探究風(fēng)電場電氣設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機的運行維護的措施

李 莉

（大荔西北水電新能源有限公司）

0 引言

風(fēng)電場電氣設(shè)備中風(fēng)力發(fā)電機的運行維護，是保證風(fēng)電場電氣設(shè)備正常運行，風(fēng)能資源高效應(yīng)用的重要措施。隨著傳統(tǒng)能源壓力的增加，風(fēng)能開發(fā)應(yīng)用研究力度不斷加大，特別是新能源技術(shù)迅速發(fā)展背景下，風(fēng)力發(fā)電得到廣泛應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)電的實現(xiàn)需要風(fēng)電場電氣設(shè)備的支持，借助風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，協(xié)調(diào)傳統(tǒng)能源應(yīng)用與生態(tài)環(huán)境保護的矛盾，平衡能源供需結(jié)構(gòu)等。風(fēng)力發(fā)電機作為風(fēng)電場電氣設(shè)備運行基本支撐，運行維護能夠有效延長發(fā)電機運行壽命，為風(fēng)電場電氣設(shè)備應(yīng)用價值的發(fā)揮與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展提供助力。

1 風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機運行特點分析

風(fēng)力發(fā)電機運行維護工作的開展，必須對其運行特點詳細了解，認識到風(fēng)力發(fā)電機對風(fēng)電場電氣設(shè)備運行的重要性，掌握其基本組成的條件下，對風(fēng)力發(fā)電機運行維護策略有效優(yōu)化。風(fēng)電場采集的風(fēng)能，必須經(jīng)過專業(yè)轉(zhuǎn)化，得到機械能、電能才能應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電機是轉(zhuǎn)化的主要載體。圖1為風(fēng)力發(fā)電機組成示意圖，結(jié)合圖1對風(fēng)力發(fā)電機有更準確的認識。

圖1 風(fēng)力發(fā)電機組成示意圖

風(fēng)力發(fā)電機在風(fēng)電場中的應(yīng)用，因為風(fēng)電場的框架設(shè)計特殊，受影響因素較多，所以風(fēng)力發(fā)電機運行期間不可避免會受到影響。加上風(fēng)電場位置多為偏遠郊區(qū)，涉及機組設(shè)備基數(shù)大，人為操作失誤等，都會對風(fēng)力發(fā)電機運行造成影響，一旦風(fēng)力發(fā)電機出現(xiàn)問題，必然會波及風(fēng)力發(fā)電效率，為風(fēng)電場電氣設(shè)備運行帶來一系列問題。正因如此，必須加大對風(fēng)力發(fā)電機運行維護力度，精準定位運行故障并解決，科學(xué)排除風(fēng)力發(fā)電機運行風(fēng)險，提高運行穩(wěn)定性［1］。不僅如此，風(fēng)力發(fā)電機的有效維護，在很大程度上延長各組件運行壽命，增強運行技能。風(fēng)力發(fā)電機在風(fēng)電場中的應(yīng)用，具有成本低、運行穩(wěn)定、效率高等優(yōu)勢，因此積極優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電機運行維護策略，夯實風(fēng)電場電氣設(shè)備運行基礎(chǔ)。

2 風(fēng)力發(fā)電機運行故障與維護措施

2.1 葉片故障的維護處理

根據(jù)對風(fēng)力發(fā)電機組成分析可以發(fā)現(xiàn)，葉片是風(fēng)力發(fā)電機的重要組成。風(fēng)力發(fā)電機正常運行期間，風(fēng)能為葉片提供動力，加上周圍風(fēng)環(huán)境不斷變化，增加了葉片受損風(fēng)險。葉片結(jié)構(gòu)松動是葉片常見故障之一，若不能及時處理，逐漸演變?yōu)榱芽p，惡劣天氣葉片內(nèi)部被雨水侵蝕，影響到葉片的結(jié)構(gòu)安全與平衡性。此外因為風(fēng)電場的選址均為風(fēng)能資源豐富區(qū)域，儲備風(fēng)能資源過程中，葉片受到強風(fēng)的影響，會出現(xiàn)斷裂情況，加上風(fēng)沙、冰凍及工藝缺陷等，葉片還會出現(xiàn)腐蝕、脫漆情況。葉片故障若得不到及時解決，必然會增加葉片變形、結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險，甚至出現(xiàn)槳距失控。

葉片故障的維護處理，首先對葉片外觀進行全方面檢查，針對葉片最大弦長、后緣、梁帽、前緣、葉尖等保證無任何異常。其次是檢查葉片內(nèi)部，具體包括后緣、吸力側(cè)、壓力側(cè)、殼體鋪層、夾心材料、后緣腹板、前緣腹板、前緣、主梁帽等。再次是應(yīng)用無損探傷技術(shù)，記錄與分析檢測傳輸信號具體情況，特別是可變頻率，繼而對葉片狀態(tài)進行判斷，迅速定位葉片缺陷位置［2］。最后是為提高葉片維護水平，對葉片損壞與故障等準確預(yù)測，積極安裝振動傳感器，保證機艙振動信號能夠得到及時準確采集，以此去提高葉片故障診斷效率。

2.2 變流器故障的維護處理

變流器故障的維護處理，必須明確變流器維護項目及維護間隔。柜體檢查、線纜檢查的維護間隔時間為12個月；冷卻系統(tǒng)檢查、功率單元檢查、控制系統(tǒng)檢查的維護間隔為6個月。本文主要選擇雙饋變流器展開故障維護處理研究，圖2為雙饋變流器運行原理示意圖，結(jié)合圖2對雙饋變流器運行與故障維護處理進行深層次分析。

圖2 雙饋變流器運行原理示意圖

變流器機組分布中，并網(wǎng)柜、控制柜、功率柜是基本組成，由電網(wǎng)提供動力，機側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器的作用下，變流器實現(xiàn)全功率運行。變流器運行中，常見故障分三方面，其一是外圍故障；其二是網(wǎng)側(cè)故障；其三是機側(cè)故障。

2.2.1 外圍故障的維護處理

變流器外圍故障中，需根據(jù)故障具體情況采取對應(yīng)處理方法。若變流器的主斷路器閉合異常，技術(shù)人員需及時檢查斷路器狀態(tài)，尤其是儲能機構(gòu)運行是否正常。在確認斷路器斷開狀態(tài)下，檢查反饋信號插接牢固性，面對損壞嚴重的部件及時更換。變流器若出現(xiàn)電感過熱故障，首先應(yīng)用紅外線測溫儀，對電感表面溫度進行測量，并檢查電感風(fēng)扇工作狀態(tài)；其次是對電感阻值狀態(tài)進行測量，定位故障點并及時解決。通訊中斷故障的檢查與處理，第一檢查主控通訊線纜的狀態(tài)，確定表面是否存在損傷；第二檢查通信接頭插接牢固性。

2.2.2 網(wǎng)側(cè)故障的維護處理

網(wǎng)側(cè)常見故障主要體現(xiàn)在三方面，其一是A相、B相、C相模塊過流故障，處理方法是首先對網(wǎng)側(cè)模塊損傷情況進行檢查，其次是借助后臺軟件對過流現(xiàn)象確認，最后是對過流保護參數(shù)設(shè)置檢查，確定其符合變流器運行設(shè)定標準。其二是母線預(yù)充電出現(xiàn)超時、過壓或者是欠壓的情況，對于該故障的處理，首先是檢測直流母線電壓實際值，其次是針對性檢測預(yù)充電接觸器動作，確定其是否正常，最后是對充電電壓保護參數(shù)進行檢查。其三是主熔斷器斷開故障，其處理方法主要是對熔斷器反饋信號進行檢查，確定是否存在異常情況，同時還要檢查熔斷器通斷性，確定是否需要更換。

2.2.3 機側(cè)故障的維護處理

機側(cè)故障維護處理中，針對IGBT過流故障，第一檢查其驅(qū)動板指示燈，確定是否處于點亮狀態(tài)；第二是檢測機側(cè)驅(qū)動板，判斷有無損壞，若存在損壞判斷是否達到更換標準，確保驅(qū)動板更換及時；第三是檢測IGBT是否損壞，確保模組更換及時。針對運行欠速與超速故障，第一檢查編碼器接線情況，確保其無松動，第二檢查電機編碼器，若安裝松動及時處理。針對并網(wǎng)接觸器異常斷開故障，首先需檢查并網(wǎng)接觸器的反饋觸點，其次檢查接觸器線圈是否正常。

根據(jù)上述對變流器常見故障及處理方法的分析，對變流器檢查維修養(yǎng)護重點進行提煉，著重體現(xiàn)在兩方面，具體如下：

電氣檢查：檢查電纜連接情況、UPS電源、接地情況、防雷器件、濾波單元。

功率單元檢查：檢查散熱器功率、電抗器功率、斷路器功率、功率單元波動。

2.3 偏航變槳減速機故障的維護處理

偏航變槳減速機故障的出現(xiàn)，同樣會威脅到風(fēng)力發(fā)電機的正常運行。工作人員日常維護中，必須注意做好油脂泄漏檢查，并定期更換油脂，面對減速機出現(xiàn)的異響或振動及時檢查處理。以下對偏航變槳減速機常見故障及處理方法進行了整理，為工作人員提高故障處理效率與維護水平提供參考。

2.3.1 油封漏油故障現(xiàn)象

根據(jù)現(xiàn)場實況分析出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因，若油封損壞原因?qū)е?，立即更換油封；若為潤滑油添加過多導(dǎo)致，立即按照油標中線位置放出多余潤滑油。

2.3.2 透氣帽漏油故障現(xiàn)象

如果引發(fā)這一現(xiàn)象的原因是由于潤滑油添加過量，應(yīng)立即按照油標中線位置放出多余潤滑油；如果引發(fā)這一現(xiàn)象的原因是透氣帽質(zhì)量問題，需立即更換透氣帽。

2.3.3 齒輪箱振動異響

齒輪箱振動異響的出現(xiàn)，主要原因為設(shè)備內(nèi)部故障。工作人員需根據(jù)故障實況，及時拆箱檢查，鎖定損壞零部件及時更換。

2.3.4 電機通電但齒輪箱不運行故障

減速機在實際應(yīng)用中，還存在電機已經(jīng)通電，但是齒輪箱卻不運行。這一問題出現(xiàn)的原因主要集中于三方面，其一是電機安裝不正確，需重新檢查與安裝；其二是制動器始終為抱緊狀態(tài)，雖然電機通電，但是這一狀態(tài)并未變化，這種情況下就需要對制動器手柄適當調(diào)整；其三是內(nèi)部故障引起，解決措施為更換新電機。

2.3.5 齒輪箱反轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)動卡死故障

齒輪箱反轉(zhuǎn)故障的出現(xiàn)，電機電源線接錯、電機內(nèi)部相序錯誤均為重要原因，工作人員需對電機接線進行調(diào)整，并及時與電機廠家取得聯(lián)系，針對電機內(nèi)部相序錯誤加以解決。齒輪箱轉(zhuǎn)動期間，會出現(xiàn)突然卡死的情況，引發(fā)這一故障的主要原因為內(nèi)部故障，要求工作人員進行拆箱檢查，并及時更換損壞零件。

2.4 設(shè)備發(fā)電機故障的維護處理

風(fēng)力發(fā)電機故障處理與維護，發(fā)電機是設(shè)備運行基本動力源，發(fā)電機主要包括空氣冷卻器、電機定子、電機轉(zhuǎn)子、集電滑環(huán)等組成。發(fā)電機運行中，繞組溫度異常、絕緣損壞、軸承損壞、振動異常等均為常見故障，對于這些故障的解決與預(yù)防，需要提出針對性解決措施。

2.4.1 做好發(fā)電機機構(gòu)檢查

仔細檢查發(fā)電機外觀，確定是否存在磨損或異常，觀察發(fā)電機結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)，特別是振動頻率與運行聲響。

2.4.2 加大接線檢查力度

發(fā)電機運行中，涉及動力電纜、信號電纜的連接，若發(fā)電機運行出現(xiàn)故障，及時展開接線檢查，保證所有電纜連接檢查仔細、到位。

2.4.3 定轉(zhuǎn)子與集電滑環(huán)檢查

定轉(zhuǎn)子檢查中，重點在于定子絕緣狀態(tài)、轉(zhuǎn)子絕緣狀態(tài)的判斷，還需要檢查接地碳刷，以此確定故障定位是否為定轉(zhuǎn)子組成。集電滑環(huán)檢查中，主要針對滑環(huán)本體狀態(tài)檢查，監(jiān)控信號波動情況，還包括主碳刷性能。

2.4.4 潤滑系統(tǒng)的檢查

潤滑系統(tǒng)同樣是發(fā)電機故障維護檢查的重要組成，潤滑系統(tǒng)檢查中，潤滑油位、潤滑泵試運行、廢油清理均為重點項。與此同時，還要兼顧冷卻系統(tǒng)的全面檢查，對風(fēng)扇試運行狀態(tài)進行記錄，檢查冷卻系統(tǒng)的散熱管與導(dǎo)風(fēng)筒等，在此基礎(chǔ)上，迅速定位發(fā)電機故障位置，以最快速度解決發(fā)電機故障，為設(shè)備正常運行提供支持。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對風(fēng)電場電氣設(shè)備中的風(fēng)力發(fā)電機運行維護研究，對風(fēng)力發(fā)電機有更準確的認識。風(fēng)力發(fā)電機運行故障的出現(xiàn)，必然會威脅到設(shè)備正常運行。針對其中的葉片故障、變流器故障、偏航變槳減速機故障、發(fā)電機故障等，客觀分析故障出現(xiàn)原因，制定針對性解決處理與維護方案，借此達到提高風(fēng)力發(fā)電機故障解決效率與運行維護水平的目的。