風力發電機組實行狀態檢修方法的應用研究

國家電投集團廣西電力有限公司桂林分公司 廣西 桂林 541199國家電投集團廣西電力有限公司 廣西 南寧 530000

隨著風力發電場規劃不斷擴大和不斷投產,風力發電機組數量不斷增多,電網消納風電發電能力不足將日益凸顯,風電發電將面臨參與競價交易的問題,加上風力發電平價上網政策的出臺,對風力發電機組檢修工作提出了更高的要求,傳統的風電發電機組檢修模式已經無法滿風力發電生產運營需要。而狀態檢修的出現,能從根本上克服解決傳統檢修模式產生的問題,從而進一步提高風力發電機組檢修水平。

一、風力發電場簡介

國家電投集團廣西公司在桂林區域規劃風電總裝機2000MW,投產容量718.5MW,在建容量298MW,已核準容量130MW,前期容量860MW,預計2020年將建成桂北百萬千瓦清潔能源基地。金紫山風電場位于廣西桂林市資源縣瓜里鄉金紫山上,海拔1200～1800米,裝機容量99MW,于2012年11月全部投產,是廣西首座高山風力發電場；坵坪風電場位于廣西桂林市興安縣興安鎮與嚴關鎮之間山脈上,海拔500～1200米,規劃總裝機容量600MW,已投產容量547.5MW,目前為華南地區及廣西電網統調單體升壓站輸出容量最大風力發電場；月亮山風電場位于廣西桂林市興安縣界首鎮月亮山脈上,海拔800～1300米,規劃裝機100MW,已投產24MW；福家田風電場位于廣西桂林市靈川縣靈田鎮福家田村附近山脈上,海拔490～750米,裝機容量60MW,已投產48MW。金紫山風電場、坵坪風電場、月亮山風電場、福家田風電場分別于2017年2月、2018年3月、2019年11月正式轉入國家電投集團桂林新能源生產運營中心管理,國家電投集團在廣西首個實現了新能源“集控進城,集中調控”和風電場“無人值班,少人值守”的目標。

二、風力發電機組情況

目前,國家電投集團廣西公司在桂林區域共安裝投運442臺風力發電機組,金紫山風電場安裝投運66臺1.5MW永磁直驅風力發電機組,坵坪風電場安裝投運265臺1.5MW永磁直驅風力發電機組、50臺2.0MW雙饋風力發電機組、25臺2.0MW永磁直驅風力發電機組,月亮山風電場安裝投運12臺2.0MW永磁直驅風力發電機組,福家田風電場安裝投運24臺2.0MW雙饋風力發電機組。其中金紫山風電場66臺1.5MW永磁直驅風力發電機組和坵坪風電場66臺1.5MW永磁直驅風力發電機組已出質保,由國家電投集團廣西公司所屬專業檢修隊伍負責維護檢修；坵坪風電場、月亮山風電場、福家田風電場共310臺風力發電機組在質保期內,由風力發電機組生產廠家負責維護檢修。

三、傳統檢修模式分析

風力發電機組定期檢修分為半年檢修和全年檢修,全年檢修工作基本上包含了半年檢修項目,半檢修工作主要包含潤滑油脂加注、設備部件檢查、變流水冷系統維護檢修、安全鏈測試、發電機絕緣檢測、變槳系統維護檢修等,全年檢修工作主要包含螺栓力矩檢測、設備部件檢查、變流水冷系統維護檢修、安全鏈測試、發電機絕緣檢測、潤滑油脂加注、變槳系統維護檢修等,兩者之間主要差異就是半年檢修不包含螺栓力矩檢測。從現階段看,國家電投集團所屬風力發電企業乃至全國各大發電集團所屬風力發電企業,對風力發電機組檢修依然采取人工登機作業的傳統檢修模式,傳統檢修模式主要存在以下問題。

3.1 傳統檢修模式中,所有檢修工作均是靠人工作業來完成,每臺機組每次半年檢修至少需要2個人登機作業,每臺機組每次全年檢修至少需要3個人登機作業。人工作業檢修工作方式,不僅工作效率不高,而且也會造成人力資源浪費和材料不必要損耗。

3.2 傳統檢修模式中,大部分的半年檢修和全年檢修項目都需要人工登機來手動作業,隨著登機次數增多和連續檢修作業,檢修作業人員將會產生體能消耗下降、身體疲勞、精力不集中等問題,這將會給檢修作業人員帶來了新的安全風險。

3.3 傳統檢修模式中,風力發電機組塔底以上的檢修工作有較多項目是通過人工檢查實現,檢查中雖然有相應的安全保護措施,但是仍然存在較多未知安全風險,特別外出機艙的葉片、測風裝置、防雷裝置、機艙罩等檢查,安全風險較明顯。

3.4 傳統檢修模式中,發電機軸承、變槳軸承潤滑油脂均靠人工手動加注,由于人工加注力量不均勻或力度掌握不均,將會發生軸承潤滑油脂加注不均勻或過多或過少的質量問題,致使軸承原潤滑油脂未能完全排出,將會加劇摩擦發熱而影響軸承壽命。

3.5 傳統檢修模式中,半年檢修大約需要停運風力發電機組5～7小時左右,全年檢修大約需要停運風力發電機組7～9小時左右,由此每臺風力發電機組每年在定期檢修中大約造成12～16小時檢修損失電量,由此可見風力發電企業每年在力發電機組定期檢修中造成較大一部分損失電量,大型風力發電場檢修損失電量就特別明顯突出。

四、狀態檢修方法應用

4.1 葉片與測風防雷裝置外觀檢查,可采取在機艙頂部安裝視頻智能監控系統,對葉片與測風防雷裝置外觀、結冰(結霜)、開裂、雷擊、傳感器失效等進行在線識別監測,代替人工登機出機艙檢查,以提高巡視檢查效率和工作質量,降低出機艙作業安全風險。定期收集開展數據分析,為機組檢修項目優化提供數據支撐,以達到減少人工出機艙作業內容和降低機組停運檢修損失電量的目的。

4.2 發電機軸承、變槳軸承潤滑脂加注,可采用加裝自動加脂裝置,定期自動為發電機軸承、變槳軸承加注潤滑油脂,實現在線自動加注潤滑油脂及排油脂,不僅可以解決登機人工作業加油脂效率慢、質量不高的問題以及登機手動作業帶來的安全風險,而且可為機組檢修項目優化提供依據,以達到減少人工登機艙作業內容和降低機組停運檢修損失電量的目的。

4.3 發電機絕緣檢測,可采取安裝絕緣在線監測系統,對風力發電機組絕緣電阻值進行在線監測,替代人工登機檢測,同時定期分析發電機絕緣趨勢,實時掌握發電機絕緣情況,可機動安排或延長發電機絕緣檢測周期,同時為優化機組檢修項目提供提供數據支撐,以達到減少人工登機艙作業內容和降低機組停運檢修損失電量的目的。

4.4 塔筒鏈接螺栓力矩檢測,可通過安裝螺栓載荷監測系統,實現對塔筒鏈接螺栓力矩載荷在線監測,同時對螺栓載荷進行分析,及時掌握塔筒鏈接螺栓健康程度,為機動安排機組螺栓力矩檢測周期和研究優化檢修項目提供數據支撐,以達到減少人工登機作業內容、降低登機安全風險、減少機組停運檢修損失電量的目的。

4.5 風力發電機組振動監測,可采取安裝在振動在線監測系統,對風力發電機組進行振動在線監測,從而實時掌握機組的振動情況,定期開展振動數據分析,為機動安排機組檢修和研究延長機組檢修周期提供數據支撐,以達到降低登機作業安全風險、減少機組停運檢修損失電量的目的。

4.6 基礎塔筒監測,可采取安裝塔筒傾斜和基礎沉降監測裝置,對風力發電機組基礎沉降、塔筒傾斜進行在線監測,從而實時掌握機組基礎沉降、塔筒垂直情況,定期開展傾斜和沉降數據分析,為機動安排機組檢修或研究延長機組連接螺栓檢查和基礎維護周期提供數據支撐,從而達到減少機組停運檢修時間和降低檢修損失電量的目的。

4.7 變流系統維護檢修,可通過在變流器柜內安裝漏水在線檢測儀和在變流器進出口水口安裝流量壓力監測傳感器,實現對變流器冷卻水泄漏、進出口流量壓力進行在線監測,實時掌握變流器水系統密封和預判變流器內部繞絲結垢情況,為機動安排變流器系統維護檢修和機組檢修提供依據,從而達到減少機組停運檢修時間和降低檢修損失電量的目的。

五、結束語

隨著科學技術的不斷進步,風力發電機組實行狀態檢修將是未來風力發電檢修的必然趨勢,在風力發電檢修模式改革中具有重要的意義。風力發電企業應該加大風力發電在線監測技術應用,不斷探索研究風力發電機組狀態檢修方法,持續優化檢修項目和檢修內容,力爭早日實現風力發電機組狀態檢修,從而進一步解放勞動生產力、降低安全風險、節約運營成本、增加企業效益。