风力发电机组控制及运行维护技术

高月

摘要：目前，风电已成为全球新能源领域的重点项目，是替代传统能源的主要新能源类型之一。目前，我国在风电领域投入了大量人力、资金、物力，在风能资源丰富的地区建设了许多风电项目。在风力发电过程中，风力发电机是最重要的部件之一。本文主要对风力发电机组的控制和运维技术进行分析，以供参考。

关键词：风力发电;机组：控制;运行维护

一、风力发电机组控制技术

1.1机械控制技术

风力涡轮机叶轮由水平叶片轴和三级叶片叶轮组成。风电机组由机组风能转换驱动的叶轮旋转功率驱动，实现机组风能向叶轮电能的有效转换。由于机组的风速传输时间长期处于风速变化过程中，有时风速变化很大，因此很难对风电机组的转速进行精确控制。因此，风力发电机组叶轮的风速机械传动控制主要从风速机械传动的角度来考虑。主要风力涡轮机的技术特性涉及以下关键方面。（1）采用变桨距风轮。首先，风力发电机使用的主要风轮是非定桨距和固定轴距叶片风轮。常规PID自动控制器用于调节叶片风轮的自动速度和叶片俯仰角的自动控制，用于叶轮风力机的自动偏航控制。其叶轮风能综合利用效率较低。因此，在风电机组技术创新的发展过程中，逐步开发生产了非变形定桨距叶片风电机组，特别是大型商用风电机组。叶片式风机采用可变形定桨距风机连接，使叶片式风机的连接叶片更薄，结构更简单，高速旋转的风机惯性小，可根据叶轮风速的自动变化，自动控制和调整风轮连接时各叶片的角度，从而大大提高风力发电机对叶轮风能的综合利用效率。（2）对风力机转轴的设计。目前，小型风力发电机组系统中旋转式风力发电机组的设计体积很大，可达几十米，重量一般可达几十吨。受风力机设计制造所用原材料的制造工艺和产品价格优势的限制，风力机的平均工作时间和转速一般在27 rpm左右，风力机中的风力机容量越大，转速越低。为了获得更稳定的风电机组输出功率和驱动输出，目前的风电机组普遍采用异步风电机组，主要采用高速绕线式异步风电机组，并在进入输出线路的最大电能中特别添加了变频控制技术，从而基本实现对最佳叶尖速比的实时测量和监测，可以大大增加发电机组的風速运行状态和风况监测范围，保证风电机组在整个风速变化的运行过程中的稳定效率，从而获得最佳的功率输出驱动功率。（3）对机组的电子控制。目前，大多数大型风力发电机组都是直接驱动风力发电机组，即风力发电机组直接驱动风力使发电机转子旋转。这对自动控制检测技术和故障监测技术的应用提出了更高的技术要求。因此，采用风力变频驱动电路控制技术和远程自动监控系统技术，风变论域自动自适应模糊控制检测方法广泛应用于小型到大型风力发电机组主轴转速和风机叶片间距的自动控制和检测系统中。可完成风电机组旋转方向的自动遥控、故障检测和故障自动维护，确保风电机组安全正常运行。

1.2电气控制技术

对于风电机组的正常远程电气控制，可以有效降低风电安全事故发生的概率，提高风电机组的效率和稳定性。对于风电机组的运行效率，电气控制软件系统主要由主电机控制器、电量信号采集、无源失电电流补偿、偏航和自动控制电缆释放等几个系统部分组成，使发电机组在正常运行控制过程中，对风机转速、功率等参数进行全自动远程控制。风机电气控制软件系统由电机硬件和控制软件组成。硬件主要指直接使用小型单片机电机或软件采用PLC技术。两者在运行性能控制方面各有优缺点。通常，在设计过程中，根据不同的应用要求、环境和特性进行性能选择。控制软件主要为模块化软件结构的电气控制软件程序，由主控制器子程序、事件处理系统子程序、定时状态中断处理程序、紧急状态停机处理程序等合理设计和编写，从而有效地实现正常运行、远程监控、故障事件处理的自动化监控和远程控制。

二、风力发电机组运行维护

2.1日常维护

操作系统维护主要包括遥控操作和现场系统维护两大过程。其中，远程控制操作现场一般是指通过微机远程控制技术对系统进行自动维护，并对操作故障进行实时排除和处理。采用远程复位技术，可维持机组电网输出电压或电网温度控制。此外，微机遥控还可实时自动采集电网机组相关系统的运行管理参数，并对机组输出功率、运行风况等信息进行实时采集和远程数据传输，从而为远程控制技术人员的工作提供可靠的技术参考和分析依据，进而完成高层远程操作和维护。实践经验表明，通过远程维护的合理推广应用，可以有效实现对电机故障的准确检测和分析，缩短机组停机时间，保证能源利用率。虽然远程维护和维修发挥了重要作用，但仍有许多定期维护和维修工作以及电机故障的日常故障排除和故障排除，只有在定期到达现场后才能进行。所谓定期维护和维修，是指对发电机组传动连接内部润滑螺栓组的传动扭矩和机组传动润滑部位的厚度进行传动润滑能力试验。现场发现问题后，应定期进行维护，并及时处理故障，确保输电机组稳定正常运行。

2.2故障处理

风力发电机组通常具有连续正常运行时间较长、体积大、自重大的主要特点，对日常维护和设备检修性能有很大的直接影响。但是，如果长时间不及时发现一些细节问题，可能会导致不断的变化和积累，导致更严重的设备故障，严重影响风电机组的实际设备运行性能。在这方面，机组设备故障的定期维护非常重要，应特别注意以下几个方面：（1）风电设备的日常状态诊断与维护，在设备日常维护的基础上，及时准确判断风电机组及相关设备的日常运行管理情况，及时发现并有效解决实际运行问题;（2） 设备预防性故障排除：根据风电机组实际设备运行管理规律，按照相关行业技术标准，及时对风电机组所有设备部件进行维护、检修和紧固，包括手动更换、紧固和自动调整。机组预防性故障排除主要集中在小型设备部件上;（3） 设备故障应定期维修。当风电机组运行过程中，大型设备部件和电气系统设备发生严重故障时，机组可暂时停止正常运行，重要设备部件应定期及时修理和更换。

结语：

总而言之，风电是新能源领域发展较快的领域之一，技术相对成熟，优势显着，已成为常规能源的重要替代品，在环保和经济方面发挥着重要作用。因此，对风力发电机进行良好的控制和运行维护非常重要。

参考文献

[1]邹小洪.浅谈双馈异步风力发电机变频器运行控制技术[J].红水河，2020，39（2）：49-52，57.