浅析电气与控制设备在风电机组的检修策略赵亚峰

浅析电气与控制设备在风电机组的检修策略赵亚峰

赵亚峰

（国华（通辽）风电有限公司内蒙古通辽028000）

摘要：在现在社会的发展中，清洁能源的发展得到了国家政策的大力扶持，风力发电发展迅速，呈现出良好的发展趋势。风能是典型的可再生能源之一，它能够有效地替换化石能源而我国风力发电场的规模也逐步增大，这也就提高了风电机组的需求量，同时也对风电机组的运行质量提出了更高的要求。风力发电机组的尺寸和功率不断地增大，就增加了发生故障的可能性。因此，本文主要电气与控制设备在风电机组的检修进行了研究，希望通过此次研究能够为风电场检修新员工理解风电机组检修原理，掌握电气与控制设备在风电机组的检修方法提供参考和建议。

关键词：控制设备；风电机组；检修策略

一、风电场的运作特征

1.1风电场的生产特征

目前，在我国大部门的风电场的盛风期均在半年左右，而在盛风期所生产的电能总量将占到去年发电总量的四分之三以上，如果风电场处于无风期，就无电可发。因此，提升风力发电机组在盛风期的可利用率将会为风力发电厂带来非常可观的经济效益。待风电场正式投产之后，主要的运作成本包括折旧费用、人工成本、银行利息、检修维护费用等。其中银行利息和折旧费用主要取决于投资，当风电场正式投产后可调节的空间就相当小，由此可知，风电场生管理运作的核心问题即是提高发电机组的可利用率，减少检修维护以及人工成本。

1.2风力发电机组的故障特点

同一风电场，同型号风力发电机组1年中出现的常见故障种类一般不会超过20种，且70%的故障是由不超过20种部件损坏引起的。风力发电机组部件的电器部件损坏很少会引起从属损坏，会引起从属损坏的往往是机械部件。出于安全考虑，通常在负荷率较低时才能进行登机巡检，且部分风力发电机组厂家要求风力发电机组处在停机状态人员才能登机，所以风力发电机组大部分机械部件运行状态的劣化，特别是主传动系统上的大部件运行状态的劣化，无法通过巡检被发现，只能凭借振动频谱分析或油脂化验结果才能被发现，且主传动系统的部件损坏往往还会造成与之相关的其他部件损坏，修复时间长造成较大损失。

二、风电机组电气、控制系统检修总框架

风电机组的控制系统就像人类的神经与大脑一样，要对其系统中的所有设备进行感知、控制，达到系统正常运行的目的。风电机组的控制系统是由专用模块组成的具有通信功能的模块，一般来说，这些模块包括了PLC通讯、安全链、数字输入DI/输出DO、模拟输入AI模块等。其传输机制主要是经过某种通信协定，将PLC主机命令、设施形态实施传送，使电气设施能够在规定形态下运行。在风电机组体系内，接到维护机组平安运转的核心回路是平安链回路，其回路由一些结点通过串接的样式衔接产生，其中如果某个结点断开，那么其平安链发送紧急关停的命令，此刻风电机组则能以火速关停的样式去防止平安事件的产生。在风电机组报障碍以后，目前的当场检验办法一般只是“治标不治本”，特别是对一些新员工而言，未有对设备进行系统检查的经验，同时对有关认知也过于局限，缺乏对体系的整体、持续、综合性的认识。一般在障碍的预警列表内，基本能够直白地发现障碍的前、后次序并且数量会达到5～10条左右。而这对新职工来讲增大了研习、试验部分的困难程度，因此应当在运作中综合化认识且把握好有关的检修技术，总结思路、丰富经验。

三、电器和控制设备检查

控制系统作为风电机组的重要神经中枢，是能够感知以及控制风电机组系统所有设备的系统，是系统正常运行的重要保障。风电机组控制系统主要模块有PLC主机、数字输入DI、模拟输入模块AI、PLC通讯模块等。通信模块主要是利用通讯协议，能够有效传输PLC主机的设备以及指令状态信息，同时可以保证电气设备处于所需工作状态下。

3.1PLC故障检查

PLC作为风电机组的控制核心，其在风电机组的运作过程中具有重要的应用价值。因此，在风电机组故障检查中，可以首先从PLC检查入手。对操作界面的有效检查，从而确认所应用的软件版本，并确定工作状态是否处于正确状态。通过检查PLC的运行状态，获得对PLC外壳的有效感知，同时确定设备工作是否有热现象。

3.2通讯功能检查

控制系统通讯的故障主要表现在无法检测到风电机组设备的运行状态和安全链的信号。因此在对通讯功能检查是主要检查通讯模块的电源是否正常供电，通讯模块的各个部分的接线是否正确，通讯波特率是否在规定范围，通讯地址以及信号强度是否正确。

3.3安全链回路检查

安全链回路还首先需要检查软件是否正常工作以及安全链模块是否存在损坏，然后结合安全链回路电路图纸接线原理，分析安全链回路中接点的工作，找出故障产生的原因。安全链回路的故障表现两个方面，一是安全链信号传输过程中存在干扰或故障从而短路无法正常工作；二是风电机组相应设备运行状态达到了触发安全报警的极限，这种情况下就必须对对应系统设备进行详细检查。

3.4分系统故障检查

在对风电机组电器和控制系统的对应系统设备检查时，我们主要对变桨系统、液压系统、偏航系统、润滑系统以及冷却系统等几部分进行检测。检查中必须严格按照电路图所指示的回路对系统设备进行检查。一般而言，在对系统设备检查时我们首先，应根据故障原因结合图纸找到相应的电气回路，查看对应回路中是否有故障现象，即是否存在过热、烧损、跳闸以及借口松动等问题，这种情况下我们往往采取更改设置和更换零件等修理办法：然后，若无法查看到明显的故障现象，我们往往是对控制界面的反馈信号或测量信号进行分析，找出故障信号的来源再对对应设备的工作状态进行检查。最后，若设备运行状态正常，我们需要对控制回路、控制元件、动力回路以及电气设备进行逐一排除检查。电气设备故障的检查，应该结合故障类型，结合对照图纸，根据电气回路对故障现象进行具体分析，判断是否为跳闸、烧损、过热故障，同时判断是否有热现象产生。同时检查设备工作状态是否正确，以及检查设备是否有损坏，判断反馈回路是否正常。

四、总结

随着化石能源的不断消耗和人们环保意识的不断提高，风力发电将会起到更加重要的作用和地位，而风力发电机组是风力场发电的核心设备，掌握发电机组的故障检修的策略是保证风力场正常、稳定发电的基础，因此，技术人员应该在现有的检修策略的基础上，进一步研发出更有效、更合理的风力发电机组检修策略。

参考文献：

[1]刘俊伟.浅谈风力发电机组开展状态检修的必要性[J].科技视界，2017（28）

[2]单宗禹.风力发电厂的维护与检修研究[J].中国新通信，2016（13）