风电机组日常检修维护与故障处理探究

王永杰

摘 要：基于目前我国大力发展低碳经济的战略要求，我国的风电事业得以大规模发展，表现出风电机组装机容量的大幅度和快速增加。而由于风电机组的运行环境恶劣，加之自身结构复杂，在长时间运行中容易出现主控系统、齿轮箱、变桨系统、发电机和叶片等部位的故障而影响机组的正常、安全和高效运行。这就需要针对上述常见故障做好故障诊断和相应的处理工作，降低风电机组各个部件和系统的故障概率以及故障造成的危害程度，提升风电机组运行效率和风电场的整体经济效益。

关键词：风电机组;日常检修维护;故障处理

1引言

面对目前规模不断扩大的风电机组，加之风电机组的运行环境复杂且恶劣，为了降低机组故障概率，就需要加强对风电机组的日常检修工作，掌握机组各个部分的运行状况，制定和实施科学的维护计划，及时发现和处理故障问题，预防各类故障的发生，保证风电机组的稳定和安全运行。

2风电机组日常检修及维护内容

由于风电机组设备和各个部件大多在室外运行，为了更好地收集风能，风电场也建设在山区等风能资源丰富的地区，但是这些地区地形地势比较复杂，常年受到大风等恶劣天气的影响，使得风机设备和部件出现故障的概率较高，因此要做好日常检修工作，及时发现问题并处理。比如在日常检修与维护中，检查风机运行中是否存在异常问题，是否存在线缆吵扰或风机叶片旋转不畅的问题。还需要对风机系统中的润滑系统进行检查，针对油量不足的问题及时补充润滑油，并且及时补救漏油问题。此外，对风机部件之间的连接情况进行检查，紧固松动的螺栓，确保制动系统和避雷系统的正常运行。通过上述定期维护工作，整理归档所收集的数据，此工作可以每半年或一年开展一次。

3风电机组常见故障和诊断方法

3.1主控系统常见故障和诊断方法

风机作为风电机组的核心部件，主要有主控系统发出逻辑判断和动作控制指令，针对目前常见的PLC模块化设计和背板总线连接的控制系统，在运行中容易出现数字量或模拟量信号输出显示不正常或输入信号没有反应、模块指示灯熄灭等问题，针对上述问题，则通常需要将相关程序进行刷新或者更换相应的器件等。在出现外部故障时，还会在后台监控SCADA系统中发出相应的报警，提示相应的故障代码等，便于对外部器件中的故障点进行快速和准确定位、处理等。

3.2齿轮箱常见故障和诊断方法

在风电机组机舱中的齿轮箱，主要作为双馈机组传动链来连接主轴和发电机，由于其受力状况和自身结构比较复杂，在运行条件和荷载频繁改变时会导致失效的问题，表现齿轮故障和轴承故障两大类故障。对于齿轮故障来说，表现出断齿、齿面疲劳和粘着问题，对于轴承故障来说，则主要有磨损、点蚀、裂纹和表面剥落等问题。如果轴承出现了上述故障，则会对齿轮箱造成严重危害。针对上述故障，通常采取振动监测的诊断方法，而且在日常检修时重点检查齿轮箱管路、中心孔、端盖和冷却器的密封性，排查是否存在漏油等问题。同时还要通过齿轮箱上的观察孔或者采取内窥镜的方式对喷油管流速、喷油量大小、是否出现排气管开裂或弯折问题等进行检查，定期开展对传感器的校验和振动测试工作，以及对齿轮箱的弹性支撑进行检查。

3.3变桨系统常见故障和诊断方法

变桨系统是风电机组的重要执行机构，用于控制风机系统转速，最大化利用风能并保证机组的安全运行。此系统在风机转速超出正常范围时则下达指令作出收桨动作，避免风机故障的发生。但是此系统在长时间运行中的常见故障可以分为电气和机械故障两大类。对于前者来说，需要通过手动变桨测试、急停收桨测试、充电回路测试和变桨电池检查等方式开展故障诊断工作。对于后者来说，则需要检查变桨电机、变桨轴承的密封性以及润滑油系统等。其中的轮毂作为变桨系统的重要旋转部件，容易出现力矩不符合要求或松动的问题，也需要做好相应的诊断和检查工作。

3.4发电机常见故障和诊断方法

发电机也属于风电机组中的核心部件之一，起到机械能向电能转化的作用，保证风电机组中电气系统的正常运行。在现阶段我国风电机组装机容量在不断增加的趋势下，所用发电机的体积和重量也随之增加，其结构也更加复杂，容易出现不同工况和电磁条件下的密封性问题，表现出振动异常、轴承过热、转子或定子线圈短路、转子棒断裂、绝缘损坏等故障，其中概率最高的故障就是轴承故障和定子故障，重点是基于转子或定子的电流信号、电压和输出功率反馈情况的检查来诊断发电机常见故障类型和原因。

3.5葉片常见故障和诊断方法

在风电机组中，叶片主要起到吸收风能的作用，所用材料为纤维增强复合材料，其长时间处于室外环境中，受到潮湿空气和腐蚀、大风等因素的影响，表现出出现疲劳裂纹或断裂故障的概率较高。尤其是针对目前长度为几十米而且长度还在持续增加的叶片，其体积和质量也随之增加，更是增加了机组运行中的叶片故障概率。针对此类故障，则通常采取红外成像检测方式来判断物体的温度，掌握物体表面裂纹、剥落问题发生时的热辐射能量分布情况，进而可以有效分析零件表面的裂纹，及时发现故障。

4风电机组日常故障及处理方法

总结风电机组运行中的常见故障类型和特点，可以将常见故障分为早期故障、意外故障和损失故障等不同类型。针对各种类型的故障可以采取日常检修、定期维护和故障后维修等处理方式。比如针对机组投入运行初期故障概率较高的特点，分析故障原因，主要由于机组设计以及硬件设备生产、装配时的缺陷所导致。这就需要在机组投入运行初期应加大日常检修频率，通过前期的故障隐患排查，保证其通过240测试之后进入稳定运行阶段。在此阶段中则应按照维护计划要求做好风机维护工作，尤其是做好对齿轮箱、偏航系统、导电轨、固定螺栓等部件的检查工作。同时还要总结此阶段中的设备故障率和特点，基于上述信息进行备件储备制度的制定，避免在故障发生之后由于备件不足而耽误正常运行。在总结风电场特点的同时，针对不同类型故障建立日常检修和定检维保策略，排查和消除可能出现的故障隐患。而在机组经过长时间运行之后，针对其常见的老化、异响和漏油、振动等问题，应定期开展全面体检工作，加强技术改进，通过可靠技术的应用来降低风电机组故障概率。

除了上述综合故障处理方法，还要针对其中的特定故障采取针对性的故障处理方法。比如针对风机功率曲线不达标的问题，则需要检查机组叶片对零、风向标对北、机组找中等机械部件，还要检测和优化风机算法、控制逻辑等软件内容。而针对变桨电机故障，则可以更换制造商，做好对整套变桨系统的设计和维护工作。比如要做好对后备电源、变桨轴承、减速箱润滑效果等内容的故障检修和维护。在上述工作中，基于科学的风电场管理规程要求，改良推动设施设备的技术工作，维护风电机组的稳定运行。

5结语

在现阶段，我国的新能源事业在如火如荼的开展，表现在电力行业上，主要是风电、水电和光伏发电机组装机容量的快速增长，多个百万千瓦级别风电场的建设和投入运行，加速陆上风电事业的发展，同时，海上风电也在同步快速发展。但是总结风电机组的运行特点及其运行中的常见故障，需要采取有针对性的故障处理策略和科学的诊断方法，及时排除故障并降低故障概率，维护风电机组的高效和安全运行。

参考文献：

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