風力發電機組的故障處理和運維措施

茆春俊

（上海閘北發電廠，上海 200438）

0 引言

上海奉賢海灣風力發電場坐落于美麗的杭州灣畔，一期工程于2003年10月安裝了4臺西班牙GAMESA G52－850kW的風力發電機組（機組編號為1～4），一期工程擴容于2010年4月安裝了1臺上海萬德的1.25MW直驅機組、1臺上海萬德的1.5MW直驅機組和8臺大連華銳的1.5MW機組（機組編號為5～14）。2010年5月投入運行。截至2013年4月底，已經發電121.9GWh。

在日常的運行維護中，對風機的故障處理，一般按照先查看微機屏幕上的故障信息，再根據故障手冊所述內容進行針對性分析，最后到現場排查隱患，直至故障處理完畢。本文主要介紹在處理風機故障時的一些技術分析和處理方法的體會。

1 分析故障時要整體考慮

1.1 案例一，只查液壓系統

1）故障現象 4號風機曾在一段時期內出現液壓系統油溫，常常要比其他3臺同型號機組高出10℃左右；在夏季高風速發電時，常因油溫高達65℃而引發停機，造成發電量的大量損失。

2）排查隱患分析 當時對發生故障的原因只從液壓系統入手做了綜合判斷，包括檢測液壓油質、安全閥及電磁閥的密閉性、PT100溫度傳感器的可靠性、比例閥對風速的響應和反饋特性，基本都集中在對液壓系統的分析上，著力尋找引發變槳系統頻繁動作，導致油溫過高的主要原因。

3）消缺措施 在對相關部件進行備品更換后，故障依舊。

1.2 案例二，徹查關聯系統

1）分析日報數據 通過追溯運行日報發現，液壓系統存在一個油溫升高的特征分界點，即風速在8m／s以上持續時，油溫會逐步上升，直至65℃停機；如果風速在8m／s以下持續時，油溫則與其他3臺機組差不多，即使起始油溫在60℃以上，也會逐步降至正常油溫；風速在8m／s以上持續時，變槳角度在同等風速下要比其他3臺風機大，而且角度變化和液壓泵啟停也比其他3臺風機頻繁一些。

2）故障原因 通過對液壓系統外的相關系統展開排查隱患，最終找到故障癥結是發電機編碼器的聯軸器部件損壞所致，如見圖1所示。聯軸器部件損壞后（即部件松動，但仍可工作），引起控制系統在高風速時接收到的發電機轉速值不準確，從而使變槳系統工作出現偏差所致。

圖1 聯軸器部件損壞

3）故障分析 從故障處理結果和現場觀察可知，聯軸器部件損壞后，控制系統通過編碼器得到的數值與實際數值有誤差，但在低風速時（8m／s以下），轉速相對較低，誤差值可能較小，所以未對變槳系統造成重大影響。在高風速時（8m／s以上），發電機已經處于超同步運行狀態，同步轉速在1 500r／min以上，導致誤差值增大，但又未達到故障停機限定值，于是控制系統根據不準確的測速值給出了不準確的變槳角度（角度偏大），使得在同等風速下，4號風機比其他3臺風機吸收的風能要少，造成高風速時發電量也少。

因為聯軸器部件損壞，使得測出的轉速值不穩定，導致控制系統頻繁給出變槳調節信號，引起變槳系統頻繁動作，液壓泵動作時間縮短，使液壓油溫逐步升高，再加上夏季機艙溫度偏高，散熱不佳，最終導致油溫高而停機。

1.3 運行維護體會

通過此次故障處理可以看到，看似液壓系統元件有問題，但是最終結果卻是1個小小的聯軸器損壞所致。這說明在解決風電機組的一些故障時，需要從整個系統考慮，因為系統間相互控制反饋，其他系統部件的損壞也會影響到液壓系統的工作狀況。另外，在平時檢修與維護中，對小型部件的維護也不能掉以輕心，小部件往往會引發大問題。

2 日常巡檢要精細化

風場的定期預防性保養維護為半年1次，但平時的定期巡回檢查（特別是登塔檢查）對防止故障發生同樣具有重要意義。

1）故障現象 2號風機曾因齒輪箱油位低而多次停機，登塔查看發現齒輪油大幅度泄漏，油管磨損開裂漏油如圖2所示。

圖2 油管磨損漏油

2）故障原因 排查后發現竟然是由于齒輪箱油泵電動機至冷卻風扇的油管，因長期與機艙底盤堅韌處碰撞共振，導致油管破裂引起漏油。

3）消缺措施 更換油管和補油后，故障解除。

4）運行維護體會 故障處理后對所有風機的油管進行了排查，發現多處碰撞振動的老化油管存在磨損隱患，及時給予了處理。另外，在巡檢中發現3號風機偏航減速器有漏油現象，也給予了及時處理。這說明防止風機設備故障，不能光指望定期預防性保養、維護和故障報警，日常巡檢一樣很重要。

3 巡檢分析要全面和科學

大部分的故障都可以根據故障報警及故障手冊來進行處理，但是有些故障光靠故障信息也不一定就能及時處理，需要通過運行分析來解決。

1）故障現象 風電場投產后，曾經一度出現所有風電機都因故障報警“機艙頂部和地面通信錯誤”而停機，但在現場復位后即可恢復運行。當時根據故障手冊所述內容，曾對故障原因做過一些推測，現場也做過一些處理，包括更換光纜和光纖接頭等，但都無濟于事，故障照樣頻發，一時間故障原因似乎無從查找。

2）故障原因 通過深度排查和結合運行日報進行綜合分析，發現大部分故障發生的時間，基本上都集中在上午八點至九點間。于是對風電場周圍環境展開排摸，檢查有無外部通信設備對風電機通信造成干擾。結果得知在離風電場不遠處有大型雷達設備，上午八點至九點間會開啟雷達工作，因發射功率很強，對風電機通信造成了干擾。

3）消缺措施 在風電機的通信模塊上覆蓋銅絲布加強屏蔽，提高了信號抗干擾效果，消除了故障。

4）運行維護體會 處理故障不能光靠故障信息，還必須認真做好運維工作，多分析情況，多總結經驗，多尋找規律，才能全面地處理好故障。

4 結語

風機廠商在故障手冊中提供給客戶的處理方法，在一定程度上只是一種處理故障的指導意見，不可能面面俱到。故障的原因是多種多樣的，若要正確地處理各種故障，還需要全面、科學的考慮問題，到實踐中去學習、處理和總結。