風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)研究

李建輝

摘要：風(fēng)能作為可再生能源，利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電不但能夠降低對(duì)資源的消耗，緩解我國(guó)資源緊張問(wèn)題，而且可大大減少對(duì)環(huán)境造成的污染，為推動(dòng)我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)也作出了巨大的貢獻(xiàn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是進(jìn)行風(fēng)能發(fā)電的核心設(shè)備，主要是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。本文主要針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;機(jī)組狀態(tài);監(jiān)測(cè);故障診斷;技術(shù)

1風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的必要性

為了便于風(fēng)能的獲取，風(fēng)場(chǎng)一般都設(shè)在比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)或者近海區(qū)域，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)受到陣風(fēng)、侵蝕等因素的影響。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般設(shè)在50～80m的高空，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)需要承受較大的受力載荷。由于設(shè)計(jì)不合理、焊接質(zhì)量缺陷等原因會(huì)引發(fā)機(jī)組運(yùn)行故障，當(dāng)出現(xiàn)陣風(fēng)時(shí)，會(huì)對(duì)葉片造成短暫而頻繁的沖擊載荷，而葉片受到的荷載又會(huì)對(duì)傳動(dòng)鏈上的部件產(chǎn)生不同程度的影響而引發(fā)故障，其中風(fēng)輪、主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等受到的影響較大。計(jì)劃維修和事后維修是風(fēng)力發(fā)電機(jī)比較常用的維修方式，但是這兩種維修方式都存在一定的缺陷，計(jì)劃維修的檢修范圍不大，維修內(nèi)容不詳細(xì)，無(wú)法全面的反應(yīng)出機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況。而事后維修的維修時(shí)間長(zhǎng)，維修效率低，所以造成的經(jīng)濟(jì)損失較大。所以需要提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)維修水平，采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)可大大提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

2機(jī)組各類狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1監(jiān)測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，基于發(fā)電機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)變化基礎(chǔ)上判斷機(jī)組運(yùn)行是否正常。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包含很多種運(yùn)行參數(shù)，主要包含可測(cè)量與計(jì)算兩種參數(shù)。其中，計(jì)算參數(shù)主要指對(duì)可測(cè)量參數(shù)進(jìn)行讀取，并采用相關(guān)算法計(jì)算，計(jì)算結(jié)果視為運(yùn)行參數(shù)。結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，合理選用測(cè)量裝置或算法，這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。假若測(cè)量裝置不相符，則無(wú)法對(duì)電力參數(shù)能力狀態(tài)及數(shù)值大小變化進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量;如果算法使用不規(guī)范或編寫不正確，計(jì)算參數(shù)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，由此對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。不同種類及廠家其測(cè)量裝置與各類算法有其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，因而要根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況合理選用。

2.2監(jiān)測(cè)異?？蓽y(cè)量參數(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，必須要采取有效的方法與原則監(jiān)測(cè)可測(cè)量參數(shù)。通常需要注意以下問(wèn)題：（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，可測(cè)量參數(shù)主要涉及電壓、電流、頻率、壓力及溫度，要結(jié)合可測(cè)量參數(shù)類型合理選用測(cè)量設(shè)備，協(xié)調(diào)各測(cè)量設(shè)備。（2）分析并明確可測(cè)量參數(shù)上下限范圍，以此選擇合理量程。（3）對(duì)可測(cè)量參數(shù)正?；虍惓Ｖ祬^(qū)間范圍與動(dòng)作觸發(fā)條件進(jìn)行分析。

2.3異常監(jiān)測(cè)參數(shù)的計(jì)算

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，參數(shù)計(jì)算離不開有效監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法的支持，實(shí)際操作中要注意以下問(wèn)題：（1）參數(shù)檢測(cè)計(jì)算時(shí)，要合理選用算法。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型比較多，各類型機(jī)組內(nèi)需要不同的算法，且每一種算法有很多可供選擇的策略。因而要結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際情況與需求合理選擇算法。（2）選擇有效的設(shè)備運(yùn)行算法。合適設(shè)備主要指算法穩(wěn)定且設(shè)備自身硬件條件能夠支撐長(zhǎng)期運(yùn)行，設(shè)備內(nèi)部配置可靠且可以進(jìn)行穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸與測(cè)量。

2.4監(jiān)測(cè)測(cè)量設(shè)備異常

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組測(cè)量設(shè)備自身會(huì)出現(xiàn)故障，需要制定相關(guān)監(jiān)測(cè)機(jī)制予以防范。其常用監(jiān)測(cè)方法為：（1）測(cè)量設(shè)備隨附檢測(cè)觸點(diǎn)，一般保持常開與常閉狀態(tài)，異常情況下為常閉或常開。結(jié)合觸點(diǎn)狀態(tài)變化判斷設(shè)備狀態(tài)。（2）測(cè)量設(shè)備輸入與輸出端分別連接另一組信號(hào)以此進(jìn)入主控系統(tǒng)，而主控系統(tǒng)事先存儲(chǔ)與測(cè)量設(shè)備相應(yīng)算法，時(shí)刻讀取并對(duì)比輸入輸出值，一旦輸入輸出值不相符，就可判斷設(shè)備監(jiān)測(cè)不正常。

3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)

3.1分析機(jī)組故障診斷

診斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障時(shí)，要結(jié)合機(jī)組自身復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊運(yùn)行環(huán)境，綜合分析相關(guān)因素，以此獲得準(zhǔn)確的故障診斷結(jié)果。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而故障診斷難度大。實(shí)際工作中對(duì)傳統(tǒng)診斷技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，應(yīng)用新技術(shù)與理念，準(zhǔn)確診斷各類故障以此為解決故障提供參考。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷要準(zhǔn)確了解各故障本質(zhì)，綜合分析機(jī)組電力參數(shù)、振動(dòng)、壓力、磨損、形變及溫度等特點(diǎn)，有效進(jìn)行故障診斷工作。

3.2分析熱力參數(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中分析熱力參數(shù)，即分析機(jī)組運(yùn)行溫度與濕度變化以此明確其運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，內(nèi)部溫度包含發(fā)電機(jī)、齒輪箱、運(yùn)動(dòng)電機(jī)及變流器等大部件、機(jī)艙及控制柜等內(nèi)部溫度。有效監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部熱力參數(shù)，有效監(jiān)測(cè)其運(yùn)行情況。此外結(jié)合機(jī)組熱力參數(shù)變化趨勢(shì)與反饋結(jié)果，準(zhǔn)確判斷機(jī)組故障設(shè)備部位，為故障原因分析提供可靠的參考依據(jù)。

3.3分析機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)

振動(dòng)分析應(yīng)用原理是指將振動(dòng)傳感器安裝于機(jī)組內(nèi)齒輪箱、發(fā)電機(jī)、主軸及機(jī)組支架等大部件上，以此準(zhǔn)確測(cè)量機(jī)組大部件振動(dòng)狀態(tài)。利用傳感器所反饋的振動(dòng)信號(hào)處理并分析，快速而準(zhǔn)確地判斷機(jī)組各部件振動(dòng)狀態(tài)，綜合分析振動(dòng)來(lái)源及成因，由此判斷機(jī)組運(yùn)行是否正常。

4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行建議

4.1做好設(shè)備檢修

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，設(shè)備安全質(zhì)量對(duì)發(fā)電質(zhì)量有著決定性地影響，如果其中任何部件或設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行造成困擾。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，必須定期檢修并維護(hù)各項(xiàng)設(shè)備與部件，保障各零部件與設(shè)備質(zhì)量，同時(shí)確保準(zhǔn)確設(shè)置各部件與設(shè)備參數(shù)。如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則要深入分析問(wèn)題及潛在安全隱患，有效規(guī)避機(jī)組故障。此外，此類戶外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，惡劣天氣環(huán)境下還要做好檢測(cè)維護(hù)，極端天氣到來(lái)前要全面檢查風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在惡劣天氣下保持良好運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。工作人員還要加強(qiáng)自身專業(yè)素養(yǎng)并提高技術(shù)水平，更好地進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備檢修。

4.2保障風(fēng)機(jī)安裝質(zhì)量

對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，要嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)安裝流程，從根本上保障機(jī)組安裝質(zhì)量，提高風(fēng)力發(fā)電效益與安全性。現(xiàn)階段，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境惡劣，由此加大了設(shè)備安裝難度。因而安裝時(shí)要加大控制力度，依照標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范安裝機(jī)組設(shè)備。此外安裝完成后還要檢查安裝質(zhì)量，安裝不合格機(jī)組要責(zé)令整改或重建，做好安裝質(zhì)量驗(yàn)收，從根本上實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的完成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝，實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)行效果目標(biāo)。

4.3分析數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中，自然環(huán)境等各種因素直接影響著設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，因而加強(qiáng)監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，比如環(huán)境溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電力功率監(jiān)測(cè)及并網(wǎng)電力信息監(jiān)測(cè)。如果監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常，要結(jié)合實(shí)際情況初步分析并確定故障部位，再現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查實(shí)際情況，找到異常原因及是否有安全隱患，獲得最終解決異常問(wèn)題的方案，促使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)的組件檢修較為繁瑣，加之運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，所以為發(fā)電機(jī)維修增加一定的困難。計(jì)劃?rùn)z修和停機(jī)檢修是發(fā)電機(jī)維護(hù)的主要手段，但卻會(huì)提高維修成本，并且會(huì)因?yàn)椴鹧b等環(huán)節(jié)增加不必要的故障隱患。為了提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)可有效監(jiān)測(cè)出傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部故障，減少因?yàn)榉怯?jì)劃停機(jī)和定期維修等產(chǎn)生的維修成本。

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