风力发电设备运行维护可实施性措施的研究

摘要：为了全面贯彻落实可持续发展的战略，新能源的开发在克服传统性技术的局限性基础上，风力这种能源在得到有效利用时，其应用的广泛性和效率也在某种程度上得到了提高;随着风力发电应用技术的发展，其辅助性的技术也在不断地发展，但技术的适用性、完备性和条件的具备性，在相互之间的互补性、统一性，在认知、应用还存在一些不足，这就需要相关研究机构，认知和应用领域加大技术知识和应用技术的投入，不断改进和完善风力发电系统的相应设施，从根本上解决在应用过程中的各种问题。

关键词：风力发电;电气设备;运行维护

一、前言：风力发电是风力能源应用的一种主要的形式，是目前世界上再生新发电能源的利用中技术最成熟，最安全具有实现规模化生产开发的条件和最具商业化发展前景的是可再生新发电作为能源综合利用的方式之一。从目前我国的综合人力资源、技术、经济、环保等诸多因素的角度考虑，规模性地建设和发展可再生风力发电项目是有效地缓解了当前我国可再生能源和自然环境中的电力资源短缺的一种非常具有战略性的能源選择，也是有效的方法解决措施[1]。

二、风力发电机系统在运行中常见故障类型

（一）风轮叶片的故障

风轮发电机是集风装置，它的主要作用原理就是把流动空气中所具有的机械动能直接转变为风轮旋转的机械能。一般来说风力发电机的风轮由2个或3个风机叶片共同构成。每个风机的叶片都是首先吸收空气中的风能然后转换为风轮的机械旋转动能，再通过风力发电机转换为风轮的电能，达到风力发电的主要目的[2]。

（二）风力发电机变流器的故障

风力发电机分直驱式和双馈式两种，所配置的变流器是风力发电机中重要组成部分，在运行的过程中，受电磁干扰、灰尘淤积、过电流、过电压和安装位置等问题的影响，导致变流器局部温升过高而过热，造成变流器内部绝缘击穿或烧

毁性的故障，发电机不能正常运行。目前我国风力发电机主要使用是双馈式发电机，在运行时，需要配置两个变流器与发电机运行，来达到发电和并网。

（三）风力发电机其他装置的故障

如果发电机是转动的轴承出现温度过高、振动力过大或有异常声音，则说明轴承均匀转动因润滑油出现问题而受到影响，也可能是油中杂质、螺丝松动而产生应变力数据的变化而产生故障。运行中机组系统的高速旋转，会对机组内各个旋转的配件产生磨损，磨损越大，发电机发生故障的可能就会增大。

三、风力发电机维护措施的实施

判定发电机组是否在正常条件下运行，单一的保养性维护措施，显然已经不能满足其运行需求，运行中的温度、绝缘状况实时性的测试数据，随时向机组运维人员提供运行的情况，维护人员及时采取相应的防护、维护措施，有效避免或降低发电机在运行中随机性出现的故障。

（一）发电机日常检查与维护项目

在日常生产工作中，针对发电机组运行的工况和运行状态，对易发生故障的部位，必须采取加强重点检查，对异常状态、数据要进行分析和对比，如风力发电机内置梯子与操作平台连接螺栓、联接件的螺栓力矩和紧固情况;升降机工作状态和塔筒里的照明情况;各个传动部件之间润滑的情况;液压油及齿轮箱油位和液压表计压力指示位置;旋转、转动部件之间配合度是否存在磨损和卡滞现象;扭缆传感器拉环的完好性;控制柜和发电机转子/定子运行的声音、温度是否正常;偏航时、齿轮箱、刹车检查闸盘与闸垫、叶片的切风运转的情况以及声音等。各种电气联接传动部件的螺栓长期连续运行在各种机械振动的合力当中，极易使其局部螺栓松动，为了不使其在螺栓松动后连续导致其局部螺栓的承受力不均被剪切，必须定期对其联接件进行局部螺栓力矩的采样化验检查。风力偏航发电机的运行维护齿轮箱和减速系统偏航发电机的减速系统由于齿轮箱和轴承运行时的温度较高，极易发生变质，导致齿轮箱和轴承的磨损，润滑处理系统主要有稀释湿油和补加干油进行润滑的两种方式，其中运行维护的方法主要是定期采样化验检查方法和定期补加润滑油。负责运行维护的人员必须结合风力发电设备正常运行的实际工作情况，在做好各个设备和部件清洁工作的同时，按照日常所检查的项目制定与之相应的维护方案和措施，实时进行数据、状态对比、分析，对存在异常和故障的设备，及时采取措施进行规范性的处理，以技术标准和规范来保证维护工作的可靠落实。

（二）故障原因的分析、确定与处理

在风机发电的全过程中，风能是否成为不确定的可控因素，风机的额定转速和温度是否会随之变化，调速自动控制装置系统是在风机达到额定的风速以时上对风机进行的离散式调速。属于离散型的是微机自动控制的系统，按照微机设计的程序分别给出不同的指令对自启动、运行中机组发生故障的自动诊断停机、过振动停机等的进行自动控制。离散式故障自动诊断系统的特点是能够准确地读出、调整设计程序和及时修改设计程序，发电机组正常运行的安全性，需要对其设定上下限值，如果温度超过了设定的温度上下限值，就要对机组进行温度复位的处理，避免风电机组超负荷的运行。风电机温度的上限值和复位的温度可以设置，对于长一段时间内可以持续的运行温度持续上升的风电机组，当其达到温度上限值后则可以关停温度的处理，有效的避免风电机温度上升过高导致烧毁设备。风电机组通常是沿一个运行方向长一段时间的运转，电缆有可能出现卷曲，实时观测电缆扭曲计数器，按照报警数据和自动解缆装置来防止电缆出现扭断或绝缘损坏的故障。

（三）发电机组大部件换装方案

发电机组叶片、轮毂、发电机等部件损坏无法修复的情况下，及时进行部件更换;在更换施工过程中，需要根据更换部件风机箱变、集电线路、场地面积小等综合情况，因地制宜且区别于常规吊装作业，更需要优化更换施工方案。

对于复杂地形，作业面狭小，施工难度大的风机机位设备更换，象腿工装结合吊装方案可简化了安装工艺，减小作业面积;其主要由象腿圆筒、象腿、碗足三大部分组成，象腿工装现场应用过程如图所示。

象腿圆筒接口法兰具有通用性，可以根据换装设备施工要求进行选择，当更换作业场地不足，场地狭小，可有效节省场地面积，球绞的独特结构可形成4°倾角，这种结构可以使碗足极大地适应了地面不平度，保证可以有效的防止叶轮组对过程中叶轮倾倒等危险情况的发生，减小换装施工的占地面积，降低成本，提高工作效率。

四、结束语

常规性的维护检修项目不能够完全排除故障和异常，只要我们在每次的维护检修工作中能做到仔细、认真，就能够起到对风机各类故障的多发性、重复性和易发性进行深入细致研究分析，并能够及时对故障发现和处理，提高设备的利

用率和完好率;只有做到防患于未然，才是我们对风力发电设备实现运行与维护工作的提升。

参考文献：

[1]武飞. 风力发电设备运行维护可实施性措施的研究[J]. 工程技术（文摘版）：00122-00122.

[2]白文斌. 联合动力公司风电设备运维效率研究与改善[D]. 2019.

作者简介：邱永涛（1975-），男，汉族，籍贯：北京，项目总工，助理工程师，本科学历，单位：北京京能清洁能源电力股份有限公司北京分公司，研究方向：发电厂建设安装与检修。