早發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組存在的安全隱患問題，并且對其進(jìn)行處理[3]。在風(fēng)力發(fā)電機的運行較為穩(wěn)定之后，工作人員需要結(jié)合對當(dāng)前風(fēng)場的特點進(jìn)行分析，并且根據(jù)風(fēng)場的具體特征來建立起日常維修點，定期對其進(jìn)行維護(hù)和檢修的工作，以此來消除可能會發(fā)生的安全隱患。在風(fēng)電場投入五年后，需要更換一些內(nèi)部零件，降低其發(fā)生故障的可能性。

（二）有針對性地完成故障處理工作

各類風(fēng)電機組運行的過程中會由于型號不同和內(nèi)部的零件不同而出現(xiàn)不同種類的故障，所以在進(jìn)行維修工作時也需要針對不同種類和類型的風(fēng)機制定有針對性的維修策略，以此來讓維修工作的效果達(dá)到最大化。當(dāng)風(fēng)機功率曲線出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的情況時，工作人員需要從當(dāng)前機組葉片對零、風(fēng)向標(biāo)進(jìn)行對比，從機組中的機械部件來入手進(jìn)行檢查工作，對機組內(nèi)部算法程序等部分進(jìn)行檢測。并且由于地方海拔不同也會影響到機組的性能，所以需要工作人員在進(jìn)行檢查的時候考慮到海拔等方面的影響，使檢查工作能夠較為科學(xué)和合理。除此之外，當(dāng)一個地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機組長期出現(xiàn)各種故障情況時，工作人員除了需要考慮到備件質(zhì)量之外，還需要對整套機組進(jìn)行技術(shù)改造，以改變當(dāng)前部件設(shè)計的方法來進(jìn)一步完成故障的維修工作，以此來提升風(fēng)電機組維修效率和機組的工作性能。在整個維修工作和技術(shù)改造的工作中，需要由工作人員結(jié)合實際情況，加強管理措施，改善設(shè)備性能和提高維修技術(shù)，從而延長風(fēng)力發(fā)電機組使用壽命。

（三）風(fēng)電機組日常維護(hù)內(nèi)容

如前文中所述，由于風(fēng)力發(fā)電機組往往安裝在氣候較為惡劣的區(qū)域，所以在風(fēng)電機組的運行中極容易發(fā)生故障和損壞的情況，并且由于一旦沒有及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)力機組中存在的安全隱患問題，往往會導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。所以在對風(fēng)力發(fā)電機組進(jìn)行巡檢和維護(hù)時針對隱患問題應(yīng)當(dāng)遵循“預(yù)防為主，計劃檢修”的原則，定期維護(hù)風(fēng)電機組時，檢修人員需要檢查以下內(nèi)容：電氣設(shè)備的運行情況（無發(fā)熱，變形，擊穿等），機械部件及連接螺栓是否正常，葉片有無異常，各項壓力是否正常，潤滑系統(tǒng)有無滲漏、潤滑失效或潤滑油脂不足和變質(zhì)的情況。其次，在定期檢修時應(yīng)對潤滑油脂按規(guī)定定期更換和清理，對螺栓按規(guī)定力矩值進(jìn)行緊固，檢查機組無影響安全運行的情況、無可燃易燃物等。最后，工作人員還需要檢查風(fēng)機不同部件之間的連接配合情況，以確保風(fēng)機能夠正常運行。

（四）對易損部件做好記錄

風(fēng)電機組中的一些部件會隨著風(fēng)機使用壽命的增加而不斷被磨損，如果不進(jìn)行及時處理或者更換會導(dǎo)致安全隱患問題的發(fā)生。所以在風(fēng)機運行的過程中，檢修人員需要記錄下風(fēng)機內(nèi)部經(jīng)常損壞的零件類型，如該零件對應(yīng)的機組型號和零件名稱等，同時在采購時一些易損零件應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一定比例的儲備。在后續(xù)檢修工作時，檢修人員可以對易損部件進(jìn)行著重檢查，一旦發(fā)現(xiàn)損壞和消耗可以較為快速地完成零件更換的任務(wù)，從而最大限度上地保障風(fēng)機運行安全。并且這種做法也能夠幫助檢修人員迅速地解決問題，極大程度上地提高了工作效率，以此來避免因機組長時間故障停運，而導(dǎo)致的發(fā)電量受到影響的問題。

（五）分析好故障原因

風(fēng)電機組的故障原因較為復(fù)雜，會隨著風(fēng)電機組的使用年限和生產(chǎn)廠家和工藝等多種因素而發(fā)生改變，所以在工作人員分析風(fēng)電機組故障時需要結(jié)合該風(fēng)電機組的實際情況來進(jìn)行具體分析，從而高效地分析出風(fēng)電機組發(fā)生故障的實際原因，并且完成處理任務(wù)[4]。為了能夠讓檢修人員高效分析出風(fēng)電機組的故障原因，需要對其展開培訓(xùn)工作，通過對檢修人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，能夠使其在培訓(xùn)中掌握風(fēng)電機組的常見故障發(fā)生的原因以及常見故障發(fā)生的處理方法，從而在現(xiàn)場維護(hù)時能夠以較快的速度來找出故障原因并且對其進(jìn)行處理，以此來提高檢修人員的工作效率和技術(shù)水平，使檢修人員能夠以最快的速度來完成維護(hù)和檢修工作，排除風(fēng)電機組中存在的安全隱患，維護(hù)風(fēng)力發(fā)電機組的安全，使其長期保持在最優(yōu)工作狀態(tài)。

結(jié)論：綜上所述，隨著風(fēng)電行業(yè)的日益成熟發(fā)展。為了能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電場的日常檢修和維護(hù)切實可靠的起到作用，以此來保障風(fēng)電場安全高效的運營，就需要做好精細(xì)化的檢修工作，對主控、變槳、變流器等設(shè)備設(shè)計出專門的檢修方案，并且針對不同風(fēng)電機組的特點需要設(shè)計出具有針對性的維護(hù)和檢修方案。當(dāng)風(fēng)電機組出現(xiàn)故障的時候能夠及時、迅速、高效、高質(zhì)量的進(jìn)行處理，以此來全方位的保障風(fēng)力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。