提高风电机组安全运行管理水平的有效途径

中广核新能源辽宁分公司 吕 鑫

在风力发电机实际运行时，如机组产生故障、故障数据没有达到报警值时，即可将故障信息反映出来，相关故障信息包括风向和风速、有功和无功功率、机组高速或低速旋转、叶片桨角、变频器的入口温度、舱内外温度、齿轮轴承和油箱温度、变桨电机的温度、塔筒XY 振动数据、大部件监测数据、发电机定子和轴承温度、齿轮箱的油泵和入口压力、液压泵的压力等和机组故障数据等都有直接关联。

1 风电机组运行过程故障分析

叶片故障。发电机运行过程中只有叶片能够正常转动才能不断产生电力能源，所以叶片转动为发电机稳定运行的关键。然而叶片转动时可能受到电机设备以及本身自重等因素影响，若叶片处于不利环境当中运行可能受到损坏，还可能导致其他故障的发生。

变流器故障。通常变流器中电流和电压存在异常问题时就可导致机组变流器故障，发电机工作时电流与电压如果过热可能出现欠压问题，导致机组中流经电流及电压高于极限值，长期下去可损坏变流器或使其出现故障[1]。

异常振动。当发电机运行时，异常振动问题主要有三方面原因：电机设计方面存在不足，其中零件精度和标准不符，这些不达标零件可能在电机转动期间产生偏移问题，最终导致异常振动；发电机在长期运行时零件出现松动，导致转子质心和发电机旋转中心难以重合，进而发生偏离问题，导致机器出现异常振动；发电机操作、维修和养护与标准不符，也容易出现此类问题。

2 影响风险机组运行的主要因素

2.1 环境方面因素

设计风电机组时需将各类环境因素考虑其中，包括海拔、温湿度等因素。在风电机组的选择方面要保证设备和环境间的适应性。如对于高海拔地区，需选择高海拔类型机组，沿海位置需选择沿海型机组、低温区需选择低温型机组、低风区域可选择低风速类型机组，这样才能使设备和环境之间相适应，以免由于环境因素导致的机组运行问题发生。

2.2 电气方面因素

要保证风电设备安全运行需要其绝缘性能良好，若设备运行期间母排、线路间绝缘等出现问题可能导致设备被击穿，同时绝缘存在问题还有可能导致设备被击穿的过程引发火灾。当设备处于恶劣环境中运行要重点做好防护工作，如电击穿防护、电化学击穿防护、热击穿防护等。机组绝缘性容易受到多种因素影响，典型的包括温度高低、局部放电、环境湿度、电场均匀性、机械力等。所以设备选择期间需对其性能作出判断，并在接线环节按照标准流程操作。

如果接线端、电缆接线二者连接不牢固，可能会在外力影响之下，使电线出现接触不良、松动脱落多种问题，甚至发生漏电以及火灾等事故。当电线“虚接”时就会增加电线电阻，此时设备处于长期运行环境之下，就会由于高温导致线路接触问题，损坏设备器件，还可能导致人员受伤。风电机组安装调试期间也需严格按照接线标准，当设备运行期间出现异常状态时需仔细排查，保证问题能够及时被发现。此外还需做好设备日常维护和巡检等工作，科学分析监测数据，为维护设备提供支持，使机组能够稳定运行[2]。

2.3 机械方面因素

发电机组当中螺栓为用量最多的零件件之一，具体包括叶片连接、叶轮连接、发电机连接、机舱连接等螺栓类型。高质量螺栓的使用能避免设备运行期间由于机械连接问题导致的变形、断裂等问题。机组吊装完成后应对所有螺栓和栓力矩值展开安全检测，确保其连接安全。初次运行风电机组时，应在其运行时间达到500h 时对机组展开全面维修和检查。设计、施工等问题都可影响机组运行安全，与此同时维护和检查工作也与机组安全运行休戚相关。

除500h 运行之后检查工作外，还需结合机组螺栓的紧固情况展开日常检查，应对关键部位的零件做好润滑工作。机械设备中部分零件可能是长期受到摩擦受到损耗，最终停用。所以需通过润滑工作降低风电机组设备零件损耗，延长其使用时间，保证设备性能良好，还能降低维护成本。通常机组的变桨和偏航等系统、发电机轴承位置都需定期润滑，相关人员应制定检修计划，对于上述部位展开全面检查。此外大部分风电机组处于恶劣环境之下工作，无论是风雨还是高温或风沙各类恶劣环境都可损伤机组机械零件，因此还需针对上述自然因素做好防护。

3 风电机组的发电机运维策略的优化与改进

健全运管制度。风电机组发电机运维期间，健全制度是保证机组安全运行的重要前提。健全的运管制度主要包括：将运管责任有效落实，明确各岗位人员工作职责，提高团队对于设备检修和维护的水平，将机组运维上升到全新高度；须定期对设备进行更换，通过设备检查，保证其性能良好、运行安全；向管理组织中定期引进人才，要求人才使用先进的检测技术对设备故障展开检测，不断提高检修团队工作水平，提高设备运维质量[3]。

制定标准作业卡。针对机组出现的故障消缺问题及定期巡检工作要求，可制定风电场中标准作业卡，将具体工作内容、注意事项等加以明确，且需明确机组现场安全、技术、组织等措施应用，并将故障消缺及现场巡检工艺要求、具体流程等明确。由于风电机组中设备类型较多，运维人员相对复杂。为保证标准作业卡日益完善，还可使用闭环反馈这一制作方式。按照公司整体要求，按照部门、班组等标准化作业要求展开作业卡制定。通过班组、部门等机构审核后纳入标准化体系之中。作业卡使用期间，应结合具体要求反馈意见总结经验，为后续工作提供指导，提高部门、班组以及专项工作标准化程度。

制定运行规程。结合风电场中机组类型多样化这一特点，需对日常工作中的经验进行提炼和总结，编制《风电场机组运行规程》，在规程当中明确机组运维管理流程，能有效提高风电场运行效率及管理水平，使设备高效运行。规程当中还需包括和风电机组相关的运检流程，包含主要类型风电机组运维注意事项，对于风电场运行展开指导，强化风电机组管理，提高运维水平，进而提高风电场年均可用小时数，保证规程的制定具备实用性，在行业领域具有推广价值[4]。

发电机定期维护。机组安全运行定期维护十分重要，维护过程需重点从几方面入手：整机维护。除机组的定期维护外还需展开必要整机维护，将发电机寿命有效延长。将发电机上的锈迹、尘土等及时清理，使其表面保持清洁，降低故障发生率，检查螺栓、垫圈各类紧固件连接牢固情况，检查绝缘电阻、对接线电缆等绝缘性能，以保证满足机组安全运行需求；维护轴承、润滑系统等，将机组润滑油进行定量补充，以免电机使用过程被烧损；维护定子和转子绕组，结合发电机运行规律，对于其定子和转子展开维护。如发电机是首次启动或长期停用后启动可一年展开一次测试，确认绝缘电阻情况，当发电机出现故障后展开其他测试。还需定期检修发电机，使设备处于良好状态下工作，将发电机寿命有效延长，提高其使用效益。

安全评估及技术监督。风电场中风电机组种类较多，且机组型号、容量间差异性较大。机组差异使得其运行状态出现不同，对应缺陷问题以及故障问题也有所不同。因此可通过对风电场展开安全评估掌握其运行状态。所以需制定完善的安全评价体系，对风电场运行安全展开客观评估。可制定安全评价规范并对评价工作采取闭环式、动态化的管理，设定一个周期为5年，每年评价、分析数据、作出评估、展开整改、重复评估，经过整个循环完成一个周期的评价工作。具体而言，发电企业能结合评价标准对风电场安全进行现场检查和评估，还可邀请主管部门专家展开评估，对评价期间存在的问题深度分析并加以分类，结合评价结论制定相关问题解决措施，将整改措施有效落实。以2～3年整改为期限，整改后上交主管单位展开复评[5]。

做好日常维护。因风电场中发电机的结构较为复杂，所以在日常检修方面要结合发电机的故障类型采取差异化检测方法。日常检修开始前需对发电机整体情况做好评估，明确其运行规律，以便故障发生时能够高效维修。

总之，在风电场内发电机安全运行是风电场运行效率重要保障。因此机组运行问题十分重要，相关人员需高度重视并采取有效措施展开管理，降低机组发生故障率，使风电行业持续发展。