风力发电机组的故障处理及运维策略研究

风力发电机组的故障处理及运维策略研究

马宇

大唐清水河新能源公司    内蒙古自治区呼和浩特市  010000

摘要：风力发电是我国的重要资源之一，我国对于可再生清洁能源的使用愈发重视，风力发电逐渐成为主流供电方式。与火力发电、核发电相比，风力发电更加清洁、健康，在为社会提供优质电能的同时，能够维护环境健康，促进生态的可持续发展。但由于风力发电机组结构十分复杂，再加上叶片长时间受外力作用，因此很容易出现各种故障，降低了风力发电的安全性和稳定性。因此，如何对风力发电机组的故障进行有效诊断并精准预测，是当前风力发电行业需要研究的重点问题。

关键词：风力发电；机组；故障诊断；故障预测

引言

风力发电机组安装工程施工质量问题在风电开发及运维环节中一直都存在，且其存在的危险性也非常大。因此，对于风电企业来说，在工程建设阶段的安全管理，需要进行全面完善，进而提升风力发电业务质量水平与工程建设安全风险管控能力，为行业发展打下坚实基础。希望未来，针对风力发电机组安装工程的施工方案和施工技术能够实现提升，更好服务于中国整体发展。

1风力发电机组的介绍

风电场利用风力发电是通过风力发电机借助电磁感应来达到风能转化为电能的目的，产生电能后，通过变电站最终输送给电网和一般用户。历经多年的建设和改进，在传统风力发电机组的基础之上，通过采用新型技术和新型设备，不断提高风力发电技术水平，发电量也得到了稳步增长。变桨距技术是风力发电目前常用的变桨技术，根据工作时风速的变化来动态调整叶片迎风角度，使之调整叶轮的转动速度，保证风力发电安全稳定的运行。

2风力发电机组常见运行故障

2.1叶片故障

风力发电机组中叶片是其主要构件之一。机组在工作过程中叶片将承受十分巨大的压力，由于机组全天候运作，因此叶片承受的压力会伴随在机组运行全程，是最容易出现故障的构件之一。比如，叶片运行时会和蒸汽和空气接触，在压力的影响下会加快叶片腐蚀，从而出现陀螺的问题。当叶片运作时间过长时，内部配件容易出现松动的问题，从而导致叶片连接不稳定，引发故障。如果叶片受外力影响产生裂纹及形变，将释放出高频瞬态的声发射信号，此信号是叶片损伤评估的主要途径之一。当叶片出现故障后，将导致叶片的转子受力失衡，此种受力会通过主轴传送到机组内部，从而导致机舱出现震动，轻者导致局部故障，重者导致机组基础失衡。

2.2风力发电机组事故处理预案不完善

由于海上风电场不受气候条件的影响，因此在风电机组发生故障时可以有效快速完成故障处理工作，并且减少损失，但是中国在海上风电机组故障处理预案中没有明确划分事故情况下的责任和分工，容易出现事故后责任不清的情况。例如在风机设备发生故障时，如果事故处理预案中出现误操作，会造成电机烧毁的情况发生，从而对于风电机组存在较大的安全隐患，这种情况下企业就需要对发生故障及后果进行合理的分析研究并制定相应的应急处理预案，避免给企业带来经济损失。例如在风电场发生风机故障的时候，风电场应该做好相应的应对措施，将风力发电机的发电功能进行有效利用和保护。但部分风电场未制定相应的应急预案，导致事故处理无法按计划进行完成。例如对风电机组出现故障后的应急措施没有明确规定该如何处理。由于应急处理预案不明确所以导致了在风力发电机组发生故障时就无法进行处理，甚至可能会引发人员的伤亡事故。

2.3发电机过热

过度摩擦是造成发电机过热的主要原因。发电机在运行过程中，当轴承缺油、或在运转期间有变动时，轴承发生严重摩擦的概率会增加，造成温度升高。转子安装偏差等会引起扫膛，也会导致发电机发热。电机过载运转过程中，在定子线圈发生短路问题后，会导致线路发生故障，从而引起短路电路，让发电机发热。

3风力发电机组故障诊断技术

3.1依据电气信号诊断

对比振动信号诊断法，电气信号的诊断能力较弱，通常会被电机等相关设备的噪音所掩盖，无法进行有效的分析。因此电气信号的诊断通常需要结合先进的接收仪器和分析设备，对电气信号进行精准的识别，并判断故障的具体信息。以此为基础来通过数据和力学模型对故障的位置进行定位，后分析其发生原因和制定应对策略。通过模型分析的形式能够将电气信号连接电机扭矩波动，对机组齿轮中存在的故障和信号之间的关系进行分析，通过仿真的形式将实际故障情况进行模拟，精准定位故障的位置。同时，也可以采用维纳滤波来过滤分析过程中可能存在的噪音，对机组的轴承故障进行精准的判断。采用信号双谱分析法和模量频谱分析法也能够精准定位故障的部件。技术人员可以根据机组的实际情况来选择适合的诊断方法，对故障进行科学合理的诊断。这项诊断方法不需要借助额外的传感器，经济性更强，诊断结果更加准确，具有较大的应用空间。

3.2完善相应的运行维护措施

在对风电机组进行运行维护时，对于其是否存在严重安全隐患就需要进行详细评估与判断，并结合实际情况进行合理设计，这样才能够有效保证设备安全运行与稳定。在对风机设备安全维护时需要注意以下几点:首先要确保设备运行状态良好，其次要防止风机设备发生故障甚至停止运行，最后要防止风机设备运行出现意外情况发生。所以在开展大风发电工作时需要严格按照规范进行合理操作与维护工作，并对其运行状态及时进行监测，以便发现运行存在的问题并及时处理。针对此种情况，企业应制定有效的设备维修与维护方案，根据情况制定相应科学、合理的维修与维护方案。只有做到科学、合理才能保证对设备的有效维修与维护，同时保证风力发电厂内员工以及售后维修人员安全、稳定、合理地工作。

3.3风场调试效率提升

1）删除风场调试内容中已在车间调试过的重复项。例如：发电机冷却风扇、机舱轴流风机启停等控制信号，在车间将进行调试。当在风场调试的过程中，不再进行重复测试。但重要的安全链回路等内容需保留，在风场和车间都必须进行测试。2）将风场调试中部分内容调整至车间进行，减小现场工作量。如主控程序、安全链程序下载等内容可以从风场调试中调整至车间，车间进行将方便快捷。3）调整优化调试工序，并确定每步工序的需要人数与时长，保证调试工作有序进行。如上电前检查的内容包括检查机舱及轮毂的清洁，实际调试按照由下至上的顺序进行，即塔基→机舱→轮毂，所以可以把机舱清洁检查放在机舱上电调试工序中，轮毂清洁检查放在变桨上电调试工序中。4）加强车间的出厂质量把控，确保机组运往现场时各零部件处于合格状态，如齿轮箱润滑油、发电机润滑脂等，杜绝现场加油加水等情况；5）风力发电机组在启机过程中，机组自检过程无相关提示，阻碍了现场人员故障排查进度，优化主控程序，在自检过程中增加相关提示，确定目前的自检进度。

结束语

未来社会发展过程中，风力发电将是主要的发电方式，发展前景广阔。然而，风力发电运行过程中出现故障是无法避免的。因此，要熟练掌握故障处理技术，高效解决发电机组运行故障问题。同时，要加强平时的运维工作，减少故障的发生，确保风力发电机组良好运行。

参考文献

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