风力发电机组的故障及维护策略

郭兴俊

摘要：风力发电机是风电场稳定运行不可缺少的设备。为保证风力发电机运行的安全性与稳定性，做好风力发电机定期维护工作非常必要。阐述目前风力发电机主要运行故障以及维护工作中的不足之处，提出风力发电机维护工作开展的具体策略，建立完善的风力发电机维护体系，保证风电场工作稳定开展。

关键词：风力发电机;风电场;维护

引言

近年来，中国风电场的数量逐渐增加。风力发电机组是关系到风电场生产率和效率的重要设备。如果不能及时有效地解决风电机组存在的问题，不仅是巨大的损失，也是风电场巨大的安全隐患。因此，目前风电场逐步重视风电机组的运行维护，初步建立了风电机组的运行维护体系，定期开展风电机组的线路维护、程序测试、仪表调试等维护工作。总体而言，风力涡轮机的运行和维护已初步成为一个系统，并发挥着明显的作用。然而，从当地的角度来看，风力涡轮机的运行和维护还不成熟。例如，风电机组的故障维修不全面，不能及时有效地解决故障等问题，给风电机组的运行带来巨大的安全隐患，严重影响风电场的工作效率。

1风电机组故障特征

风力涡轮机的使用寿命一般为20～25年。大多数风力涡轮机安装在草原和牧区、高原地区、沿海岛屿、山区和其他地区。这些地区的自然环境非常恶劣。风电机组长期在粉尘、低温、冰雪、雷电、风暴等恶劣环境中工作，负荷和风速对其的影响使机组的实际工况极其复杂，在实际使用寿命内容易造成风电机组相关部件的损坏和故障。小的风机故障导致风机停机，失去风电场发电能力;大型故障会损坏大型部件（如发电机、齿轮箱、轴承、叶片等）。

一旦大型部件损坏，大型部件的更换、运输、吊装和长期停机将给风机制造商和风电场造成巨大损失。由于风电机组高度一般在70～90m之间，机组内有大量的机电部件、油脂等化学药剂。大规模故障甚至可能导致火灾、触电、机械伤害和人员坠落等人身伤害，甚至死亡。

如果风电机组经常出现故障，不仅会增加维护工作量，而且最严重的是机组在达到使用寿命前就会报废。风电场机组的分布范围通常较大，一旦发生故障不容易及时发现，维护也很困难，这将增加维护成本。

为了提高风电机组的可靠性和安全性，应尽可能降低机组故障的发生率。我们应该对机组故障的基本情况、发展趋势、风力发电系统及其主要问题进行全面研究，找出潜在规律，采取有效措施减少或预防故障的发生。

2风力发电机维护工作现状分析

2.1运行维护体系不完善，运维工作混乱无秩序

（1）多数风电场没有标准化的风力发电机运行维护制度，相关运行维护工作人员无法根据有效的制度，规范化开展运维工作，风力发电机出现故障时，无法及时发现并得到有效解决。

（2）运行维护工作秩序混乱，风力发电机运维工作人员开展运行维护工作时，流程不明，秩序混乱，缺乏完善的工作记录，后期也没有相应监管措施，导致部分构件运行维护工作重复进行，部分构件完全没有开展相关维护工作，严重影响效率。

（3）风电场管理层观念不足，在日常工作中对风力发电机的运行维护工作缺乏足够重视，更加侧重于生产活动。

2.2运行维护工作人员专业性不足

（1）意识不足。没有重视运维工作，在工作过程中运维操作不规范，部分工作人员甚至态度不端，很多存在故障的风力发电机部件没有及时检修，增加后期使用危险性。

（2）专业能力不足。风力发电机运行较为复杂，其维修养护工作极其考验运行维护人员的技术水平，以便能够“稳准狠”地发现风力发电机的部件故障，分析故障原因，制定对应的合理维修策略。但是，部分从事风力发电机运行维护工作的人员专业水平不足，不能及时发现风力发电机的故障，不能找到故障原因，更不能提出对应解决策略。例如，线路老化、变压器故障的检修以及养护工作，一些水平不足的运行维护人员不能有效解决，影响后期使用，增加风力发电机运行安全隐患。另外，风力发电机的故障检测与维修工作除了需要高超的技术能力之外，还需要严谨态度，即多次细致规范化检测以及结果分析对比，才能提高故障维修效率。部分高技术水平的运行工作人员缺乏严谨工作态度，也是风力发电机出现安全风险的原因之一。

3风力发电机组维护策略

目前大多风电场还是采用故障事后检修的维护方式。故障事后检修是指风电机组在发生故障或其他失效后进行的检查、隔离和修理等非计划的维护方式。该维护方式修理过程中一般需更换较多零部件，由于故障突发，事先准备不足，需更换的零部件不一定有备件，因此而产生的备件运输费用和运输时间，更换损坏的零部件可能需要使用的专用吊装设备，都会耗费大量的时间和较高的成本，直接影响风电场的发电量和经济效益。

3.1定期维护基础计划

大部分的风电场定期维护策略，是依据机组制造商提供的维护清单制定机组定期维护计划，该维护计划是机组维护的基础维护。风电场工作人员按照维护计划规定的维护周期完成所有要求的维护项目，将风电机组的故障和损坏减小到最少。维护工作内容主要包括叶轮、发电机、塔架、机舱、控制系统、轴承、液壓润滑系统和在线振动监测系统等的维护。

3.2定期维护计划定制化设计

目前90%的风电场是根据机组制造商提供的维护清单制定机组定期维护计划，但机组制造商维护标准缺乏针对性，定期维护工作时间长，人力、物力投入大，由于机组工况不均衡，经常出现过度维护或欠维护的情况，造成人员浪费和发电量的损失。

4结语

作为新兴产业其建成后能否可靠运行，并持续良好健康的发展取决于海上风电场后期运行维护管理的水平。就定期检修、状态检修、故障检修及技术改造4种检修模式在海上风电机组管理中各自发挥的作用和重要性占比进行分析;定期检修是风电机组长期可靠运行的基础性保障，状态检修是预判问题病提前解决的维护方法最优解，故障检修是问题出现后的最终补救措施，是堵漏的最后一道防火墙，技术改造提升部件和系统可靠性是解决问题降低维护频率的根本。

参考文献

[1]CNCA/CTS0004—2014，风电机组质量保证期验收技术规范[S].

[2]杨校生.风力发电技术与风电场工程[M].北京：化学工业出版社.