风电机组的日常检修维护与故障处理研究

风电机组的日常检修维护与故障处理研究

丛日明

辽宁大唐国际新能源有限公司 辽宁 沈阳 110000

摘要：近年来，中国风电产业发展迅猛，但在风电发展过程中也存在着很多隐患，风力发电机组设备故障是重要原因之一。提高安全技术认知，规范部件维护工艺，从发现问题、分析问题、解决问题的角度出发，以现场实际问题为导向，加强和改进风电运维工作。本文探讨有效规避风电系统的运行安全风险，开展针对性的风电机组设备状态检修工作，数据采集技术、线上监测技术、故障诊断技术实施。

关键词：风电机组；检修；故障处理

引言

在风电工程的风电机组运行阶段，必须开展针对有效的运维管理与检修工作，使得运维检修工作发挥出一定作用。鉴于风电系统运行的特殊性，在运维检修时，必须对其工作进行合理创新，不可采取单一老旧的运维检修方案，导致运维检修工作效果受到一定影响。

1风电机组的优势特点

风电场中，风电机组是由多个组件构成的复杂体系，包括发电机、风轮等，发电过程中，风力发电机组，保证电频率恒定输出，在风机并网发电和风光互补发电中，发挥了不可替代的功能。风电机组在我国的新能源产业发展中，改变了传统的火电和水电等技术的生产模式，在国家的政策支持下，迎来了良好的发展机遇。通过对风电机组的运行，能够增加清洁能源发电和新能源在我国电力供应中的占比，对当前我国环境和资源存在的紧张问题起到了缓解作用，是推动清洁能源发展的必要条件，风力发电促使我国向着绿色化、可持续化的方向逐步展开了实践，探索提高了供电水平，节约了大量的资源消耗。

2风电机组的常见故障及常规处置方式分析

2.1主控系统常见故障及常规处置方式分析

主控系统如同风机的大脑，顾名思义在风机系统中起着中心控制的作用。主要对机舱数据进行采集并完成判断和处理；对各部分的传感器进行故障监测；根据变频和变桨系统的通信资料进行全面的分析；通过发送控制命令来实现系统的各类控制，包括系统的启动和停机、并网与脱网、开桨与收桨、远程数据传输、风机远程控制等。目前风力发电机组的控制系统多为PLC模块化设计，可以根据不同的控制要求配置不同的模块从而实现不同的控制功能，使整个控制系统具有较强的扩展性。同时采用模块化组合可以提高控制系统的灵活性和可靠性。PLC的故障一般可分为外部设备故障、系统故障和硬件故障。需要注意的是PLC是由半导体元件构成，在长时间的工作中难免会出现老化，必须进行例行的检修，在这个过程中，如果在运行中出现不合格的地方，相对应的就需要作好纪录并进行维修。

2.2齿轮箱常见故障及常规处置方式分析

齿轮箱位于风电机组机舱内部，用于连接主轴和风电机组，是双馈式发电机驱动链条中的一个关键部件。通常，由于叶轮的速度无法达到发电机的要求，所以必须由变速箱传动机构的加速动作来完成。由于风机通常位于风力资源较丰富的地区，某些特定的天气条件及无规律风向和负载风力的冲击，都有可能使风电机组发生损坏，而齿轮箱位于塔架顶部的机舱内部，空间狭窄，一旦出现问题很难维修，故必须对其发生故障的原因进行全面的研究分析，并对其进行定期检修维护。通常情况下，齿轮箱的故障主要表现在齿轮缺陷和轴承缺陷两个方面。其中，齿轮缺陷包含齿轮的断裂、点蚀、胶合、塑性变形、磨损等；轴承缺陷包含点蚀、疲劳剥落、磨损、裂纹、压痕等。与主控、变桨、变流器等电器设备不同，齿轮箱的日常维护和保养更为重要，在日常检修维护中，需要进行的工作一般包括对齿轮箱低速端、高速端、各连接处管路、冷却器等进行密封性检查，观察是否存在渗油、漏油及损坏情况；按照规定的力矩值检查主要紧固螺栓力矩，包括涨紧套紧固螺栓、垫块与齿轮箱连接螺栓、弹性支撑与机座连接螺栓等；目测或用内窥镜检查油的颜色是否有变化，定期采集油样进行化验，根据化验结果判断是否需要换油；定时开启齿轮箱，观察孔盖，观察齿面啮合情况，并对油色和杂质进行检测；对变速箱各传感器的联接情况进行检查，并对各传感器的性能进行检查，尤其加强对运行中齿轮箱各项监控点温度、齿轮箱散热系统的重点监控，避免润滑油过温导致油品变浓稠引起金属件产生裂纹的风险；对弹性支承进行周期性的测试，并在工作条件下对其进行检查，如发生老化，出现粉末物质脱落情况，需及时进行更换。

2.3变桨系统常见故障及常规处置方式分析

在风力发电机中，变桨系统结构复杂，是实现全风机转速控制和提高风能利用率的关键设备。风机变桨系统共由三个驱动装置组成，均单独装有变桨电机、变桨减速器和变桨轴承，可以根据风力的变化同时或单独调节桨叶与风向之间的角度，在发生故障时，先使叶片顺桨，以保证机组安全可靠停机。由于变桨系统结构复杂，电器件多，加之经常变动，致使其成为风电机组中故障率最高的部件。其中的常见故障为桨叶倾角故障、变桨接近开关故障、变桨电机温度高故障、变桨安全链故障、变桨电池充电器故障等。处理变桨系统故障前，应熟悉掌握变桨系统的工作原理及各电器件的作用，根据故障类型逐一对各电器件进行排查，快速找出故障原因并按照操作流程及时完成处理。

2.4叶片常见缺陷及常规处置方式分析

叶片是风力发电系统中最重要的能源，它通常由纤维加强的复合材料制造，是风电机组的动力源泉，叶片能否正常运行直接影响机组安全和发电效率。因其长期运转在自然环境中，在暴风、雷雨、冰雪、沙尘等恶劣气候的影响下，容易产生疲劳裂纹，甚至断裂，严重时会导致风机发生倒塔事故。叶片常见缺陷有表面裂纹、腐蚀、砂眼、开裂等，造成叶片缺陷的原因多种多样，除自然因素影响外，人为因素涉及设计生产到安装使用全过程，如设计不完善、生产过程控制不严谨、运行操作不得当都会造成叶片缺陷。叶片不同于一般电器件，一旦严重损坏，更换代价太大，所以对于叶片缺陷的处理，必须做到早发现、早修复、常检查。日常巡视中，可通过目测法、听声法判定叶片是否受损，做好跟踪记录，尽早制定方案进行修复。另外，需定期叶片防雷系统进行检查，及时将叶尖排水孔中的杂质清理干净，减少叶片遭受雷击的可能，最大限度保护叶片。在超低温环境中运行的机组，可增加叶片的除冰系统，有效提高叶片运行的可靠性，提升发电效率。

3风电机组中的检修技术

3.1数据采集技术

状态检修工作开展阶段，应当突出数据采集技术的科学运用，进而实现对风电机组运行相关数据信息的全面收集，如齿轮箱、油冷系统、风速、功率、发电机组、轴承温度、风电故障、运维记录等，科学全面地评估风电机组的运行状况，为状态检修的决策与实施提供有力支持。

3.2线上监测技术

鉴于风电项目运行环境的特殊性，在风电机组进行状态检修时，应当合理应用线上监测技术，并突出监测工作重点，如针对齿轮箱、轴承组、发电机的运行状态检修。为保证设备运行状态检修工作开展的有效性，在线上监测技术应用时，可基于5G通信技术、监控技术、人工智能技术的支持，打造远程线上监控体系，使得工作人员能够远程实时地监测风电机组，进而实现对风电场的科学管理，最大程度发挥出风电项目的运行社会效益。

3.3故障诊断技术

风电机组检修工作开展时，应当科学合理地开展故障诊断，进而采取针对性检修技术方案。鉴于风电机组系统运行的特殊性，为故障诊断时，主要采用以下几种技术路线：（1）在故障树的模型支持下，实现对风电机组运行故障的智能诊断分析；（2）基于小波分析理论支持，对风电机组运行故障的诊断；（3）基于模糊神经网络的模型支持，进而实现对故障信息的分析处理；（4）基于多源特征决策融合理论支持，针对机电设备运行故障的分析处理；（5）基于大数据挖掘技术的支持，从而对故障的诱因进行科学判断；（6）基于机组设备振动特性，实现对机组设备故障的诊断。为保证风电机组的故障诊断工作开展有效性，应当建构SCADA系统，完成风电机组运行数据的实时采集与动态分析，保证对风电系统的有效监控。在SCADA系统运行时，主要基于计算机信息技术，完成对相关科学技术的集成融合，进而实现对风电机组设备运行状态数据的快速采集、实时分析、智能监控、自动化预警，有效提升风电机组检修工作水平。基于故障树分析理论的支持，建构FTA分析模型，对风电机组的相关子系统进行针对有效的故障诊断，最终形成专业准确的FMEA故障分析数据报告，便于检修工作人员客观深入的了解不同设备、组件、系统之间的故障逻辑关联，找出故障诱因的内在关联因子，对风电机组的运行故障进行有效诊断，并对检修方案进行完成优化，全面提升风电机组检修的工作质量与效果。

结束语

本文阐述了风电机组的运维管理与检修技术，旨在说明运维检修工作开展的必要性。为发挥出风电机组的运行效能，实现对清洁能源的高效利用，则需要保证风电机组的安全可靠运行。为此，在相关工作开展时，工作人员必须高度重视运维检修工作，进而有效排除风电系统运行存在的安全隐患，筑牢风电系统运行的安全基石。

参考文献

[1]卿子龙，卿良华.海上风电机组智慧型监控管理系统[J].分布式能源，2022，7(01):69-73.

[2]范运鹏，李傲飞，何洪涛，等.基于区块链的海上风电机组备件生命周期管理平台[J].造船技术，2021，49(06):81-85.

[3]张路娜，唐宏芬，张舒翔，等.海上风电机组视情维护与备件管理集成优化[J].分布式能源，2021，6(05):44-50.

[4]王晓，董红云，陈少敏，等.兆瓦级风电机组机舱热管理技术研究[J].风能，2021(07):86-89.

[5]童英杰.新能源发电企业风电机组齿轮箱运维管理研究[J].中国设备工程，2021(09):92-93.