風電場風電機組中風力發(fā)電機的運行與維護研究

衡佳鵬

摘? 要：風能屬于清潔型可再生能源，建設(shè)風電場并利用風能發(fā)電是一種清潔型發(fā)電形式，在目前整個社會用電負荷急劇快速增長以及環(huán)境逐漸惡化的形勢下，風電場的建設(shè)數(shù)量和風電機組的裝機容量在不斷增加。風力發(fā)電機作為風電機組中的關(guān)鍵部分，其運行中容易出現(xiàn)葉片故障、齒輪箱和電動機故障等而影響其正常和高效運行，從而導致風電機組整體運行效率的降低。為此就應該總結(jié)其運行中的常見故障以及開展運維工作中的問題，從運維體系完善、人員培訓等方面優(yōu)化運維管理對策，提升風力發(fā)電機的運維效果，保證風電機組的高效和穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：風電場;風電機組;風力發(fā)電機

1引言

在風電機組中，風力發(fā)電機屬于最為重要的組成部分，一旦出現(xiàn)故障則不僅會影響正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失，而且還可能引發(fā)安全事故，威脅作業(yè)人員的生命安全。因此，應該構(gòu)建風力發(fā)電機的運維體系，定期開展風力發(fā)電機的運行與維護工作，提升其運行可靠性，降低其運行維護成本。

2風力發(fā)電機常見的故障特點

2.1葉片故障

發(fā)電機葉片在受到較大風能應力推動下長時間處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，其運行環(huán)境惡劣，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松動或裂紋問題，或者葉片表面粗糙程度增加、葉片變形、漿距控制滯銷、空氣動力不平衡等問題。在出現(xiàn)上述問題時，葉片在運轉(zhuǎn)中會發(fā)出高頻、時變和瞬態(tài)的聲發(fā)射信號，因此可以通過聲發(fā)射檢測技術(shù)的應用開展葉片損傷探測和評估工作，或者將振動傳感器安裝在機艙主軸上對低頻振動信號加以采集，對空氣動力不平衡的問題加以分析。

2.2齒輪箱故障

電機中的齒輪箱主要起到將電機與機組主軸進行連接的作用，通過齒輪起到變速的作用，滿足風電機組正常運行所需。此齒輪箱的運行環(huán)境惡劣、工況復雜且具有較大的傳輸功率，其運行中出現(xiàn)高速軸側(cè)的軸承故障、行星齒輪故障、傳動側(cè)軸承和中間軸軸承故障的概率較高，表現(xiàn)出在沖擊荷載和交變應力影響下的磨損、滾道劃傷、外圈跑圈、滾子打滑等故障。針對此類故障維修難度大、耗時長等特點，應采取小波神經(jīng)網(wǎng)絡方法開展故障診斷工作，或者對潤滑油溫、油液磨粒、軸承溫度等信息進行收集分析來診斷齒輪箱故障。

2.3電動機故障

風電機組中的電動機主要有永磁同步和雙饋發(fā)電機兩種，對于前者來說，其屬于直驅(qū)式發(fā)電機，與電機轉(zhuǎn)子直接耦合，所用電動機的轉(zhuǎn)速較低但是具有較大的啟動扭矩，通過全功率變流器將定子繞組接入電網(wǎng)中，表現(xiàn)出更寬的運行范圍、更大的直徑和更為復雜的結(jié)構(gòu)，成本也較高。對于后者來說，其轉(zhuǎn)速較高，容易產(chǎn)生噪音。應用此類電機時還需要配合增速齒輪箱使用，整體重量較大。但是此種發(fā)電機為異步發(fā)電機，通過變流器與轉(zhuǎn)子連接，可以實現(xiàn)功率的雙向流動，將轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制在70～105%的范圍之內(nèi)，保證電機的輸出頻率和功率穩(wěn)定。上述電動機運行中則容易出現(xiàn)軸承故障、過熱、轉(zhuǎn)軸形變、磨損以及轉(zhuǎn)子和定子之間間隙異常等機械故障。還可能會出現(xiàn)繞組短路或斷路、過熱等電氣故障，需要針對相應故障信號開展檢測工作。

3風力發(fā)電機運行與維護存在的問題

3.1運行維護體系不夠完善的問題

風電場中普遍缺乏標準化的風力發(fā)電機運維制度，這就導致運維人員工作開展時缺乏有效依據(jù)，不利于運維工作的規(guī)范化開展，難以及時發(fā)現(xiàn)和解決發(fā)電機故障。也正是如此，導致運維工作流程和秩序混亂，工作記錄也不夠完善，加之在后期運營中的監(jiān)管不夠全面和及時，導致在運維工作中存在較多重復工作，但是其他構(gòu)件卻缺乏相應的運維工作，降低工作效率。此外，由于風力發(fā)電機管理理念落后，運維人員缺乏對自身工作的重視，將更多的精力放在生產(chǎn)活動中，更是會降低運行維護效果。

3.2運行維護工作人員專業(yè)性不足的問題

總結(jié)運行維護人員的專業(yè)水平，表現(xiàn)出對自身工作認識不正確和重視不足的問題，沒有嚴格按照規(guī)程要求開展具體操作，造成了操作不夠規(guī)范的問題，而且工作態(tài)度不夠端正，沒有及時發(fā)現(xiàn)故障并開展檢修工作，增加了后期運行中的故障概率。此外，更表現(xiàn)出自身專業(yè)能力較弱的問題。由于風力發(fā)電機故障檢修和運維工作具有較高的專業(yè)性，要求運維技術(shù)人員可以結(jié)合故障表現(xiàn)快速和準確判斷故障部位和原因，制定科學有效的維修策略。否則就會由于專業(yè)水平不足而難以及時發(fā)現(xiàn)故障、難以準確和快速判斷故障原因，導致所采取的維修策略不夠有效，難以及時排除故障。比如沒有有效解決線路老化和變壓器故障等問題，會導致風力發(fā)電機后期運行安全隱患的增加。而風力發(fā)電機的故障診斷和維修工作也需要運維人員具有較高的專業(yè)技術(shù)水平，還需要工作態(tài)度端正，通過規(guī)劃化的檢測和結(jié)果對比分析，不斷總結(jié)經(jīng)驗來提升故障檢修效率。

4風力發(fā)電機運行與維護的優(yōu)化措施

4.1完善風力發(fā)電機運行維護體系

風力發(fā)電機運行維護制度的制定是開展各項運維工作的前提和指導依據(jù)，因此應結(jié)合風電場實際情況和未來發(fā)展要求明確具體的運維工作流程、工作順序、工作內(nèi)容和要求等，比如按照局部故障出現(xiàn)之后開展線路檢測、制定檢修方案、基于檢修工作方案開展具體的檢修工作，在質(zhì)檢通過之后投入使用。通過明文規(guī)定，由檢修人員按照流程要求開展部件檢修養(yǎng)護工作。此外，還要結(jié)合風電場實際運行情況明確具體的運行維護工作周期，按照短期、長期計劃中的檢修維護時間要求落實檢修工作，按照不同時期的維護時間和頻率要求，有計劃的開展維護工作。最后還要制定明確的維護方案，在此方案中對維護時間、項目內(nèi)容、結(jié)構(gòu)以及質(zhì)檢評測要求等加以明確，做好維護工作的記錄，保證后續(xù)維護工作的條理性。

4.2加強對運維工作人員的培訓和培養(yǎng)

為了保證運維人員的專業(yè)性達標，在培養(yǎng)和培訓專業(yè)技術(shù)團隊和專業(yè)運維技術(shù)人員時，重點從以下兩個方面開展。一是通過講座和交流會等方式加強宣傳，提高運維人員對自身工作的重視，端正其工作態(tài)度，培養(yǎng)和提升其責任意識，從內(nèi)心認同自身工作。二是在引進更多符合專業(yè)要求的優(yōu)秀高校畢業(yè)生的同時，加強崗前培訓工作，同時采取以老帶新的方式，由老員工和優(yōu)秀員工通過言傳身教的方式提升新員工的實踐能力。還要定期開展專題培訓會，完善內(nèi)部培訓體系，提升運維人員的專業(yè)技術(shù)水平。并且定期考核，考察運維人員的學習培訓效果和能力，通過獎罰分明的措施激勵員工，打造專業(yè)技術(shù)團隊。

5結(jié)語

正是由于風力發(fā)電機出現(xiàn)故障而影響其自身穩(wěn)定性，會對風電機組乃至整個風電場的運行經(jīng)濟效益產(chǎn)生負面影響，這就需要總結(jié)其運行中常見的葉片、齒輪箱和電動機故障等，分析目前開展風力發(fā)電機運維工作中存在的體系不完善和人員專業(yè)性較差的問題，通過運維體系完善和加強技術(shù)人員培訓等方式提升運維管理水平，調(diào)整運維策略并打造專業(yè)運維技術(shù)團隊，保證風電場的長期穩(wěn)定運營和發(fā)展。

參考文獻：

[1] 張玉表. 風電場風電機組中風力發(fā)電機的運行維護[J]. 科技風， 2020， No.426（22）：151-151.

[2] 楊文青， 易駿. 風電場電氣設(shè)備中風力發(fā)電機的運行維護[J]. 名城繪， 2019（4）：25-25.

[3] 唐宏. 風電場與風電機組運行數(shù)據(jù)的精細化探討[J]. 現(xiàn)代經(jīng)濟信息， 2019， 000（031）：328-329.

[4] 黃玲玲、符楊、任浩瀚、魏書榮、黃永生. 基于狀態(tài)信息的風電機組維護研究綜述[J]. 中國電機工程學報， 2020， v.40;No.656（21）：323-336.