风电场风电机组中风力发电机的运行与维护研究

衡佳鹏

摘  要：风能属于清洁型可再生能源，建设风电场并利用风能发电是一种清洁型发电形式，在目前整个社会用电负荷急剧快速增长以及环境逐渐恶化的形势下，风电场的建设数量和风电机组的装机容量在不断增加。风力发电机作为风电机组中的关键部分，其运行中容易出现叶片故障、齿轮箱和电动机故障等而影响其正常和高效运行，从而导致风电机组整体运行效率的降低。为此就应该总结其运行中的常见故障以及开展运维工作中的问题，从运维体系完善、人员培训等方面优化运维管理对策，提升风力发电机的运维效果，保证风电机组的高效和稳定运行。

关键词：风电场;风电机组;风力发电机

1引言

在风电机组中，风力发电机属于最为重要的组成部分，一旦出现故障则不仅会影响正常生产，造成巨大的经济损失，而且还可能引发安全事故，威胁作业人员的生命安全。因此，应该构建风力发电机的运维体系，定期开展风力发电机的运行与维护工作，提升其运行可靠性，降低其运行维护成本。

2风力发电机常见的故障特点

2.1叶片故障

发电机叶片在受到较大风能应力推动下长时间处于高速旋转的状态，其运行环境恶劣，容易出现结构松动或裂纹问题，或者叶片表面粗糙程度增加、叶片变形、浆距控制滞销、空气动力不平衡等问题。在出现上述问题时，叶片在运转中会发出高频、时变和瞬态的声发射信号，因此可以通过声发射检测技术的应用开展叶片损伤探测和评估工作，或者将振动传感器安装在机舱主轴上对低频振动信号加以采集，对空气动力不平衡的问题加以分析。

2.2齿轮箱故障

电机中的齿轮箱主要起到将电机与机组主轴进行连接的作用，通过齿轮起到变速的作用，满足风电机组正常运行所需。此齿轮箱的运行环境恶劣、工况复杂且具有较大的传输功率，其运行中出现高速轴侧的轴承故障、行星齿轮故障、传动侧轴承和中间轴轴承故障的概率较高，表现出在冲击荷载和交变应力影响下的磨损、滚道划伤、外圈跑圈、滚子打滑等故障。针对此类故障维修难度大、耗时长等特点，应采取小波神经网络方法开展故障诊断工作，或者对润滑油温、油液磨粒、轴承温度等信息进行收集分析来诊断齿轮箱故障。

2.3电动机故障

风电机组中的电动机主要有永磁同步和双馈发电机两种，对于前者来说，其属于直驱式发电机，与电机转子直接耦合，所用电动机的转速较低但是具有较大的启动扭矩，通过全功率变流器将定子绕组接入电网中，表现出更宽的运行范围、更大的直径和更为复杂的结构，成本也较高。对于后者来说，其转速较高，容易产生噪音。应用此类电机时还需要配合增速齿轮箱使用，整体重量较大。但是此种发电机为异步发电机，通过变流器与转子连接，可以实现功率的双向流动，将转速稳定控制在70～105%的范围之内，保证电机的输出频率和功率稳定。上述电动机运行中则容易出现轴承故障、过热、转轴形变、磨损以及转子和定子之间间隙异常等机械故障。还可能会出现绕组短路或断路、过热等电气故障，需要针对相应故障信号开展检测工作。

3风力发电机运行与维护存在的问题

3.1运行维护体系不够完善的问题

风电场中普遍缺乏标准化的风力发电机运维制度，这就导致运维人员工作开展时缺乏有效依据，不利于运维工作的规范化開展，难以及时发现和解决发电机故障。也正是如此，导致运维工作流程和秩序混乱，工作记录也不够完善，加之在后期运营中的监管不够全面和及时，导致在运维工作中存在较多重复工作，但是其他构件却缺乏相应的运维工作，降低工作效率。此外，由于风力发电机管理理念落后，运维人员缺乏对自身工作的重视，将更多的精力放在生产活动中，更是会降低运行维护效果。

3.2运行维护工作人员专业性不足的问题

总结运行维护人员的专业水平，表现出对自身工作认识不正确和重视不足的问题，没有严格按照规程要求开展具体操作，造成了操作不够规范的问题，而且工作态度不够端正，没有及时发现故障并开展检修工作，增加了后期运行中的故障概率。此外，更表现出自身专业能力较弱的问题。由于风力发电机故障检修和运维工作具有较高的专业性，要求运维技术人员可以结合故障表现快速和准确判断故障部位和原因，制定科学有效的维修策略。否则就会由于专业水平不足而难以及时发现故障、难以准确和快速判断故障原因，导致所采取的维修策略不够有效，难以及时排除故障。比如没有有效解决线路老化和变压器故障等问题，会导致风力发电机后期运行安全隐患的增加。而风力发电机的故障诊断和维修工作也需要运维人员具有较高的专业技术水平，还需要工作态度端正，通过规划化的检测和结果对比分析，不断总结经验来提升故障检修效率。

4风力发电机运行与维护的优化措施

4.1完善风力发电机运行维护体系

风力发电机运行维护制度的制定是开展各项运维工作的前提和指导依据，因此应结合风电场实际情况和未来发展要求明确具体的运维工作流程、工作顺序、工作内容和要求等，比如按照局部故障出现之后开展线路检测、制定检修方案、基于检修工作方案开展具体的检修工作，在质检通过之后投入使用。通过明文规定，由检修人员按照流程要求开展部件检修养护工作。此外，还要结合风电场实际运行情况明确具体的运行维护工作周期，按照短期、长期计划中的检修维护时间要求落实检修工作，按照不同时期的维护时间和频率要求，有计划的开展维护工作。最后还要制定明确的维护方案，在此方案中对维护时间、项目内容、结构以及质检评测要求等加以明确，做好维护工作的记录，保证后续维护工作的条理性。

4.2加强对运维工作人员的培训和培养

为了保证运维人员的专业性达标，在培养和培训专业技术团队和专业运维技术人员时，重点从以下两个方面开展。一是通过讲座和交流会等方式加强宣传，提高运维人员对自身工作的重视，端正其工作态度，培养和提升其责任意识，从内心认同自身工作。二是在引进更多符合专业要求的优秀高校毕业生的同时，加强岗前培训工作，同时采取以老带新的方式，由老员工和优秀员工通过言传身教的方式提升新员工的实践能力。还要定期开展专题培训会，完善内部培训体系，提升运维人员的专业技术水平。并且定期考核，考察运维人员的学习培训效果和能力，通过奖罚分明的措施激励员工，打造专业技术团队。

5结语

正是由于风力发电机出现故障而影响其自身稳定性，会对风电机组乃至整个风电场的运行经济效益产生负面影响，这就需要总结其运行中常见的叶片、齿轮箱和电动机故障等，分析目前开展风力发电机运维工作中存在的体系不完善和人员专业性较差的问题，通过运维体系完善和加强技术人员培训等方式提升运维管理水平，调整运维策略并打造专业运维技术团队，保证风电场的长期稳定运营和发展。

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