風力發電機組穩定性提升對策探究

郭程毅

摘要：風力發電機組定期維護是風按照風力發電要求，定期對風力發電機組各電氣、機械原件進行檢查和維護，對控制系統單元進行測試，以達到降低設備故障率和提升設備安全性的目的。風力發電機組定期維護工作的依據是定期維護標準，該標準由廠家編寫，按照相應機型的工作特性，有不同的側重點。

關鍵詞：風力發電機組；維護標準；故障率；設備安全性

風力發電主要是利用風力資源吹動風機，促使風機開始旋轉，在風機旋轉的過程中利用電磁感應的原理，將風機的機械能轉化為電能，最后將轉化的電能經過變壓器的電壓調控再并入到國家電網中，輸送到各個地區達到使用的目的。在風力發電機組進行工作的時候，為了保證風力發電的頻率保持穩定，在我國并網型的風力發電機組運行系統中主要使用的是恒速恒頻和變速恒頻兩種設備。在我國過去的風力發電機組運行中主要使用的是恒速恒頻的技術，隨著我國風力發電技術不斷發展創新，目前采用的是變漿距的一種技術，它可以實現葉輪的轉速隨著風速的變化而產生一定的變化，并且利用變流的技術對發電機的轉矩記性控制，保障了風力發電的輸出頻率恒定，由于變速恒頻技術的巨大優勢，我國目前大多數的風力發電機組并網系統都是采取的該技術。

1風力發電機組運行安全性的分析

1.1運行環境惡劣

在風力發電運行的過程中由于長期在野外進行作業，工作的條件非常的惡劣，并且風力資源不是人為可以進行控制的，在一些極端環境中最高風速可以達到五十米每秒，風機承載著超負荷的載荷，風力發電機組的運營安全隨時隨地都受到外界環境的影響。為了保障風機的質量，在進行風機制造的時候需要對制造風機的材料進行大量的實驗，主要是測試該材料的疲勞時間、耐高溫性能、耐低溫性能、耐腐蝕性能和抗沖擊性能，在經過測試之后才能確定，并且風機的設計壽命一般是20年，對風機的結構安全性能提出了更高的要求。

1.2 風機的設計

在風機運行過程中通過使用變漿距技術可以有效減低，風機在運營過程中承受的風力載荷，并且在無風的環境中風機可以自動的調整到最大漿葉角的位置，這樣在出現風力資源的時候，可以保證風機運行的安全性。在進行風機系統制動的時候，可以利用三套獨立的葉片變槳結構來進行安全穩定的制動，在遇到極端的環境的時候，為了很好的保護風力發電機組不受到破壞，一般會提前對風機記性制動，一般是采取啟動剎車系統，保證風機的葉片都回到最大槳葉角的位置。主要是風機在運行時的動態載荷是非常大遠遠超出了靜止狀態下載荷，因為在預報有極端惡劣的天氣的時候，工作人員會預先對風機進行保護，保障風力發電機組的設備安全。

1.3風力發電機組的安全保護系統

在風力發電機組工作的過程中還需要對機組進行一定的保護，在風機運行的過程中都是采取自動化控制的，自動控制系統要保障發電機組在無人值班環境下的自動運行，并且將實時的監測數據信息上傳給控制系統。其中可編程控制器是風力發電機組自動控制的核心要素，還包括了 PLC、各種傳感器、控制器和主要的執行設備，通過傳感器的數據采集再上傳到控制器中，通過計算處理下達給執行設備的下一步指令，從而保障風力發電系統的運行安全性。

2風力發電機組定期維護存在技術問題

（1）維護標準沒有針對性。目前風電系統90%的風場均執行廠家出廠原定期維護標準，但各機型原定期維護標準只針對設備總體檢查進行了相關要求，即沒有后期的技術反饋改進，也沒有及時針對各版本風力發電機組型號進行更新，甚至部分定期維護標準存在不合理的檢查或缺少關鍵性檢查。同時由于各風力發電機組廠家繁多，地理環境差異大，技術部門未對每個風場的地理環境制定特別檢查項目，致使很多風力發電機組定期維護工作出現了“水土不服”的情況。很多風場只能自己修編或改進定期維護項目，但只能治標不治本，不但沒有達到減少風力發電機組故障率，反而增加風力發電機組出現其他嚴重故障的隱患，造成大量人力物力的投入，違反了初衷。

（2）沒有統一的技術標準。由于風力發電機組生產廠家眾多，導致擁有多種機型的風電發電公司定期維護單無統一的技術標準。一是設備名稱不統一，如變頻單元就有變頻器、變流器、逆變器、IGBT四種名稱。二是原定期維護標準中技術要求或規范不明確，如葉片軸承注油項目中只簡單寫了潤滑葉片軸承，沒有對葉片注油時的葉片運行狀態、注油量和注油方式給出具體要求；三是定期維護項目存在差異，具體表現為某廠家要求檢查急停按鈕，某廠家則定期維護單中未加入急停按鈕檢查等。上述三方面問題，直接導致了工作人員在作業時沒有可靠依據，造成了定期維護質量參差不齊。

（3）人員定期維護技術薄弱。與風力發電機組維護消缺不同，定期維護工作由于其“固定”的模式和風電公司的管理方式，工作人員在風力發電機組出質保前只學習了如何消缺維護，對定期維護項目的學習較為粗糙。在風力發電機組出質保后，依舊沒有組織人員學習定期維護技術，也沒有專業人員帶頭指導定期維護項目，這種情況直接導致了風力發電機組出質保后故障率急劇增加。

3 提高風力發電機組定期維護質量對策

（1）建立統一的定期維護技術標準。針對各風力發電機組機型定期維護標準存在的格式不一、項目參差不齊、技術要求不規范的問題進行分析研究，同時積極與廠家現場工作人員溝通，結合各風場的地理環境和風力發電機組運行特性，重新編制了符合本公司風場的定期維護標準。一是將各機型的定期維護標準格式進行統一，新格式的定期維護標準擁有更加明顯的檢查項目點和更清晰的項目要求；二是修編定期維護項目，在修編期間與各現場、廠家人員等專業技術人員進行溝通，對很多“雞肋”的檢查項目不但費時費力且沒有明顯的反應設備的情況檢查進行刪減和改動；三是對定期維護項目進行量化，增強對定期維護質量的管控。

（2）優化定期維護工作的管理模式。采用風力發電機組責任到人的管理模式，通過考核可利用率、發電小時數等指標，調節工資績效、獎金分配，調動所有人員的工作積極性；采用管理人員每月抽檢風力發電機組定期維護情況，即保證了定期維護工作不能缺項、漏項，也讓風場人員認識到風力發電機組定期維護工作對于風力發電機組穩定運行的重要性；生產管理部門可以通過抽查的形式對定期維護情況進行單獨追蹤，對定期維護質量進行實時把控。

（3）數據監測的分析。在風力發電過程中很多數據信息的變化都會對風機的運行造成一定的影響，在風機運行過程中需要對工作環境的溫度、風機的實際轉速、電力功率的檢測、并網電力數據信息的監測等。在風機高速旋轉的過程中產生的機械能也是非常多，并且導致了葉輪的工作溫度不斷的升高。有可能出現異常數據信息的監測模塊主要有發電機組的繞組線圈的溫度、控制柜的溫度、機艙的實際溫度、三相電壓、電流、電壓等信息，在超出了預期的設定值時我們需要將數據信息及時的上傳到控制系統中，并且及時的通過遠程控制系統對一些設備進行有效的調控，防止安全事故的發生。

4 結束語

通過實施上述措施，風力發電機組定期維護質量得到了大幅度提升，定期維護后的風力發電機組發生缺陷大幅度降低，定期維護的關鍵性檢查進一步管控落實，風力發電機組安全穩定運行得到有效提升。

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