風力發電機組的故障及維護策略

郭興俊

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

關鍵詞：風力發電機;風電場;維護

引言

近年來，中國風電場的數量逐漸增加。風力發電機組是關系到風電場生產率和效率的重要設備。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、儀表調試等維護工作。總體而言，風力渦輪機的運行和維護已初步成為一個系統，并發揮著明顯的作用。然而，從當地的角度來看，風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。大多數風力渦輪機安裝在草原和牧區、高原地區、沿海島嶼、山區和其他地區。這些地區的自然環境非常惡劣。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雜，在實際使用壽命內容易造成風電機組相關部件的損壞和故障。小的風機故障導致風機停機，失去風電場發電能力;大型故障會損壞大型部件（如發電機、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，機組內有大量的機電部件、油脂等化學藥劑。大規模故障甚至可能導致火災、觸電、機械傷害和人員墜落等人身傷害，甚至死亡。

如果風電機組經常出現故障，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，一旦發生故障不容易及時發現，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，應盡可能降低機組故障的發生率。我們應該對機組故障的基本情況、發展趨勢、風力發電系統及其主要問題進行全面研究，找出潛在規律，采取有效措施減少或預防故障的發生。

2風力發電機維護工作現狀分析

2.1運行維護體系不完善，運維工作混亂無秩序

（1）多數風電場沒有標準化的風力發電機運行維護制度，相關運行維護工作人員無法根據有效的制度，規范化開展運維工作，風力發電機出現故障時，無法及時發現并得到有效解決。

（2）運行維護工作秩序混亂，風力發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，后期也沒有相應監管措施，導致部分構件運行維護工作重復進行，部分構件完全沒有開展相關維護工作，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電機的運行維護工作缺乏足夠重視，更加側重于生產活動。

2.2運行維護工作人員專業性不足

（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范，部分工作人員甚至態度不端，很多存在故障的風力發電機部件沒有及時檢修，增加后期使用危險性。

（2）專業能力不足。風力發電機運行較為復雜，其維修養護工作極其考驗運行維護人員的技術水平，以便能夠“穩準狠”地發現風力發電機的部件故障，分析故障原因，制定對應的合理維修策略。但是，部分從事風力發電機運行維護工作的人員專業水平不足，不能及時發現風力發電機的故障，不能找到故障原因，更不能提出對應解決策略。例如，線路老化、變壓器故障的檢修以及養護工作，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，增加風力發電機運行安全隱患。另外，風力發電機的故障檢測與維修工作除了需要高超的技術能力之外，還需要嚴謹態度，即多次細致規范化檢測以及結果分析對比，才能提高故障維修效率。部分高技術水平的運行工作人員缺乏嚴謹工作態度，也是風力發電機出現安全風險的原因之一。

3風力發電機組維護策略

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，事先準備不足，需更換的零部件不一定有備件，因此而產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電量和經濟效益。

3.1定期維護基礎計劃

大部分的風電場定期維護策略，是依據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維護。風電場工作人員按照維護計劃規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。維護工作內容主要包括葉輪、發電機、塔架、機艙、控制系統、軸承、液壓潤滑系統和在線振動監測系統等的維護。

3.2定期維護計劃定制化設計

目前90%的風電場是根據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，經常出現過度維護或欠維護的情況，造成人員浪費和發電量的損失。

4結語

作為新興產業其建成后能否可靠運行，并持續良好健康的發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、狀態檢修、故障檢修及技術改造4種檢修模式在海上風電機組管理中各自發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性保障，狀態檢修是預判問題病提前解決的維護方法最優解，故障檢修是問題出現后的最終補救措施，是堵漏的最后一道防火墻，技術改造提升部件和系統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，風電機組質量保證期驗收技術規范[S].

[2]楊校生.風力發電技術與風電場工程[M].北京：化學工業出版社.