关于风电场风电机组中风力发电机的运行维护分析

关于风电场风电机组中风力发电机的运行维护分析

任健

中电内蒙古风力发电有限公司 内蒙古 013550

摘要：目前，我国社会经济的稳定发展对各行业起到了积极的推动作用，其中电力行业也在逐步创新。在电力行业发展中，风力发电是一个重要的组成部分，结合我国发电行业的实际情况，可看出我国风力发电较多。究其原因，主要是风力发电是一种清洁能源，不仅能为人们的生产提供电能，还能有效发挥环保作用。因此，风力发电引起了社会的极大关注。

关键词：风电机组；风力发电机；运维

随着清洁能源的发展，风力发电在我国发电行业的应用越来越广泛。在风能资源丰富的许多地区都建立了风力发电场，在其日常工作中，最重要的是维护风力发电机的正常运行。如何降低风力发电机的故障率，保证风能尽可能地转化为电能，是每个风电场研究和关注的问题。基于此，本文重点探讨了风电场风电机组中风力发电机的运行维护。

一、风力发电机概述

风力发电机组是一种能直接将机械能、风能转化为电能的电厂机电设备。作为现代风力发电的主要实施机构，其由转动装置、塔架、对风装置、传动动力装置、风轮与发电机等多个构件组成。作为风电场最为重要的发电设备之一，其综合效率及运行稳定性直接影响到生产效率与安全。为了进一步提升安全性与稳定性，同时也为了获得更高的经济、社会效益，必须关注风力发电机的运维工作，通过不断提升风力发电机的维护水平来促进行业的健康可持续发展。

二、风力发电机组常见故障

1、叶片。风力发电机的叶片是发电机组的动力源，也是风力发电的重要组成部分之一。由于风力发电机依赖于风力发电，大部分风力发电机在恶劣的环境、高度、复杂的气候下工作，叶片在易受极端天气条件影响的高地和气象条件下工作，极易造成前缘、后缘、叶根等部位裂纹、凹陷、破损或是开裂。若叶片发生故障，整个单元必须停止所有的紧急修理工作，严重时需更换叶片,风力发电站将遭受巨大的经济损失。

2、齿轮箱。齿轮箱通常由行星齿轮和平行齿轮传动组成，是连接风力发电机和风电机组主轴的重要部件，通过齿轮结构，可将主轴的低速变为高速，以满足风电机组正常运行转速的需要，由于风电机组齿轮箱工作环境恶劣、传动功率大、工况复杂，齿轮箱的高速轴侧轴承、行星齿轮、传动侧轴承、中间轴轴承等发生故障的概率较大。齿轮由于受到冲击载荷、交变应力等作用，容易产生齿面划伤、磨损、断齿等问题，造成滚道滑伤、轴承磨损、外圈跑圈、滚子打滑等故障。由于齿轮箱故障部件的维修时间长、维修费用高，小波神经网络方法可用来分析齿轮箱故障诊断的振动信号，也可检测分析润滑油温度、油液磨粒、轴承温度等信息，以此来诊断齿轮箱故障。

3、发电机。目前，风电机组普遍采用永磁同步发电机和双馈发电机，直驱风力发电机是直接耦合电机转子，永磁同步电机是一种常用的电机，电机转速一般较低，启动转矩较大，定子绕组通过全功率变流器接入电网，与双馈发电机相比，其运行范围宽，但直径大，结构相对复杂，设备成本高。与永磁同步发电机技术相比，双馈发电机的转速相对较高，会有一定的噪声污染，而且风电机组需增速齿轮箱，因此机组整体重量较重。双馈发电机为异步发电机，因变流器与转子相连，可实现功率的双向流动，保证发电机在70～105%额定转速范围内恒频变速运行，从而获得稳定的输出功率。风电机组风力发电机的发电机故障有机械、电气故障，其中，机械故障有轴承损坏、过热、轴变形和磨损、转-定子间隙异常等；电气故障有绕组断路、短路、过热等。发电机故障通常通过分析其温度、电流、振动等信号来完成相应的检测。

4、控制系统及传感器。风电机组控制系统由控制器、传感器和执行机构组成。传感器将采集到的信号传输给控制器，实现对风电机组各运行子系统的保护和控制，保证风电机组的安全稳定运行。由于恶劣的工作环境，风向标、风速仪、压力传感器等传感器故障率高。控制系统故障除传感器故障外，还有软硬件故障，如电路故障、伺服装置故障等，控制系统故障表现为无响应、偶发性死机等。

三、风力发电机运行维护策略

1、定期维护。①整机维护。在对发电机定期维护之余，进行必要的整机维护，以延长发电机的使用寿命。定期清理发电机的尘土、锈迹，防止导电微粒或污染物污染侵蚀电机绕组。同时也需对垫圈、螺栓等紧固件的连接情况作出检查、对绝缘电阻作出检查、对连接电缆的绝缘性能做好检查，保证其能满足实际工作需要。②轴承与润滑系统的维护。及时定量地补充润滑油，防止轴承磨损、轴弯曲、变形、轴承套不圆或变形）。③定、转子的绕组维护。根据发电机的运行规律，对发电机的定、转子进行维护。首次启动或长时间停机后启动的发电机，每年进行一次绝缘电阻的测试即可，出现故障后再对其他的进行测试。④碳刷及滑环的维护。定期检查滑环表面是否出现灼烧点或形成凹槽，如同心度超过了公差允许值，必须车削滑环直径。检查碳刷与滑环表面接触面，碳刷压力，碳刷高度、碳刷磨损、碳刷引线、刷握固定情况以保证良好的导电性能。⑤检查维护发电机冷却系统，冷却系统分为风冷和水冷，防止因散热系统故障，导致发电机温度高或温升较快保护停机。⑥定期进行轴对中工作，即齿轮箱高速轴与发电机的对中，其主要为平行对中和角度对中。如对中数据超标，会造成联轴器断裂，发电机及齿轮箱轴承损坏等诸多问题的发生。

对发电机进行定期检修，可让设备长时间保持良好的工作状态，延长发电机使用寿命，让其发挥更多的本领，创造更多的能源。

2、日常维护。在风电场风力发电机运维时，有些故障不能延误，需在最短时间内予以排除，将故障排除后还要进行维护工作。日常维护包含：①控制监控柜内部是否有烧焦情况；②检查发电机电缆是否偏移及夹板是否松动；③注意控制柜有无放电声音，有无其他杂音；④听风力发电机轴承是否异响。⑤当维护工作完成后，还要做好现场的清理工作，对液压站的各个部件与管头的接口部位进行擦拭，保持干净状态，实现良好的维护。

3、完善管理维护制度。风电场风力发电机的定期、日常维护是建立在完善的管理维护体系之上的，检修制度能保证发电机的运行维护的有序开展，运行维护人员在管理发电机时，应遵守管理维护制度，全面有序地检测发电机所有线路和部件，有针对性地检测线路的承载能力。采用先局部后整体检测的顺序，一旦部件和线路的性能不符合标准，应及时维修更换。另外，要完善定期维护制度，用制度约束运维人员，规范维护流程，保证风电机组维护工作的顺利开展，明确定期维护方案和时间，从根本上提高发电机的运维效率，减少风电机组的运行故障。

4、提升维修人员的操作能力和素质。维修人员的专业能力和技术水平对风力发电机的维修效果有着直接影响，其关系到发电机运行过程中的安全性和稳定性。若技术人员自身的工作能力与经验不足，就会影响运维质量，容易出现误判。因此，需加强对维修人员技术水平的重视，对维修人员的技术能力进行培养，定期开展培训工作，使其可熟练应用各项检修技术，对风力发电机中存在的故障问题进行及时排查，对故障现象进行有效控制。还要提升维修工作者的责任意识，使其对自己的工作负责，保证运维工作的有效性。

结束语：我国经济的发展对电力能源的需求也在逐渐增加，风电场是我国电力能源的主要构成部分，就现阶段来说，我国对风能发电的研究也在逐渐增加，风力发电机是风力发电的主要部件，能将风能、机械能、电能进行转化，因此，积极对风力发电机进行维护具有重要意义。

参考文献：

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[2]买金梅.浅谈风电场风电机组中风力发电机的运行与维护[J].科学中国人，2016(21).