風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測技術(shù)分析

張鵬程　劉萬喜

摘 要 在電力事業(yè)及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展背景下，無損檢測技術(shù)被廣泛應(yīng)用到發(fā)電設(shè)備檢修領(lǐng)域中，對提高設(shè)備檢修效果起到了較好的積極影響作用。而風(fēng)力發(fā)電作為我國可再生能源的重要部分，將無損檢測技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備檢測中，能夠保證風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的高效運(yùn)行，為我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展提供有力支持。本文就從監(jiān)控風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、檢測電子設(shè)備及發(fā)電機(jī)、檢測發(fā)電機(jī)設(shè)備、無損檢測塔筒、評(píng)估齒輪箱等多個(gè)方面進(jìn)行分析，便于充分發(fā)揮無損檢測技術(shù)在風(fēng)里發(fā)電設(shè)備檢測中的應(yīng)用價(jià)值，為我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展提高有力保障。

關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電 發(fā)電設(shè)備 無損檢測技術(shù)

近年來，隨著我國電力事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我國越來越重視對各種可再生能源的利用，尤其對風(fēng)能、太陽能等清潔型能源的開發(fā)力度不斷提高。在這種情況下，各個(gè)地區(qū)都加快了風(fēng)力發(fā)電廠的建設(shè)步伐，但是在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行過程中，很容易出現(xiàn)各種各樣的設(shè)備故障問題，既影響到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的正常工作，也容易造成一些不必要的安全事故。為保證風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需要充分利用無損檢測技術(shù)使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的故障隱患得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處于更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。通過對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測技術(shù)進(jìn)行深入分析，有利于提供可靠的參考依據(jù)，使相關(guān)人員能夠更好地將無損檢測技術(shù)運(yùn)用到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備檢測中，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)接口比較復(fù)雜，普遍都是利用在線檢測技術(shù)及集成性技術(shù)對設(shè)備運(yùn)行的可靠性進(jìn)行評(píng)定。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，將無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布處理技術(shù)合理運(yùn)用到風(fēng)電系統(tǒng)監(jiān)控中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠在信息采集和計(jì)算的基礎(chǔ)上，與外界進(jìn)行通信。[1]根據(jù)現(xiàn)狀來看，無損檢測技術(shù)在監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)中的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是監(jiān)控結(jié)構(gòu)健康及無損技術(shù)應(yīng)用提出的紅外成像技術(shù)。二是以監(jiān)控技術(shù)模型為基礎(chǔ)，檢測極端環(huán)境下的系統(tǒng)線老化及腐蝕現(xiàn)象。三是對不同的電子系統(tǒng)變流器進(jìn)行評(píng)估比較，將成像檢測技術(shù)使用到發(fā)電機(jī)檢測中，若是發(fā)現(xiàn)異常問題，采取有效措施進(jìn)行處理。

此外，為保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)檢測技術(shù)的高效性及準(zhǔn)確性，需要做好以下幾項(xiàng)工作：一是為解決無線傳感器能力及寬帶方面的問題，需要加快研發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)、成像技術(shù)及傳感技術(shù)。二是為確保數(shù)據(jù)能夠適應(yīng)各種環(huán)境，需要利用近海、內(nèi)陸等環(huán)境構(gòu)建分層網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，加強(qiáng)對特殊環(huán)境下通信魯棒性的研究。三是對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理采集、壓縮和優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，調(diào)整采樣周期，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)容錯(cuò)技術(shù)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究。四是研發(fā)符合系統(tǒng)路由的路由協(xié)議及MAC協(xié)議，對數(shù)據(jù)的采樣周期及傳輸速率進(jìn)行優(yōu)化，防止出現(xiàn)活鎖、死鎖等不良狀況。五是加強(qiáng)信噪比及其他無損數(shù)據(jù)信號(hào)的處理。

二、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測技術(shù)的具體應(yīng)用分析

（一）檢測電子設(shè)備及發(fā)電機(jī)

在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備檢測工作的時(shí)候，需要對電力電子及電池的可靠性進(jìn)行仔細(xì)檢測。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的時(shí)候，需要借助主軸、葉輪及齒輪箱的作用，而風(fēng)力機(jī)的葉片具有一定的彈性，受到風(fēng)載荷作用的影響形成一定的彈性力、慣性力及空氣動(dòng)力，整個(gè)過程具有交變性及隨機(jī)性等特點(diǎn)。其次，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組很容易受到各種因素的影響，造成電機(jī)及機(jī)艙的振動(dòng)，若是電機(jī)及機(jī)艙的振動(dòng)幅度及振動(dòng)頻率過大，將直接影響到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。一般在電機(jī)的運(yùn)行過程中，電機(jī)故障無法被及時(shí)檢測出來，且電力電子中的電流經(jīng)過半導(dǎo)體器件會(huì)出現(xiàn)較大的功率損失，進(jìn)而出現(xiàn)發(fā)熱情況，導(dǎo)致電力電子無法正常工作。同時(shí)，在工作電壓及載流能力逐漸增加的情況下，電子設(shè)備的可靠性及穩(wěn)定性會(huì)受到溫度系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)的不利影響。[2]在這種情況下，需要加強(qiáng)對在線檢測技術(shù)的研究，根據(jù)實(shí)際情況將無損檢測技術(shù)合理運(yùn)用到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備檢測中。

（二）檢測發(fā)電機(jī)設(shè)備

在發(fā)電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行過程中，通過主軸、齒輪箱等設(shè)備使發(fā)電機(jī)能夠?qū)︼L(fēng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為電能。但是發(fā)電機(jī)的葉片具有一定的彈性，以致葉片承受的慣性及動(dòng)力都具有一定的隨機(jī)性，這就很容易造成電機(jī)內(nèi)部的顫振問題。若是電機(jī)內(nèi)部的顫振體現(xiàn)出發(fā)散性的特點(diǎn)，那么就會(huì)對風(fēng)力機(jī)造成破壞；若是電機(jī)內(nèi)部的顫振幅度或顫振頻率過大，未能滿足設(shè)計(jì)要求，勢必就會(huì)給風(fēng)機(jī)運(yùn)行帶來較大的安全隱患。根據(jù)現(xiàn)狀來看，發(fā)電機(jī)設(shè)備的檢測方式有以下幾種：一是通過電磁傳感器、熱成像技術(shù)及掃地雷達(dá)技術(shù)對其進(jìn)行無損檢測。二是利用模態(tài)分析及振動(dòng)分析相結(jié)合的方式，檢測系統(tǒng)的使用壽命及穩(wěn)定性。

三、結(jié)語

在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的無損檢測工作時(shí)，很容易受到各種因素的不利影響，導(dǎo)致設(shè)備檢測的準(zhǔn)確性無法得到保障。同時(shí)，不同傳感器所提供的數(shù)據(jù)信息存在一定差異，這就進(jìn)一步增加了設(shè)備檢測的難度。因此，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測的時(shí)候，需要對葉片檢測系統(tǒng)重量進(jìn)行控制，提高系統(tǒng)整體魯棒性，綜合比較不同的檢測方法，對各種類型的傳感器信息進(jìn)行集成化，便于在健康狀態(tài)下對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。

（張鵬程單位為沈陽吉地安檢測有限公司；劉萬喜單位為沈陽吉地安風(fēng)電科技有限公司）

參考文獻(xiàn)

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[3] 張尚書.基于機(jī)械設(shè)備維修中無損檢測技術(shù)的應(yīng)用分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（02）：192-193.

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