风力发电机组的故障处理和运维措施

赵永刚

摘要：电力产业在国家经济建设中，一直发挥着举足轻重的作用。近年来，全社会的用电需求在不断的增加，电力系统的运行规模也在日益扩大，风力发电在其中做出的贡献不容小窥，与此同时，关于风力发电方面也存在很多问题，很多风力发电机组在使用过程中比较容易出现各种故障，影响着电力系统整体的工作情况。因此，对于风力发电机组常出现的故障进行及时有效处理显得尤为重要。本文以华锐SL1500/77机型为例，对发电机组容易出现的故障提出针对性的解决方法，并对未来风力发电机组的运维管理工作提供有效措施，为风力发电机组稳定运行提供参考。

关键词：风力发电机组;华锐SL1500/77;故障;运维措施

1.前言

电力产业快速平稳发展代表着国民经济的良好发展，电力产业的重要性不言而喻，但是电力产业快速发展的同时也带来一些能源危机问题，发展绿色能源已然成为电力产业发展的客观规律，风力发电作为绿色能源之一，成为电力产业发展过程中的重要一环，但风力发电机组的频繁使用造成机组故障频发，频繁的维修直接造成了严重的经济损失，为降低维护成本、减少运行危险、提升发电效益，强化风力发电机组的运维工作势在必行。

2风机故障

2.1叶片故障

叶片是风电机组捕获风能的最主要部分，其性能的好坏将会直接影响着风电机组整体的质量、效率等。近年来，风电机组的功率逐渐增长，叶片的形状和重量也随之增加，由于叶片长期处于裸露状态，暴露于空气中，易受到雨雪的影响与破坏，再加上长时间不停的运转，均是造成叶片故障的潜在影响因素。长此以往，叶片容易发生一些故障：因为叶片表面受到污染导致叶片表面的粗糙度较高;因为受到雷击等天气因素的影响而使叶片表面出现些许裂痕，雨水、蒸汽等会通过裂痕渗入到叶片内部;因为叶片变形等存在的一些状况导致了叶片动力学系统上的叶片不平衡等。如果叶片出现故障问题，那么转子叶片就会产生不均衡受力，会直接传导到机舱位置，使机舱处于不同程度的颤动状态，这必然会波及到整个风电机组的正常运转。如果故障没能得到及时有效的解决，最终甚至会造成叶片断裂情况的产生。对于叶片裂痕的检测通常情况下采用的电位法、复型法等，但是这些常规方法的操作存在一定的难度，且精准程度不是十分精确，比较先进方法就是声发射检测，原理是通过声发射信号进行数据分析，从而了解判定变形或裂纹所在位置。

2.2齿轮箱故障

齿轮箱位于机组舱内，作为机组主轴与发电机的连接处，其作用是把主轴低速向高速运转，从而达到机组工作要求，齿轮箱同样也是风电机组安全、平稳运行的关键。随着风电技术的不断进步，风电机组的系统规模也在日益增加，对于各设备部件的要求也随之增高，齿轮箱也不例外。当前工作条件下，齿轮箱所处的环境条件较差，受力的情况也较为复杂，经常受交变应力等其他压力的影响，长期的工作运行，易导致齿轮磨损、断齿等问题的出现。随着工作时间的增长，再加上大型机组的工作运转，齿轮箱出现故障的频率也会越来越高。齿轮箱出现故障以后，不仅花费的是维修设备所用的费用，更重要的是机组停运所造成的的经济损失，因此，预防与排除齿轮箱故障显得尤为重要。通常情况下采用的维护方法是定期对旋转部件进行更换、添加润换油，禁止风机缺油现象的出现;要不定期的清洁齿轮表面以及齿轮箱内部的尘土、污垢等，使齿轮箱内外干净清洁，保持其工作在良好整洁的工作条件下，从而保障风机平稳、高效运转。

2.3电机故障

发电机作为风电机组最核心的部分，其原理是将机械能转换成电能，从而产生清洁能源。风电机组通常工作在大风、沙尘的条件下，经常会出现发电机温度过高，线路短路或断路等电气故障，出现轴承过热、磨损等机械故障。可以通过对电流、温度等因素的数据分析，进行对发电机故障的监测，对于发电机的维护应该定期清理、及时更换破损部件，检查风扇及通风、降低机组载荷等。

3運维管理措施

3.1制定运维计划

风力发电机组的运维工作复杂多变，大部分风电场所处地区偏远，环境恶劣，给运维工带来了一定的难度。因此，根据风场具体情况制定有效的运维计划显得十分重要。运维计划包括对维护人员的要求、对操作内容的要求、对工作环境的要求以及维护周期等相关内容的要求，这些内容都需要做出详尽的计划。关于维护人员，要求必须具备专业的资格从业证书，掌握电力运维工作的专业知识，接受过专业的风电技术培训，了解潜在的危险及预防措施，在进入风力发电机组工作之前必须佩戴安全帽、防护服等安全装备;关于工作环境，要检测当时具体的温度状况、风速等;对于维护周期，华锐SL1500/77机型在机组投运之日起开始计算，2000小时后进行第一次整体的设备维护，4000小时为一个维护周期。华锐SL1500/77机型运维工作的主要内容是塔筒部分、机舱内附件的检查、发电机的检查、机舱电池柜的检查、偏航检查、轮毂检查以及安全链的检查等。计划要始终以“安全第一，预防为主”为主要原则，将安全生产贯穿到整体计划中，为风力发电机组的运维管理工作奠定良好基础。

3.2开展有针对性的运维计划

当前，大部分风电场的发电机组维护工作都是按照制造商提供的维护计划来开展的，这就缺乏一定的针对性，无法根据每个电厂的具体情况来提供有针对性解决策略，就会经常发生维护欠缺的现象，造成了资源的浪费。由于每个发电厂所处的地理位置的不同，造成了其周边环境、也会有一定的差距，温度、湿度、风向变化等因素都会有所不同，因此，不能完全按照相同的方案计划来开展发电机组运维工作，应该根据每个风力发电厂的不同情况来制定运维计划，要考虑到不同的使用环境，不同的机组故障，不同系统的工作强度等具体情况。运维人员应该根据每个风电厂的实际情况、风力发电机组运转的实际情况制定不同的维护范围、维护标准和维护方法，可以具体到为每个风力发电机组制定不同的检测项目，“因地制宜”来开展风电机组的运维工作。

3.3基于大数据分析诊断故障

雖然风电机组的系统极其复杂，但如果机组一旦出现故障必然会有一定的信号征兆，因此对于故障的前期征兆我们可以运用大数据对其进行分析诊断，找寻出一定的分布规律，更加有利于风电机组运维工作的开展。对于机组出现的复杂的故障可以进行逐步的分解，对分解的数据进行统计分析，进一步分析出故障发生的机理，将复杂问题简单化。基于大数据的分析诊断故障，首先应该做的是将故障进行科学分类，分成多个子系统，如发电机、塔筒、刹车系统、变桨系统等，其次用适宜的分析方法（故障数分析法、后果分析法等）对各子系统进行分析，最后形成故障子系统的结果分析表，表中列出各子系统对发电机组的故障影响等内容，分析存在的故障模式类型、产生的原因及故障的影响等，并提出有针对性的解决措施与方案。对于机组故障基于大数据进行分析诊断，可减轻人工运维管理、优化运维措施，从而可以更加高效的开展发电机组的运维管理工作。

3.4物联网在运维管理中的应用

在发电机组进入正常的工作运转状态后，物联网就可以应用到运维管理工作中。整个系统按功能可分成服务端与客户端两方面。服务端顾名思义就是要进行机组设备和机组任务的管理工作，通常情况下机组设备的管理工作是由管理人员来操作的，需要管理的对象则是风力发电机以及机组的其他零部件，具体的工作内容为风力发电机以及其他零部件的基本信息（名称等）的录入、删除、检查、更换等。机组任务的管理则是由检修人员来操作，具体的工作内容是任务信息的增加、删除、更改等，同时还可以指定具体的运维工作人员。客户端的工作内容是检修工作人员通过扫描任务条码上的任务信息来完成具体的任务要求，并通过手持端操作上传任务完成的具体情况，任务的界面如图1所示。由于发电机运维工作的复杂特殊性，通常情况下一个任务就会需要检修的工作人员对多个部件进行检修，检修人员应将所有的部件进行检查完毕后，统一将完成情况进行上传，这个时候需要服务端的管理人员对已经完成的任务进行审查确认，未完成的任务则需要择期安排运维人员进行检查维护。将物联网应用到风力发电机的运维管理工作中，可以使运维管理工作整体更加高效、快捷，减少人力物力的消耗。

3.5提升维护人员的综合素质

除了文中上述介绍的多种维护措施以外，对于维护人员也要开展不定期的培训工作，以便提升维护人员的综合素质，具体包括工作内容、工作性质等方面岗前培训，关于风力发电机组设备的一些原理、操作规程等方面的知识培训，运维工作后期的故障处理等方面的专项培训等。

4结语

风力发电机组设备高效平稳运行是保障风力发电关键，有效的维护措施是保证风力发电机组正常发电的前提条件，因此，我们应该以降低维修成本、保持发电机组的稳定性、提高发电效率为目的，制定出有针对性计划策略、利用大数据进行实时监测、应用物联网进行运维管理、对维护人员进行规范培训，根据这些措施制定出合理有效的维护方案，以强化风力发电机组的运维工作，为风力发电提供保障，为绿色能源的长期、稳定供应奠定良好基础。

参考文献

[1]刘勇峰. 风力发电机组旋转机械运行维护故障分析及解决办法[J]. 中国设备工程， 2016， 000（011）：43-44.

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[4]张穆勇. 基于运行数据的风力发电设备可靠性分析方法和评估技术的研究[D]. 北京： 华北电力大学， 2015.