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

劉健

摘要：在發(fā)電中，風(fēng)電是一種新型的發(fā)電方式，對(duì)提高發(fā)電量、節(jié)電降耗和行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著直接的影響。隨著時(shí)代的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的裝機(jī)容量和建設(shè)規(guī)模日益增大，運(yùn)行要求也日益提高。如果維護(hù)不合理，設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障。因此，采用在線診斷系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決風(fēng)機(jī)面臨的問(wèn)題，確保風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)行。本文分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障排除技術(shù)，以供參考。

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)

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述

主要是將轉(zhuǎn)換后的風(fēng)能通過(guò)風(fēng)電機(jī)組調(diào)壓控制運(yùn)行，在大型風(fēng)電機(jī)組調(diào)壓轉(zhuǎn)換后的風(fēng)能和電能的幫助下，輸送到風(fēng)電電網(wǎng)和電站用戶監(jiān)控中心風(fēng)力渦輪機(jī)的電磁微波感應(yīng)控制原理。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)大型風(fēng)電并網(wǎng)機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)設(shè)備日趨完善，這并不能逐步完全改善傳統(tǒng)的大型恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組。采用新一代技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，對(duì)大型風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行更多的創(chuàng)新和改進(jìn)。變速變流恒頻發(fā)電技術(shù)變速是新一代技術(shù)。其特點(diǎn)是可以通過(guò)動(dòng)態(tài)控制調(diào)節(jié)大型風(fēng)機(jī)葉輪的驅(qū)動(dòng)速度，結(jié)合葉輪風(fēng)速的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)引入恒速變流恒頻技術(shù)，從而確保大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠保持恒定的風(fēng)電輸出發(fā)電頻率。相關(guān)應(yīng)用技術(shù)變速恒頻發(fā)電技術(shù)能有效保證和提高風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量，因此現(xiàn)階段，該恒頻技術(shù)在我國(guó)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)與故障診斷

2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

（1）振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)。振動(dòng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段。通過(guò)振動(dòng)傳感器，采用等幅旋轉(zhuǎn)90度角振動(dòng)采集的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。風(fēng)機(jī)軸承、齒輪、機(jī)艙等機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)采集完成后，針對(duì)當(dāng)前振動(dòng)監(jiān)測(cè)情況，采用等幅域振動(dòng)統(tǒng)計(jì)函數(shù)分析方法對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，將當(dāng)前監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào)與正常振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)及時(shí)發(fā)出報(bào)警提示信號(hào)。由于設(shè)備的長(zhǎng)期綜合使用和較高的維護(hù)管理成本，振動(dòng)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程分析、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)能夠有效利用電磁干擾源進(jìn)行有效采集，通過(guò)長(zhǎng)期綜合研究和使用FFT等振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)信息源進(jìn)行處理和分析，有效保證信息的質(zhì)量、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。（2）檢查性能參數(shù)。定期檢測(cè)大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元的實(shí)際監(jiān)測(cè)設(shè)備及其輸出風(fēng)振監(jiān)測(cè)功率和輸出振動(dòng)物理特性性能參數(shù)。風(fēng)振遙測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是風(fēng)振機(jī)組實(shí)際設(shè)備正常運(yùn)行性能管理的全過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的性能參數(shù)，同樣，通過(guò)綜合比較分析風(fēng)振遙測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)閾值結(jié)果與正常設(shè)備性能參數(shù)閾值的閾值計(jì)數(shù)值的差異，可以確定正常設(shè)備的性能參數(shù)沒(méi)有超過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)閾值的閾值計(jì)數(shù)值的差異。如果閾值大于零，系統(tǒng)設(shè)備在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)任何異常性能故障。（3）油液監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)油質(zhì)監(jiān)測(cè)。需要定期監(jiān)測(cè)的是風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行系統(tǒng)的常用油。油質(zhì)監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)系統(tǒng)油質(zhì)、濾油器壓降、鐵屑、油溫等的實(shí)時(shí)檢測(cè)，通?？衫米詣?dòng)離線監(jiān)測(cè)檢測(cè)機(jī)實(shí)時(shí)完成系統(tǒng)油質(zhì)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶油品及相關(guān)發(fā)電部件對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)日常運(yùn)行狀態(tài)的及時(shí)、準(zhǔn)確的跟蹤和掌握。（4）過(guò)程監(jiān)測(cè)。新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)管理功能的不斷完善，對(duì)機(jī)組狀態(tài)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的工作管理提出了更高的技術(shù)要求。系統(tǒng)獲得的機(jī)組運(yùn)行管理過(guò)程狀態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確性與發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行期間的允許值參數(shù)進(jìn)行比較。系統(tǒng)還可以在不同的匹配條件下，即異常條件下發(fā)出狀態(tài)報(bào)警。

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)

（1）故障診斷分析。在對(duì)各種風(fēng)機(jī)故障進(jìn)行傳統(tǒng)故障處理和診斷時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和機(jī)組正常運(yùn)行環(huán)境的特殊性，綜合考慮和分析各種因素，從而提高發(fā)電機(jī)組故障處理和診斷結(jié)果的科學(xué)準(zhǔn)確性。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行需要大量的部件和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此故障分析和診斷十分困難。因此，需要不斷更新和應(yīng)用傳統(tǒng)的故障診斷分析技術(shù)，積極推廣應(yīng)用新的診斷技術(shù)和新的設(shè)計(jì)理念，準(zhǔn)確診斷機(jī)組各種故障，為及時(shí)解決和診斷各種故障提供科學(xué)依據(jù)。（2）信號(hào)處理診斷方法。通常，射頻信號(hào)信息處理與診斷技術(shù)可用于故障分析與診斷。主要方法有微波信號(hào)變化法、頻譜融合分析法和射頻信息處理融合分析法。首先，需要使用實(shí)時(shí)傳感器獲取并采集待預(yù)測(cè)的大型風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)輸入和輸出故障信號(hào)。采用故障信號(hào)實(shí)時(shí)特征向量信號(hào)提取方法，計(jì)算出故障信號(hào)的實(shí)時(shí)特征點(diǎn)值，完成建模。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)家系統(tǒng)在風(fēng)力機(jī)故障診斷中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代人工神經(jīng)智能計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，新興技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的故障分析與診斷。

三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行建議

3.1做好設(shè)備檢修

在風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行中，設(shè)備的安全運(yùn)行質(zhì)量對(duì)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量有著決定性和直接的影響。如果任何部件或相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)安全問(wèn)題，將對(duì)風(fēng)電機(jī)組的正常安全運(yùn)行造成極大的麻煩。因此，在室外風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，必須對(duì)各種發(fā)電設(shè)備及相關(guān)部件進(jìn)行定期維護(hù)和及時(shí)維護(hù)，確保各種設(shè)備部件及相關(guān)設(shè)備的安全和質(zhì)量，確保各部件及相關(guān)設(shè)備的安全參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確合理。如果在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題，還需要進(jìn)行深入調(diào)查和分析，找出問(wèn)題和設(shè)備安全隱患，從而有效預(yù)防和避免發(fā)電機(jī)組安全故障。

3.2分析數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

在風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，自然環(huán)境等各種因素將直接影響相關(guān)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)。因此，有必要加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，掌握風(fēng)電機(jī)組相關(guān)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)，如自然環(huán)境變化溫度，風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度自動(dòng)監(jiān)測(cè)電力運(yùn)行功率，風(fēng)電并網(wǎng)后采集和監(jiān)測(cè)電力運(yùn)行信息。如果風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)及時(shí)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行初步分析，及時(shí)確定異常故障位置，然后對(duì)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析和調(diào)查，找出異常的原因，檢查是否存在異常安全隱患，從而得出最終解決方案，有效解決異常安全問(wèn)題，促進(jìn)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電機(jī)受運(yùn)行環(huán)境和自身結(jié)構(gòu)的影響，比現(xiàn)有發(fā)電設(shè)施更容易發(fā)生故障，故障原因復(fù)雜多變。因此，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決風(fēng)機(jī)運(yùn)行故障，采用有效的故障診斷方法，保護(hù)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)利益，顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]孫慶.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)管理與故障分析研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2020（01）：103-105.