风电场电气设备中风力发电机的运行与维护措施研究

风电场电气设备中风力发电机的运行与维护措施研究

徐建国

大唐丘北风电有限责任公司

云南省文山壮族苗族自治州丘北县锦屏镇石缸坝663200

摘要：风力发电机是风电场中的关键电气设备，也是影响风电场运行稳定与安全的重要设备。文章针对风电场中的风力发电机进行运行与故障情况的分析，并对风力发电机日常运行中比较常见的故障类型以及原因进行研究，提出了相应的完善风力发电机运行维护的具体策略，以供参考。

关键词：风电场；电气设备；风力发电机；运行与维护

1引言

我国近年来加大了对风能的开发力度，将风力发电作为我国新能源战略的重点内容，在计算机等先进技术的推动下，风力发电技术也取得了较大的进步和发展，风电装备也因此经历了由进口到国产化的发展过程，其投资成本也随之降低。但是从目前风力发电机组的运行中可以看出，风电机组尤其是其中风力发电机的检修与维护工作仍然是风电场日常管理工作的重点，并且表现出检修与维护成本高居不下的问题。这就需要风电场加大对风力发电机故障原因及其预控措施的研究，降低风力发电机的故障概率和运行与维护费用，提高其运行效率以及风电场的运行经济效益。

2风力发电机运行及故障情况分析

对目前风电场中风力发电机日常运行中的故障特征进行总结可知，其通常表现为故障类型和数量较多的特点，而且拒不完全统计，风力发电机在日常运行中的故障类型可以超过20种，而且其最大的特点就是这些故障类型之中有超过70%的故障是由部件损坏而引起的。而且其另外一个特征就是对于风力发电机的内部部件以及机械部件两部分来说，其内部部件的损坏通常不会对其从属部件等造成进一步的损坏，但是机械部件则不同，其一旦发生损坏通常会引发从属损坏问题的发生。此外，针对风力发电机的检修规律来说，通常是在机组负荷率较低的情况下才会进行检修，这样可以确保检修人员的人身安全。甚至有些风电场通常是在发电机停运的情况下才会进行相应的检修，这就对风力发电机的检修和维护质量造成了不利影响。主要表现为：一是由于机组停运或者进行检修的周期过长，这就会导致检修不足而增加机组运行中的故障概率，无法及时排除故障隐患来确保风电机组的稳定运行。二是由于定期巡检的项目和手段过于简单，仅仅通过巡检哪怕是严密的巡检策略无法对风电机组机械构件运行状态的恶化问题进行有效检测，而且针对这一问题通常只能通过进行特定的化验或者对振动频谱进行分析才能得出。三是如果检修周期过长，导致其主传动系统构件出现损坏问题而没有被及时发现和排除，这不仅会引发其相关联其他构件同样发生损坏问题，而且会在较长的恢复时间以及检修间隔时间内引发更为严重的损坏问题。

3风力发电机运行中存在的主要故障问题

风电场中的风力发电机运行中比较容易出现的故障问题主要有发电机叶片故障、变流器故障以及异常振动问题等。针对第一种发电机叶片故障来说，主要是由于发电机在日常运行中叶片会受到自然风、阵风以及叶片自身重力等各种外力的作用，而且还会受到设备内部激振力的作用等，这些力相互作用就增加了叶片出现损坏以及故障的概率。而对于第二种变流器来说，其在风力发电机中的主要作用就是对发电机的转子进行励磁来确保其定子侧的输出电压的幅值、频率和相位与电网保持一致。其在运行中出现故障的原因主要是由电流和电压异常而引起的，主要表现在如果变流器中的电流和电压过高，就会导致发热问题的产生而导致变流器过热。而如果过低，就会出现欠电压的问题，上述两种问题都会导致电压和电流超出变流器的正常运行的极限而导致出现故障，甚至会发生设备击穿等严重问题。对于第三种发电机的异常振动来说是比较常见的问题，其主要原因有以下几点：首先是由于在对发电机进行设计和制造时存在缺陷和不足，导致发电机的零部件加工精度较差而使得叶片在转动时发生偏移。其次是在发电作业过程中发电机内部零部件出现松动，这也会使得转子的质心和旋转中心出现偏移而在转动中失去平衡，此时产生的离心力就会作用在轴承上而使得发电机振动异常。最后就是在对风力发电机进行日常检修与维护的过程中，不仅没有对其零部件进行必要的更换，而且在更换时没有按照规程进行规范操作，这就会使得发电机在运行中出现异常振动问题。

4完善风力发电机运行维护的措施

4.1故障检修

所谓故障检修的策略就是在风电机组运行中故障已经发生之后针对故障所采用的故障部位和原因查找以及故障处理的方式。此种故障检修策略具有悠久的历史，且一直在各个行业的设备检修工作中存在和应用。但是此种检修模式已经逐渐由传统的主要模式转变为辅助模式，通常在一些突发故障发生时使用。这主要是由于以故障检修模式为主要模式的传统方法，通常不会对机组进行保养，只是在机组故障发生之后才对其进行检修，因此通常此种检修模式不仅具有较大的检修工作量，需要进行数量较多的内部部件的更换，所以也需要消耗大量的时间和成本，而且还会由于故障检修的不及时而导致更为严重的故障发生，从而给机组造成较大的损失，甚至会引发安全事故的发生。因此，在目前的风力发电机组运行中通常将此模式作为IGBT等关键构件损坏的灾难性机组故障的检修模式。

4.2改进性检修

此检修模式也是目前比较常规的检修方式，就是对风电机组运行中比较常见的故障以及本身存在的先天缺陷进行分析，并且针对性地提出相应的检修方法和策略。此种检修模式通常在风电机组刚安装完成并投入运行的初期使用，这主要是由于此阶段中比较常见的故障就是协调性故障以及设计缺陷引发的故障等。因此就针对这些因素采取改进型的检修策略，及时提出策略来降低机组故障的发生概率。

4.3状态检修

此种检修模式是在风电机组中智能化设备以及自动化控制系统不断引入和应用的形势下逐渐兴起的新型检修模式，就是针对机组中不同设备在一段时间内的运行参数记录和分析，总结其参数变化规律并分析其数据变化中表现出来的故障隐患，从而实现对机组运行状态的掌握以及对机组运行中故障隐患的预测，然后根据预测故障来针对性制定相应的检修计划和方案。此外，目前利用比较先进的传感器技术和计算机技术等，可以实现对机组中不同设备运行参数数据的实时采集、传输并通过计算机中心软件对数据进行实时监测和分析，采用神经网络系统、专家系统等比较先进的技术实现对故障的准确预测，大大降低机组运行中的故障概率，是目前最有效的故障检修方式。

4.4其他运行维护措施

为了提高风电场中风力发电机的运行维护管理水平，首先需要进行运行维护管理制度的建立和完善，对设备检修以及运行维护流程进行规范，而且对运行维护中的问题进行记录与汇总，不仅要确保问题再次发生时能够在最短的时间内进行有效处理，而且可以有效预防类此问题的再次发生。明确每个运行维护人员的职责，提高员工的责任意识。其次是定期对运行维护人员进行培训，并通过考核制度来采取相应的奖罚措施，提高员工学习和工作的积极性，提高运行维护人员的专业技术水平。最后是进行完善的运行维护计划的制定。重点是对发电机的夹板松动、电缆偏移、梯子和安全平台的螺栓紧固与否、柜内的线路是否存在烧焦老化、发电机杂音、控制柜放电声音、轴承异响、齿轮、砸盘以及闸垫之间的异响等问题进行运行维护，并且在维护工作结束之后要对现场进行清理，对液压站的各部件以及管头的接口部位进行擦拭。

5结语

针对风电场中比较关键的电气设备风力发电机来说，需要对其常见故障进行总结和分析，采取合理有效的检修方式，并加强其运行维护，通过运维管理制度的完善、运维人员技术水平的提高以及完善的维护计划的制定等措施，来提高风电场风力发电机的运行与维护水平和质量。

参考文献：

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[2]董鲁川.对于风电场电气设备中风力发电机的运行维护的措施[J].电子测试,2016(24):129-130.

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