分析风电场电气设备中风力发电机运行故障及维护

分析风电场电气设备中风力发电机运行故障及维护

王宏宇1许明2

1、身份证号：120107199504282119  2、身份证号：120108198102251012

摘要：在当前社会，电力资源已被广泛应用于人们的生活。电力资源作为清洁能源，受到社会各方面的广泛关注。随着我国对电力发展的投入不断加大，风力发电技术现已得到了较为稳定的发展。但我国风力发电起步较晚，所以一些体系仍不够完善，相关设备无法满足人们的需求。因此，应针对当存在的问题，制订相应的计划，保证发电机运行稳定。

关键词：风电场电气设备；风力发电机；运行故障；维护

1风力发电机运行过程中存在的主要故障

1.1发电机叶片故障

风力发电机的叶片是发电机组的动力源泉，是风力发电机的重要组件之一，叶片的好坏直接影响整个机组的性能和发电效率。由于风力发电机是依靠风力发电，因此风力发电机大多安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区，而叶片又在高空、全天候条件下工作，容易受到极端天气的影响，故障率在整机中约占三分之一以上[2]。一旦叶片发生故障，整个机组就必须停止所有工作进行抢修，严重的还必须更换叶片，这会给风电场带来极大的经济损失。

1.2齿轮故障

风电场电气设备中的齿轮故障大部分是由人为疏忽因素造成的。如齿轮未定期检查，齿轮中出现个别齿轮断裂，降低了传动性能，同时断裂的齿轮也有可能出现卡槽的现象；齿轮中出现金属腐蚀现象，在长期的运转中，齿轮不断被腐蚀磨损变得圆润缺少，导致传动滑失；未及时补充润滑油或未定期更换润滑油，或者使用劣质齿轮油，这些因素也容易造成齿轮故障。此外，齿面胶合也是齿轮运转中容易发生的常见现象，齿轮在长期高温运作下，齿轮间的润滑油流失，在高温高压的状态下，齿轮间会留下印迹，齿轮之间会相互“粘住”，印迹会破坏齿轮的形态，从而影响齿轮的运转与传递。齿轮故障是造成较大故障的前兆，加强做好齿轮故障的检修与防范，可以有效减少风电场电气设备的故障发生率。

1.3发电机异常振动

发电机振动是评定电机质量的重要标志。当发电机振动过大时，会导致其运行稳定性遭到破坏，零部件被损坏，甚至可能会造成大轴断裂，直接影响风电厂的安全生产和经济效益。发电机出现异常振动的原因主要有以下几种。首先，由于设计理念不同及加工技术与设计理念之间的差距，导致整个设计中存在不足，设计环节和加工环节脱节，从而引发一些参数问题，最终将导致发电机零部件存在质量和精度不良的问题，使发电机出现异常振动。其次，发电机工作量巨大，要在短时间内产生巨大电量，需要极快的运转速度，长时间处于这种运行状态，必然会出现一定磨损，久而久之，发电机就会出现异常振动的现象。最后，在发电机运行和工作过程中，工作人员的维护和保养工作出现纰漏，或者是极端天气的出现对发电机造成不可逆的损害。

2风电场电气设备中风力发电机的维护管理策略与运行发展方向

2.1定期对设备进行润滑油和清洁的处理

润滑油之于机械设备就像沙漠绿洲的水之于旅途中的骆驼，只有定时定量进行润滑油的护理，才能减少机械的磨损，提高风力发电的运作效率。目前叶片根部、齿轮等方面都需要进行润滑油处理，维修护理人员应该定期对根部、齿轮的部分进行检测和护理，将不同时间安装的叶片做好维护登记、编号，每次根据叶片已经使用的时间进行不同程度的维护，主要通过观察法判断机械磨损的程度。在进行维护工作交接时，应该将之前登记的维护情况进行妥善保存，便于备查。同时，也需要对齿轮、砸盘和闸垫等部件进行适当的清理，在看见出现污垢渣尘不要大意，应该检查渣尘的来源，并根据滑油中的渣尘判断机械零件的磨损状况，在确保无重大问题之后，对滑油进行清理与更换，并记录好更换日期。

2.2制定完善的检修流程

制定相关检修流程是保证整体运行质量的关键。首先，确定检修周期。每个部件的寿命都是有限的，因此，在特定的时间范围内，出现问题的概率就比较大。其次，制定明确具体的检修方案，设立具体的检修标准，做好检修记录，详细记录每次检修的时间、检修项目、检修结果等，方便查阅。对于经常出现的问题，在之后的检查中要重点关注，对于技术上的难题，要积极学习，加强对工作人员业务技能的培训。最后，由领导带队检验检修结果，确保出现的问题得到有效解决。

2.3加强对电路的维护和诊断

在风电场电气设备检测中对线路的检测非常重要。可以采用单元分割法进行线路的检测。根据风电场电气设备的结构和线路特点来进行划分，一般可以划分为电源系统、控制系统、执行系统、保护系统等。线路故障主要分为3种，三芯电缆中如果有芯线与地线相连了，其他两芯已经断路了，则会出现短路。如果集电线路出现故障时，需要检查保护继电保护组、风机、箱变。同时，也应该注意雷电暴雨天气对风机和电路的影响，在电气设备上应该加装避雷器，对可能突发的降雪霜冻天气应该采取适当的防范措施，在必要时可以采取停电方法进行融化，在需要融冰的线路上进行短线处理，产生局部高温，但在在操作过程中应该注意安全问题，操作过程应该配备专业的安全人员。在向线路输入电流时，变压器的出口必须配备低压保护装置，融冰线路的线径必须大于或等于短路线路和连接线路。另外，线路的在短路时通过的电流应该保持小于发电机的额定电流。在线路控制和检测、维护过程中应该严格遵守安全守则，按照电路规律进行操作。

2.4提高风力发电机运行维护技术

传统的检修技术一般以被动检修为主，电机发生故障后才会有人前去修理。为了保证电机运行效率和工作质量，必须变被动为主动，这就要求工作人员仔细观察电机的运行情况，了解发电机的运行状态，发现问题及时处理。同时，在发电机运行过程中，还要定期对润滑系统进行维护，以保证风力发电机的整体稳定性。此外，听发电机的声音也是一种较好的检查方式，一般有一定工作经验的技术人员都可以通过声音判断是否为异常振动。

2.5做好控制系统的稳定工作

控制系统在工作中会受到其他因素的干扰，除了工程设计本身得到缺陷外，能够影响控制系统的可能是硬件设施，电源的配置、接地的地点、系统的输入端和输出端，这些硬件设置的安装都会影响控制系统，进行硬件配置时应该进行整体布局，采取合理的方案减少硬件问题对控制系统的影响。同时也应该减少其他干扰信号，对信号进行管理分类和识别，在未来风电场电气设备的发展中，应该设置闭环控制系统，通过处理输出的偏差数据来对系统进行调控，这种反馈调节系统可以根据统计记录风的速度、频率等物理量来分析数据，通过分析数据既可以达到控制设备的作用，又可以达到起到实现自动化管理。设置控制站，建立控制系统，把输出处理、输出处理等设备进行合理安置，构建好的控制站具有操作员功能，工程师功能，通信功能，通过开发建设这些控制技术，将在一定程度上减少人力资源。通过控制系统建立的电气控制系统可以根据不同的设备和不同的控制方法进行控制，如继电器接触器控制，触电控制，可编程控制等。电气控制系统考虑到运用的环境，应该尽量避免过于复杂，工程系统设计应该兼具安全、方便、简洁的特点。

3结论

我国的风电场电气设备中风力发电机的运行维护是风力发电事业中较为重要的环节，只有降低风力发电的损耗才能减少风力发电设备的维护成本，同时等于间接提高风力发电的工作效率。风力发电设备维护的工作人员应该不断总结工作经验，严格吸取教训，从不足中进行反思和改进。此外，风力发电设备的设计技术是风力发电的基础，未来风力设备的发展需要依赖成熟可靠的风力发电技术，在全球提倡可持续发展的环境下，风电场电气发电机最终会成为热门发电技术之一。

参考文献：

[1]肖红军.风电场电气设备中风力发电机的运行维护措施[J].决策探索（中），2019(3):52.

[2]傅旸.对于风电场电气设备中风力发电机的运行维护的措施[J].科技资讯，2020(33):50,52.

[3]陈兴华.风电场风力发电机的运行维护研究[J].城市建设理论研究（电子版），2020(27):1.

[4]谢佳奇.风力发电机组控制及运行维护技术研究[J].通讯世界，2020(5):196-197.