風(fēng)電機(jī)組日常檢修維護(hù)與故障處理探究

王永杰

摘 要：基于目前我國大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略要求，我國的風(fēng)電事業(yè)得以大規(guī)模發(fā)展，表現(xiàn)出風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量的大幅度和快速增加。而由于風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境惡劣，加之自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在長時間運(yùn)行中容易出現(xiàn)主控系統(tǒng)、齒輪箱、變槳系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和葉片等部位的故障而影響機(jī)組的正常、安全和高效運(yùn)行。這就需要針對上述常見故障做好故障診斷和相應(yīng)的處理工作，降低風(fēng)電機(jī)組各個部件和系統(tǒng)的故障概率以及故障造成的危害程度，提升風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行效率和風(fēng)電場的整體經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;日常檢修維護(hù);故障處理

1引言

面對目前規(guī)模不斷擴(kuò)大的風(fēng)電機(jī)組，加之風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜且惡劣，為了降低機(jī)組故障概率，就需要加強(qiáng)對風(fēng)電機(jī)組的日常檢修工作，掌握機(jī)組各個部分的運(yùn)行狀況，制定和實(shí)施科學(xué)的維護(hù)計(jì)劃，及時發(fā)現(xiàn)和處理故障問題，預(yù)防各類故障的發(fā)生，保證風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

2風(fēng)電機(jī)組日常檢修及維護(hù)內(nèi)容

由于風(fēng)電機(jī)組設(shè)備和各個部件大多在室外運(yùn)行，為了更好地收集風(fēng)能，風(fēng)電場也建設(shè)在山區(qū)等風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，但是這些地區(qū)地形地勢比較復(fù)雜，常年受到大風(fēng)等惡劣天氣的影響，使得風(fēng)機(jī)設(shè)備和部件出現(xiàn)故障的概率較高，因此要做好日常檢修工作，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理。比如在日常檢修與維護(hù)中，檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行中是否存在異常問題，是否存在線纜吵擾或風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)不暢的問題。還需要對風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的潤滑系統(tǒng)進(jìn)行檢查，針對油量不足的問題及時補(bǔ)充潤滑油，并且及時補(bǔ)救漏油問題。此外，對風(fēng)機(jī)部件之間的連接情況進(jìn)行檢查，緊固松動的螺栓，確保制動系統(tǒng)和避雷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過上述定期維護(hù)工作，整理歸檔所收集的數(shù)據(jù)，此工作可以每半年或一年開展一次。

3風(fēng)電機(jī)組常見故障和診斷方法

3.1主控系統(tǒng)常見故障和診斷方法

風(fēng)機(jī)作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件，主要有主控系統(tǒng)發(fā)出邏輯判斷和動作控制指令，針對目前常見的PLC模塊化設(shè)計(jì)和背板總線連接的控制系統(tǒng)，在運(yùn)行中容易出現(xiàn)數(shù)字量或模擬量信號輸出顯示不正?；蜉斎胄盘枦]有反應(yīng)、模塊指示燈熄滅等問題，針對上述問題，則通常需要將相關(guān)程序進(jìn)行刷新或者更換相應(yīng)的器件等。在出現(xiàn)外部故障時，還會在后臺監(jiān)控SCADA系統(tǒng)中發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，提示相應(yīng)的故障代碼等，便于對外部器件中的故障點(diǎn)進(jìn)行快速和準(zhǔn)確定位、處理等。

3.2齒輪箱常見故障和診斷方法

在風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙中的齒輪箱，主要作為雙饋機(jī)組傳動鏈來連接主軸和發(fā)電機(jī)，由于其受力狀況和自身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在運(yùn)行條件和荷載頻繁改變時會導(dǎo)致失效的問題，表現(xiàn)齒輪故障和軸承故障兩大類故障。對于齒輪故障來說，表現(xiàn)出斷齒、齒面疲勞和粘著問題，對于軸承故障來說，則主要有磨損、點(diǎn)蝕、裂紋和表面剝落等問題。如果軸承出現(xiàn)了上述故障，則會對齒輪箱造成嚴(yán)重危害。針對上述故障，通常采取振動監(jiān)測的診斷方法，而且在日常檢修時重點(diǎn)檢查齒輪箱管路、中心孔、端蓋和冷卻器的密封性，排查是否存在漏油等問題。同時還要通過齒輪箱上的觀察孔或者采取內(nèi)窺鏡的方式對噴油管流速、噴油量大小、是否出現(xiàn)排氣管開裂或彎折問題等進(jìn)行檢查，定期開展對傳感器的校驗(yàn)和振動測試工作，以及對齒輪箱的彈性支撐進(jìn)行檢查。

3.3變槳系統(tǒng)常見故障和診斷方法

變槳系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于控制風(fēng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速，最大化利用風(fēng)能并保證機(jī)組的安全運(yùn)行。此系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超出正常范圍時則下達(dá)指令作出收槳動作，避免風(fēng)機(jī)故障的發(fā)生。但是此系統(tǒng)在長時間運(yùn)行中的常見故障可以分為電氣和機(jī)械故障兩大類。對于前者來說，需要通過手動變槳測試、急停收槳測試、充電回路測試和變槳電池檢查等方式開展故障診斷工作。對于后者來說，則需要檢查變槳電機(jī)、變槳軸承的密封性以及潤滑油系統(tǒng)等。其中的輪轂作為變槳系統(tǒng)的重要旋轉(zhuǎn)部件，容易出現(xiàn)力矩不符合要求或松動的問題，也需要做好相應(yīng)的診斷和檢查工作。

3.4發(fā)電機(jī)常見故障和診斷方法

發(fā)電機(jī)也屬于風(fēng)電機(jī)組中的核心部件之一，起到機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的作用，保證風(fēng)電機(jī)組中電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在現(xiàn)階段我國風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量在不斷增加的趨勢下，所用發(fā)電機(jī)的體積和重量也隨之增加，其結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，容易出現(xiàn)不同工況和電磁條件下的密封性問題，表現(xiàn)出振動異常、軸承過熱、轉(zhuǎn)子或定子線圈短路、轉(zhuǎn)子棒斷裂、絕緣損壞等故障，其中概率最高的故障就是軸承故障和定子故障，重點(diǎn)是基于轉(zhuǎn)子或定子的電流信號、電壓和輸出功率反饋情況的檢查來診斷發(fā)電機(jī)常見故障類型和原因。

3.5葉片常見故障和診斷方法

在風(fēng)電機(jī)組中，葉片主要起到吸收風(fēng)能的作用，所用材料為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其長時間處于室外環(huán)境中，受到潮濕空氣和腐蝕、大風(fēng)等因素的影響，表現(xiàn)出出現(xiàn)疲勞裂紋或斷裂故障的概率較高。尤其是針對目前長度為幾十米而且長度還在持續(xù)增加的葉片，其體積和質(zhì)量也隨之增加，更是增加了機(jī)組運(yùn)行中的葉片故障概率。針對此類故障，則通常采取紅外成像檢測方式來判斷物體的溫度，掌握物體表面裂紋、剝落問題發(fā)生時的熱輻射能量分布情況，進(jìn)而可以有效分析零件表面的裂紋，及時發(fā)現(xiàn)故障。

4風(fēng)電機(jī)組日常故障及處理方法

總結(jié)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行中的常見故障類型和特點(diǎn)，可以將常見故障分為早期故障、意外故障和損失故障等不同類型。針對各種類型的故障可以采取日常檢修、定期維護(hù)和故障后維修等處理方式。比如針對機(jī)組投入運(yùn)行初期故障概率較高的特點(diǎn)，分析故障原因，主要由于機(jī)組設(shè)計(jì)以及硬件設(shè)備生產(chǎn)、裝配時的缺陷所導(dǎo)致。這就需要在機(jī)組投入運(yùn)行初期應(yīng)加大日常檢修頻率，通過前期的故障隱患排查，保證其通過240測試之后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。在此階段中則應(yīng)按照維護(hù)計(jì)劃要求做好風(fēng)機(jī)維護(hù)工作，尤其是做好對齒輪箱、偏航系統(tǒng)、導(dǎo)電軌、固定螺栓等部件的檢查工作。同時還要總結(jié)此階段中的設(shè)備故障率和特點(diǎn)，基于上述信息進(jìn)行備件儲備制度的制定，避免在故障發(fā)生之后由于備件不足而耽誤正常運(yùn)行。在總結(jié)風(fēng)電場特點(diǎn)的同時，針對不同類型故障建立日常檢修和定檢維保策略，排查和消除可能出現(xiàn)的故障隱患。而在機(jī)組經(jīng)過長時間運(yùn)行之后，針對其常見的老化、異響和漏油、振動等問題，應(yīng)定期開展全面體檢工作，加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，通過可靠技術(shù)的應(yīng)用來降低風(fēng)電機(jī)組故障概率。

除了上述綜合故障處理方法，還要針對其中的特定故障采取針對性的故障處理方法。比如針對風(fēng)機(jī)功率曲線不達(dá)標(biāo)的問題，則需要檢查機(jī)組葉片對零、風(fēng)向標(biāo)對北、機(jī)組找中等機(jī)械部件，還要檢測和優(yōu)化風(fēng)機(jī)算法、控制邏輯等軟件內(nèi)容。而針對變槳電機(jī)故障，則可以更換制造商，做好對整套變槳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)工作。比如要做好對后備電源、變槳軸承、減速箱潤滑效果等內(nèi)容的故障檢修和維護(hù)。在上述工作中，基于科學(xué)的風(fēng)電場管理規(guī)程要求，改良推動設(shè)施設(shè)備的技術(shù)工作，維護(hù)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)語

在現(xiàn)階段，我國的新能源事業(yè)在如火如荼的開展，表現(xiàn)在電力行業(yè)上，主要是風(fēng)電、水電和光伏發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量的快速增長，多個百萬千瓦級別風(fēng)電場的建設(shè)和投入運(yùn)行，加速陸上風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展，同時，海上風(fēng)電也在同步快速發(fā)展。但是總結(jié)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)及其運(yùn)行中的常見故障，需要采取有針對性的故障處理策略和科學(xué)的診斷方法，及時排除故障并降低故障概率，維護(hù)風(fēng)電機(jī)組的高效和安全運(yùn)行。

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