風力發電機組電氣控制系統檢修分析

孫瑞

摘要：近年來，在世界能源消費和環境問題日益突出的背景下，中國在發展過程中大力倡導可持續發展，將綠色能源作為能源發展的重點。在風力發電技術的應用方面，近年來風力發電技術水平不斷提高，發展潛力巨大。它是一種可再生能源技術，可以提供大量的電能。在我國未來的發展中，該技術有望在我國推廣應用。然而，在中國，風力發電行業仍處于起步階段。

關鍵詞：風力發電機組;電氣控制系統;檢修;分析

1 風電機組電氣與控制系統檢修概述

在風力發電機組運行過程中，控制系統可以看作是大腦和神經，控制系統可以充分感知和控制風力發電機組的運行狀態，從而促進風力發電機組的正常運行。根據風電機組系統的實際運行情況，該系統主要包括安全鏈模塊、模擬輸入模塊AI和PLC通信模塊、PLC主機等模塊。當風力發電機運行時，通信模塊按照一定的通信協議向主機發送信息指令，以保證必要時電力設備的高效運行。

風電機組安全環節是保證機組安全運行的重要回路，主要由多個節點串聯而成。運行中，當某條線路發生故障時，安全環節發出緊急停機指令，風電機組將立即停止工作，造成安全事故。從機組運行邏輯來看，是安全鏈各環節之間的邏輯關系。

在運行過程中，風電機組發出故障報警，維修人員往往會對風電機組的故障部位進行針對性的檢查，但無法對風電機組進行系統的檢查。因為剛入職，對風電機組的電氣設備了解甚少，未能形成系統統一的認識。

2 風力發電機運行中存在的故障問題

2.1 發電機葉片故障

葉片是整個風力發電機組的重要部件之一，起著非常重要的作用。葉片的優劣直接影響風力發電機的發電量和基本性能。事實上，風力渦輪機葉片經常出現故障。也就是說，發電機葉片的故障占全部故障原因的30%。

2.2 風力發電機變流器運行異常

變流器是風力發電機的重要組成部分，其功能是通過改變葉輪轉速來控制輸出電壓。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一致。風電變頻器異常運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：風冷和水冷。關鍵是轉爐房的散熱。柜內溫度過高會影響內部熱敏元件和電路的穩定運行，使變頻器無法正常工作。轉換器主要切斷通過斷路器的電流，實現短路保護功能。一旦變頻器不正常工作，就會影響其正常運行。

2.3 發電機振動異常

振動是衡量線路質量的重要指標。機組振動過大會導致單機穩定性下降，發電機軸斷裂，影響機組安全生產，降低機組整體經濟效益。因此，發電廠必須保持發電機的穩定振動。異常振動的主要原因是發電機的設計思想不符合電廠加工工藝的要求，或者發電機零件的質量和精度不符合要求。自然也有可能是發電機負載過大，發電機振動異常。

3 風電機組電氣和控制系統檢修的具體步驟

3.1 通訊檢查

PLC正常運行后，需要進行二次檢查，即檢查控制系統的通訊。當風力發電機的通信出現故障時，不可能監控所有內部設備。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

如果確認通信功能沒有故障，則需要檢查第三安全鏈路。根據風力發電機組的設計原理，安全鏈電路控制著各機組的正常運行。為了判斷安全鏈路是否正常，首先對安全鏈路模塊進行測試。其次，檢查軟件安全鏈。如果安全鏈模塊出現故障，實際信息無法傳輸，后續檢查也無濟于事。檢查安全鏈接電路模塊和軟件，確保正常運行。根據實際電路連接，逐一檢查電路中的各個安全節點，找出故障信息，檢查故障并修復。很多情況下，在傳輸過程中，安全鏈的信號受到信號的干擾，可能導致故障。

3.3 各分系統設備檢查

風力發電機的子系統主要包括螺旋槳系統、偏航系統、液壓系統和制冷系統。在實踐中，根據實際設計圖紙，應排除此類設備的檢測。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，對傳感器傳輸的溫度、壓力、電流、電壓、功率等信息進行處理，診斷設備的實際狀態。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分電流傳感器電路內壓阻的實際情況。更換傳感器時，不要忽略變壓電阻。PLC發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來實現。檢查時，不要忽視接觸器的驗證，如接觸器的觸點和電磁線圈的磁力。這也是檢查中最容易被忽視的環節。電路檢測包括輔助觸點、漏電保護、過流保護、接觸器檢測、進一步過流和漏電等。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備的實際工作狀態。在實際檢查中，為了保證設備的正確維護，為了保證設備的正確維護，需要提前檢查設備對地的絕緣狀態，以免維護時造成不必要的損失。

3.4 故障處理措施

3.4.1 發電機葉片故障的處理措施

由于發電機葉片故障，機組停機，發電機葉片得到快速診斷。要有效解決葉片故障，需要更換專用的風電葉片，進一步解決葉片故障。然而，風能的經濟成本將大大增加。

3.4.2 風力發電機變流器運行異常的處理措施

發電機日常維護后，能及時發現變頻器運行故障，并采取相應措施進行處理。風機變頻器運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，對風機進行清洗、吹灰、噴油等維護工作。

3.4.2 發電機振動異常的處理措施

在風力發電過程中，如果出現異常振動噪聲，其識別和消除不容忽視。輸變電設備發生故障時，應對溫度、振動進行相應檢查，防止出現問題，并及時處理故障，確保風力發電正常運行，滿足相應要求。

4 風力發電機組管理的有效措施

4.1 實施預防性維修

在電廠運行過程中，預防性維護是非常必要的，應作為機組維護管理的主要方式之一，并定期進行。這種維護是指對機組進行定期預防性檢查，及時發現部件損壞、設備故障等問題，并進行調整和處理，避免機組在運行中出現故障，降低其發生頻率。但是，在執行預防性維護操作時，不允許過度維護。我們應該仔細管理間隔，避免超負荷維護。只使用這種模式是不可能的。這種模式下，檢修周期短，檢修工作容易出現盲目性，難以充分發揮機組檢修的規范化管理作用。

4.2 分類管理發電機組設備

設備維修標準化是降低機組故障率、保證機組正常運行的必要手段。不同類型的電站有不同的故障修復方法。電廠設備必須進行分類管理，選擇科學合理的故障維修方法。例如，電廠規模小的，可以采用故障維修模式，降低機組維修成本，提高機組經濟性。對于大型電廠，可以采用預防性維護和檢修的標準化管理模式，防止機組設備故障，提高電廠的經濟效益。

結束語

總之，隨著風力發電機組技術的發展，風力發電機組的故障診斷技術也在不斷完善，為故障診斷和維修提供了更好的手段。風力發電是一種綠色清潔能源，風力發電機電控系統的維護是電力生產中不可忽視的重要環節。風電場相關人員應做好風電機組電氣系統的檢修工作，運用科學有效的檢修技術，確保風電機組正常運行，為社會生產生活提供穩定的電能。

參考文獻

[1]常春永. 風力發電機組電氣控制系統檢修探討[J].中國高新技術企業，2016（06）：139-140.