風電場電氣設(shè)備中風力發(fā)電機的運行維護

朱明

摘 要：經(jīng)濟社會發(fā)展迅猛，城市化發(fā)展對電力等能源的要求也就不斷上漲。為了加快城市化進程，貫徹落實可持續(xù)發(fā)展理念，風電、水電及火電等新能源的體系是否完善就成了人們關(guān)注的重點。本文針對風力發(fā)電機的運行維護作為探討中心，指出當前電力機組運行中出現(xiàn)過的問題和故障同時探討了解決措施。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備;風力發(fā)電機;問題與對策

引言：

電力事業(yè)的發(fā)展促成了一批電廠的建成。這些電廠利用火、水、電等能源為城市發(fā)展創(chuàng)造更強大的動力，并且在節(jié)能環(huán)保等方面有著優(yōu)越的表現(xiàn)。但目前風力發(fā)電事業(yè)仍處于上升階段，在實際運行工作中還存在許多不足，例如：機械設(shè)備故障、工作團隊責任意識較差、設(shè)計環(huán)節(jié)與實際不符等。針對這些問題，筆者進行了一些闡述，并就其維護和運行提供了一些解決措施。

1常見設(shè)備故障及工作管理問題

1.1常見故障

一般來說，風力發(fā)電機的構(gòu)成部分之間應(yīng)該是相協(xié)調(diào)的，如果其中一個組成部分出現(xiàn)問題，則整個風力設(shè)備都會無法運轉(zhuǎn)。發(fā)電機的葉片、變流器易出現(xiàn)故障，而發(fā)電機本身如果出現(xiàn)不正常的振動頻率，也需要進行故障檢修：

1.1.1葉片：葉片的故障率在風電設(shè)備整體的大部件故障中占三分之一。首先，風力發(fā)電機，顧名思義，它的動力來源是風能，而具備這種發(fā)電條件的環(huán)境一般處于高原之上。這些環(huán)境普遍氣候惡劣，氣壓與海拔成正比，且天氣變化莫測，十分復雜。發(fā)電機上的葉片常年暴露在這種惡劣環(huán)境中，極易受到損害。葉片運轉(zhuǎn)是否正常直接影響了整機是否可以正常工作，當葉片發(fā)生故障時，發(fā)電機設(shè)備需要及時停止運轉(zhuǎn)并更換葉片，這不僅為施工提升了難度，還讓建設(shè)企業(yè)產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟損失。[1]

1.1.2變流器：與葉片一樣，變流器是整個發(fā)電機組最重要的“成員”之一。它在整機運轉(zhuǎn)中扮演了“控制者”的角色，即在葉輪轉(zhuǎn)速不一致的情況下保證機組電壓輸出與電網(wǎng)電壓平衡。此外，變流器還可以控制風電機組的功率，但需要在主控的配合下完成。基于變流器的功能，其在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱量，因此變流器柜體的散熱工作就顯得十分重要。如果柜體熱量過高，內(nèi)部的元件會因為高溫出現(xiàn)損傷。目前，可以解決這種問題的就是變流器散熱體系，它分為水冷和風冷兩個類型。如果機組出現(xiàn)短路現(xiàn)象，電流會異常增大，此時拉弧燒毀或無法斷開的情況就出現(xiàn)了。

1.1.3.發(fā)電機自身問題：一般來說，工作人員在評定電機質(zhì)量時，會以發(fā)電機振動作為主要評判依據(jù)之一。發(fā)電機異常振動有很多原因，主要原因有二：一方面，如果發(fā)電機的設(shè)計圖紙和實際施工有出入，會造成發(fā)電機內(nèi)部零件質(zhì)量參差不齊、精度不夠的問題，這時發(fā)電機的質(zhì)量是遠不能支持正常工作的，因此會出現(xiàn)異常振動;另一方面，如果發(fā)電機的工作量劇增，需要在短時間內(nèi)生產(chǎn)出大量電力，卻沒有緩沖時間，這時發(fā)電機其實是處于“超負荷”工作狀態(tài)的。[2]如果發(fā)電機長期處于這種危險邊緣，就會出現(xiàn)磨損、故障，久而久之，異常振動的現(xiàn)象就產(chǎn)生了。此外，除了硬件問題和超負荷的問題，在發(fā)電機異常振動的問題上還需要考慮人為因素，例如：技術(shù)人員是否定期保養(yǎng)、維護機器;極端天氣前，技術(shù)團隊有沒有采取相應(yīng)的保護措施等等。

2解決措施

2.1完善管理體系，培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能人才團隊

由筆者所見，電力行業(yè)雖不斷發(fā)展，但電力企業(yè)內(nèi)部的人員管理等制度仍然存在落后問題。為了提高兩者的匹配程度，進一步發(fā)展電力事業(yè)，電力企業(yè)應(yīng)當作出根本性的改變，力求培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的電力技術(shù)人才。首先，企業(yè)需要優(yōu)化內(nèi)部職員體系，樹立技術(shù)先鋒等模范形象，引導工作人員樹立責任意識、明確自身職責，并且不斷提高自身綜合素質(zhì)和思想道德水平。此外，企業(yè)還需要建立相關(guān)獎懲制度，用“引導”和“約束”完善管理體系，為優(yōu)秀人才創(chuàng)建更多的發(fā)展道路，以落實責任制等形式加快團隊生產(chǎn)和工作效率，確保電力設(shè)備的運行工作順利。

2.2案例分析：以“看、聽、做”的方式完善設(shè)備檢修制度

2020年3月12日，某地風電機組設(shè)備失火，在事故發(fā)生的1個小時之內(nèi)火勢蔓延，如同一個“火炬”。管理部門緊急召集專家小組和技術(shù)人員進行問題排查，優(yōu)先排除了“非正常停機問題”和“超速問題”，緊接著調(diào)取了監(jiān)控數(shù)據(jù)，從集電線路、箱變高壓側(cè)斷路器及變頻器等構(gòu)成部分開始排查，找尋事故原因，最終確定了是箱變引發(fā)的故障及多起事故。具體檢修過程如下：

當發(fā)電機組出現(xiàn)故障時，工作人員及時啟動了緊急預(yù)案，以前人經(jīng)驗或?qū)I(yè)理論知識進行問題的分析和處理，把握最佳搶修時間，避免公司或社會出現(xiàn)更大的經(jīng)濟損失。

實際檢修中，工作人員應(yīng)使用了“看、聽、做”等手段進行觀察和修復。[3]

首先，問題出現(xiàn)時，優(yōu)先進行整機的目測和觀察。綜合考慮兩個“松動”問題，即安全平臺、風電機組的爬梯是否松動;控制柜中的電纜線是否松動。同時，需要檢查扭纜傳感器和偏航齒、液壓站表計、油管接頭等細節(jié)，防止拉環(huán)松動或沒上潤滑油等問題外，還需要確認表計壓力是否正常、油管接頭處是否漏油等。

其次，工作人員應(yīng)當以“聽、聞”的方式尋找問題源頭。檢查控制柜內(nèi)是否產(chǎn)生異味，聽其中是否存在異常放電聲。當聽見控制柜內(nèi)出現(xiàn)放電聲時，就可以確認故障源頭是柜內(nèi)接線端接觸不良。此外，還需要進一步排查控制柜內(nèi)的零部件細節(jié)，傾聽是否還存在干磨、葉片切風異常聲等聲音，防止軸承和齒輪之間出現(xiàn)異常轉(zhuǎn)動問題。

最后，在問題的排查中，工作人員需要動手進行處理。與日常維護類似，實際檢修中，如果出現(xiàn)問題，可以使用“修剪”的辦法解決問題。修剪完畢后，應(yīng)當清潔現(xiàn)場，尤其注意清理元件接頭滲出的油脂。如果清潔工作不到位，在日后的檢修工作中很可能因為這些油脂出現(xiàn)問題的誤判等情況。

2.3完善維修制度

風力發(fā)電設(shè)備的維修并不僅僅依賴于電力專業(yè)的技術(shù)維修人員，它的日常運轉(zhuǎn)包含了機械、空氣動力學等多種高精尖學科的靈活運用。因此，針對電力機組的日常維護，應(yīng)當從以下幾個方面入手：

2.3.1定期檢查螺栓力矩等聯(lián)接件;

2.3.2定期檢查轉(zhuǎn)動部件的潤滑程度，并及時補油進行潤滑，防止其因干澀而無法運轉(zhuǎn)。潤滑油的選擇也十分有講究：偏航減速齒輪和齒輪箱之間，應(yīng)當使用稀油進行潤滑;而偏航齒輪和發(fā)電機的軸承及偏航軸承之間，應(yīng)當使用干油進行潤滑。需要注意的是，這些轉(zhuǎn)動部件在運轉(zhuǎn)中會釋放大量的熱量，而潤滑劑會因高溫產(chǎn)生化學變化，這需要工作人員定期補加適量的潤滑油，如果劑量過多可能適得其反。此外，工作人員還需要定期對潤滑油進行采樣，如果發(fā)現(xiàn)其變質(zhì)或不能再投入使用，應(yīng)當及時進行更換。[4]

2.3.3.定期檢查發(fā)電機組的功能是否正常：使用手動觸發(fā)的方法檢測設(shè)備的緊急停機功能是否正常、扭纜開關(guān)是否正常、振動傳感器是否正常;使用控制器極限定值配合過速測試檢查發(fā)電機組的運行狀況。如下圖1為工作人員在對相關(guān)設(shè)備進行檢查：

3結(jié)束語

促進電力事業(yè)發(fā)展，不僅可以加快經(jīng)濟社會的轉(zhuǎn)型，還可以為居民帶來更為便利、經(jīng)濟的生活感受。此外，電力事業(yè)的發(fā)展還與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略不謀而合，在節(jié)約資源、整合資源、綠色環(huán)保以及在積極響應(yīng)國家對“碳達峰”“碳中和”政策的號召等方面，風力發(fā)電無疑是一個問題的“突破口”。

參考文獻：

[1]楊耀東. 風電場電氣設(shè)備中風力發(fā)電機的運行維護策略[J]. 科技成果縱橫， 2020（1）：132-132.

[2]朱江. 淺論風電場電氣設(shè)備中風力發(fā)電機的運行與維護[J]. 科技風， 2020， No.430（26）：151-152.

[3]王振華， 朱業(yè)紅. 風電場電氣設(shè)備中風力發(fā)電機的運行與維護[J]. 商品與質(zhì)量， 2019， 000（012）：231.

[4]王云超. 探討風電場電氣設(shè)備中風力發(fā)電機的運行維護[J]. 探索科學， 2019， 000（009）：51-52.

（寶應(yīng)縣融保達風力發(fā)電有限公司，江蘇 揚州 225800）