風力發電設備運行維護可實施性措施的研究

摘要：為了全面貫徹落實可持續發展的戰略，新能源的開發在克服傳統性技術的局限性基礎上，風力這種能源在得到有效利用時，其應用的廣泛性和效率也在某種程度上得到了提高;隨著風力發電應用技術的發展，其輔助性的技術也在不斷地發展，但技術的適用性、完備性和條件的具備性，在相互之間的互補性、統一性，在認知、應用還存在一些不足，這就需要相關研究機構，認知和應用領域加大技術知識和應用技術的投入，不斷改進和完善風力發電系統的相應設施，從根本上解決在應用過程中的各種問題。

關鍵詞：風力發電;電氣設備;運行維護

一、前言：風力發電是風力能源應用的一種主要的形式，是目前世界上再生新發電能源的利用中技術最成熟，最安全具有實現規模化生產開發的條件和最具商業化發展前景的是可再生新發電作為能源綜合利用的方式之一。從目前我國的綜合人力資源、技術、經濟、環保等諸多因素的角度考慮，規模性地建設和發展可再生風力發電項目是有效地緩解了當前我國可再生能源和自然環境中的電力資源短缺的一種非常具有戰略性的能源選擇，也是有效的方法解決措施[1]。

二、風力發電機系統在運行中常見故障類型

（一）風輪葉片的故障

風輪發電機是集風裝置，它的主要作用原理就是把流動空氣中所具有的機械動能直接轉變為風輪旋轉的機械能。一般來說風力發電機的風輪由2個或3個風機葉片共同構成。每個風機的葉片都是首先吸收空氣中的風能然后轉換為風輪的機械旋轉動能，再通過風力發電機轉換為風輪的電能，達到風力發電的主要目的[2]。

（二）風力發電機變流器的故障

風力發電機分直驅式和雙饋式兩種，所配置的變流器是風力發電機中重要組成部分，在運行的過程中，受電磁干擾、灰塵淤積、過電流、過電壓和安裝位置等問題的影響，導致變流器局部溫升過高而過熱，造成變流器內部絕緣擊穿或燒

毀性的故障，發電機不能正常運行。目前我國風力發電機主要使用是雙饋式發電機，在運行時，需要配置兩個變流器與發電機運行，來達到發電和并網。

（三）風力發電機其他裝置的故障

如果發電機是轉動的軸承出現溫度過高、振動力過大或有異常聲音，則說明軸承均勻轉動因潤滑油出現問題而受到影響，也可能是油中雜質、螺絲松動而產生應變力數據的變化而產生故障。運行中機組系統的高速旋轉，會對機組內各個旋轉的配件產生磨損，磨損越大，發電機發生故障的可能就會增大。

三、風力發電機維護措施的實施

判定發電機組是否在正常條件下運行，單一的保養性維護措施，顯然已經不能滿足其運行需求，運行中的溫度、絕緣狀況實時性的測試數據，隨時向機組運維人員提供運行的情況，維護人員及時采取相應的防護、維護措施，有效避免或降低發電機在運行中隨機性出現的故障。

（一）發電機日常檢查與維護項目

在日常生產工作中，針對發電機組運行的工況和運行狀態，對易發生故障的部位，必須采取加強重點檢查，對異常狀態、數據要進行分析和對比，如風力發電機內置梯子與操作平臺連接螺栓、聯接件的螺栓力矩和緊固情況;升降機工作狀態和塔筒里的照明情況;各個傳動部件之間潤滑的情況;液壓油及齒輪箱油位和液壓表計壓力指示位置;旋轉、轉動部件之間配合度是否存在磨損和卡滯現象;扭纜傳感器拉環的完好性;控制柜和發電機轉子/定子運行的聲音、溫度是否正常;偏航時、齒輪箱、剎車檢查閘盤與閘墊、葉片的切風運轉的情況以及聲音等。各種電氣聯接傳動部件的螺栓長期連續運行在各種機械振動的合力當中，極易使其局部螺栓松動，為了不使其在螺栓松動后連續導致其局部螺栓的承受力不均被剪切，必須定期對其聯接件進行局部螺栓力矩的采樣化驗檢查。風力偏航發電機的運行維護齒輪箱和減速系統偏航發電機的減速系統由于齒輪箱和軸承運行時的溫度較高，極易發生變質，導致齒輪箱和軸承的磨損，潤滑處理系統主要有稀釋濕油和補加干油進行潤滑的兩種方式，其中運行維護的方法主要是定期采樣化驗檢查方法和定期補加潤滑油。負責運行維護的人員必須結合風力發電設備正常運行的實際工作情況，在做好各個設備和部件清潔工作的同時，按照日常所檢查的項目制定與之相應的維護方案和措施，實時進行數據、狀態對比、分析，對存在異常和故障的設備，及時采取措施進行規范性的處理，以技術標準和規范來保證維護工作的可靠落實。

（二）故障原因的分析、確定與處理

在風機發電的全過程中，風能是否成為不確定的可控因素，風機的額定轉速和溫度是否會隨之變化，調速自動控制裝置系統是在風機達到額定的風速以時上對風機進行的離散式調速。屬于離散型的是微機自動控制的系統，按照微機設計的程序分別給出不同的指令對自啟動、運行中機組發生故障的自動診斷停機、過振動停機等的進行自動控制。離散式故障自動診斷系統的特點是能夠準確地讀出、調整設計程序和及時修改設計程序，發電機組正常運行的安全性，需要對其設定上下限值，如果溫度超過了設定的溫度上下限值，就要對機組進行溫度復位的處理，避免風電機組超負荷的運行。風電機溫度的上限值和復位的溫度可以設置，對于長一段時間內可以持續的運行溫度持續上升的風電機組，當其達到溫度上限值后則可以關停溫度的處理，有效的避免風電機溫度上升過高導致燒毀設備。風電機組通常是沿一個運行方向長一段時間的運轉，電纜有可能出現卷曲，實時觀測電纜扭曲計數器，按照報警數據和自動解纜裝置來防止電纜出現扭斷或絕緣損壞的故障。

（三）發電機組大部件換裝方案

發電機組葉片、輪轂、發電機等部件損壞無法修復的情況下，及時進行部件更換;在更換施工過程中，需要根據更換部件風機箱變、集電線路、場地面積小等綜合情況，因地制宜且區別于常規吊裝作業，更需要優化更換施工方案。

對于復雜地形，作業面狹小，施工難度大的風機機位設備更換，象腿工裝結合吊裝方案可簡化了安裝工藝，減小作業面積;其主要由象腿圓筒、象腿、碗足三大部分組成，象腿工裝現場應用過程如圖所示。

象腿圓筒接口法蘭具有通用性，可以根據換裝設備施工要求進行選擇，當更換作業場地不足，場地狹小，可有效節省場地面積，球絞的獨特結構可形成4°傾角，這種結構可以使碗足極大地適應了地面不平度，保證可以有效的防止葉輪組對過程中葉輪傾倒等危險情況的發生，減小換裝施工的占地面積，降低成本，提高工作效率。

四、結束語

常規性的維護檢修項目不能夠完全排除故障和異常，只要我們在每次的維護檢修工作中能做到仔細、認真，就能夠起到對風機各類故障的多發性、重復性和易發性進行深入細致研究分析，并能夠及時對故障發現和處理，提高設備的利

用率和完好率;只有做到防患于未然，才是我們對風力發電設備實現運行與維護工作的提升。

參考文獻：

[1]武飛. 風力發電設備運行維護可實施性措施的研究[J]. 工程技術（文摘版）：00122-00122.

[2]白文斌. 聯合動力公司風電設備運維效率研究與改善[D]. 2019.

作者簡介：邱永濤（1975-），男，漢族，籍貫：北京，項目總工，助理工程師，本科學歷，單位：北京京能清潔能源電力股份有限公司北京分公司，研究方向：發電廠建設安裝與檢修。