風電場電氣設備中風力發電機的運行維護

朱明

摘 要：經濟社會發展迅猛，城市化發展對電力等能源的要求也就不斷上漲。為了加快城市化進程，貫徹落實可持續發展理念，風電、水電及火電等新能源的體系是否完善就成了人們關注的重點。本文針對風力發電機的運行維護作為探討中心，指出當前電力機組運行中出現過的問題和故障同時探討了解決措施。

關鍵詞：電氣設備;風力發電機;問題與對策

引言：

電力事業的發展促成了一批電廠的建成。這些電廠利用火、水、電等能源為城市發展創造更強大的動力，并且在節能環保等方面有著優越的表現。但目前風力發電事業仍處于上升階段，在實際運行工作中還存在許多不足，例如：機械設備故障、工作團隊責任意識較差、設計環節與實際不符等。針對這些問題，筆者進行了一些闡述，并就其維護和運行提供了一些解決措施。

1常見設備故障及工作管理問題

1.1常見故障

一般來說，風力發電機的構成部分之間應該是相協調的，如果其中一個組成部分出現問題，則整個風力設備都會無法運轉。發電機的葉片、變流器易出現故障，而發電機本身如果出現不正常的振動頻率，也需要進行故障檢修：

1.1.1葉片：葉片的故障率在風電設備整體的大部件故障中占三分之一。首先，風力發電機，顧名思義，它的動力來源是風能，而具備這種發電條件的環境一般處于高原之上。這些環境普遍氣候惡劣，氣壓與海拔成正比，且天氣變化莫測，十分復雜。發電機上的葉片常年暴露在這種惡劣環境中，極易受到損害。葉片運轉是否正常直接影響了整機是否可以正常工作，當葉片發生故障時，發電機設備需要及時停止運轉并更換葉片，這不僅為施工提升了難度，還讓建設企業產生了較大的經濟損失。[1]

1.1.2變流器：與葉片一樣，變流器是整個發電機組最重要的“成員”之一。它在整機運轉中扮演了“控制者”的角色，即在葉輪轉速不一致的情況下保證機組電壓輸出與電網電壓平衡。此外，變流器還可以控制風電機組的功率，但需要在主控的配合下完成。基于變流器的功能，其在運轉過程中會產生大量的熱量，因此變流器柜體的散熱工作就顯得十分重要。如果柜體熱量過高，內部的元件會因為高溫出現損傷。目前，可以解決這種問題的就是變流器散熱體系，它分為水冷和風冷兩個類型。如果機組出現短路現象，電流會異常增大，此時拉弧燒毀或無法斷開的情況就出現了。

1.1.3.發電機自身問題：一般來說，工作人員在評定電機質量時，會以發電機振動作為主要評判依據之一。發電機異常振動有很多原因，主要原因有二：一方面，如果發電機的設計圖紙和實際施工有出入，會造成發電機內部零件質量參差不齊、精度不夠的問題，這時發電機的質量是遠不能支持正常工作的，因此會出現異常振動;另一方面，如果發電機的工作量劇增，需要在短時間內生產出大量電力，卻沒有緩沖時間，這時發電機其實是處于“超負荷”工作狀態的。[2]如果發電機長期處于這種危險邊緣，就會出現磨損、故障，久而久之，異常振動的現象就產生了。此外，除了硬件問題和超負荷的問題，在發電機異常振動的問題上還需要考慮人為因素，例如：技術人員是否定期保養、維護機器;極端天氣前，技術團隊有沒有采取相應的保護措施等等。

2解決措施

2.1完善管理體系，培養高素質、高技能人才團隊

由筆者所見，電力行業雖不斷發展，但電力企業內部的人員管理等制度仍然存在落后問題。為了提高兩者的匹配程度，進一步發展電力事業，電力企業應當作出根本性的改變，力求培養出一批高素質的電力技術人才。首先，企業需要優化內部職員體系，樹立技術先鋒等模范形象，引導工作人員樹立責任意識、明確自身職責，并且不斷提高自身綜合素質和思想道德水平。此外，企業還需要建立相關獎懲制度，用“引導”和“約束”完善管理體系，為優秀人才創建更多的發展道路，以落實責任制等形式加快團隊生產和工作效率，確保電力設備的運行工作順利。

2.2案例分析：以“看、聽、做”的方式完善設備檢修制度

2020年3月12日，某地風電機組設備失火，在事故發生的1個小時之內火勢蔓延，如同一個“火炬”。管理部門緊急召集專家小組和技術人員進行問題排查，優先排除了“非正常停機問題”和“超速問題”，緊接著調取了監控數據，從集電線路、箱變高壓側斷路器及變頻器等構成部分開始排查，找尋事故原因，最終確定了是箱變引發的故障及多起事故。具體檢修過程如下：

當發電機組出現故障時，工作人員及時啟動了緊急預案，以前人經驗或專業理論知識進行問題的分析和處理，把握最佳搶修時間，避免公司或社會出現更大的經濟損失。

實際檢修中，工作人員應使用了“看、聽、做”等手段進行觀察和修復。[3]

首先，問題出現時，優先進行整機的目測和觀察。綜合考慮兩個“松動”問題，即安全平臺、風電機組的爬梯是否松動;控制柜中的電纜線是否松動。同時，需要檢查扭纜傳感器和偏航齒、液壓站表計、油管接頭等細節，防止拉環松動或沒上潤滑油等問題外，還需要確認表計壓力是否正常、油管接頭處是否漏油等。

其次，工作人員應當以“聽、聞”的方式尋找問題源頭。檢查控制柜內是否產生異味，聽其中是否存在異常放電聲。當聽見控制柜內出現放電聲時，就可以確認故障源頭是柜內接線端接觸不良。此外，還需要進一步排查控制柜內的零部件細節，傾聽是否還存在干磨、葉片切風異常聲等聲音，防止軸承和齒輪之間出現異常轉動問題。

最后，在問題的排查中，工作人員需要動手進行處理。與日常維護類似，實際檢修中，如果出現問題，可以使用“修剪”的辦法解決問題。修剪完畢后，應當清潔現場，尤其注意清理元件接頭滲出的油脂。如果清潔工作不到位，在日后的檢修工作中很可能因為這些油脂出現問題的誤判等情況。

2.3完善維修制度

風力發電設備的維修并不僅僅依賴于電力專業的技術維修人員，它的日常運轉包含了機械、空氣動力學等多種高精尖學科的靈活運用。因此，針對電力機組的日常維護，應當從以下幾個方面入手：

2.3.1定期檢查螺栓力矩等聯接件;

2.3.2定期檢查轉動部件的潤滑程度，并及時補油進行潤滑，防止其因干澀而無法運轉。潤滑油的選擇也十分有講究：偏航減速齒輪和齒輪箱之間，應當使用稀油進行潤滑;而偏航齒輪和發電機的軸承及偏航軸承之間，應當使用干油進行潤滑。需要注意的是，這些轉動部件在運轉中會釋放大量的熱量，而潤滑劑會因高溫產生化學變化，這需要工作人員定期補加適量的潤滑油，如果劑量過多可能適得其反。此外，工作人員還需要定期對潤滑油進行采樣，如果發現其變質或不能再投入使用，應當及時進行更換。[4]

2.3.3.定期檢查發電機組的功能是否正常：使用手動觸發的方法檢測設備的緊急停機功能是否正常、扭纜開關是否正常、振動傳感器是否正常;使用控制器極限定值配合過速測試檢查發電機組的運行狀況。如下圖1為工作人員在對相關設備進行檢查：

3結束語

促進電力事業發展，不僅可以加快經濟社會的轉型，還可以為居民帶來更為便利、經濟的生活感受。此外，電力事業的發展還與可持續發展的戰略不謀而合，在節約資源、整合資源、綠色環保以及在積極響應國家對“碳達峰”“碳中和”政策的號召等方面，風力發電無疑是一個問題的“突破口”。

參考文獻：

[1]楊耀東. 風電場電氣設備中風力發電機的運行維護策略[J]. 科技成果縱橫， 2020（1）：132-132.

[2]朱江. 淺論風電場電氣設備中風力發電機的運行與維護[J]. 科技風， 2020， No.430（26）：151-152.

[3]王振華， 朱業紅. 風電場電氣設備中風力發電機的運行與維護[J]. 商品與質量， 2019， 000（012）：231.

[4]王云超. 探討風電場電氣設備中風力發電機的運行維護[J]. 探索科學， 2019， 000（009）：51-52.

（寶應縣融保達風力發電有限公司，江蘇 揚州 225800）