風力發電機組運行安全及控制措施分析

彭先偉 張瑞銀

摘要：目前，風力發電機組的運行質量還有很大的提升空間。風力發電機組在運行過程中常出現故障，甚至導致風電事故發生，因此，要保障風力發電機組運行安全，就需要排查安全隱患，并采取安全控制措施。基于此，本文就對風力發電機組運行安全及控制措施有關內容展開分析。

關鍵詞：風力發電;發電機組運行;安全控制

1風力發電機組運行現狀分析

風能作為一種清潔能源，對于環境的保護以及氣候的改善具有積極的促進作用。在我國已經制定了相應的政策對風力發電行業進行支持，例如分攤電費財稅優惠等。要加強對風能的利用，使其成為發電過程中的補充能源，促進風力發電的規模效應的發揮，首先應加強具體的硬件設施建設，即加強風力發電廠的建設以及發展。目前市場上具有百家風力發電廠，其規模不一，位置主要是分布在三北東南沿海，主要是由于這些地區的風力資源比較豐富，風能分布比較密集，因此有助于風力發電行業的有效開展。當前，我國對風力發電的支持程度十分高，對風力發電的投入也十分巨大，加強了各種設備的投入，以保證風力發電的硬件需求。很多數據都表明我國的風力發電行業已經進入了規模化發展的階段。但是，在風力發電過程中仍然存在一些問題。

2風力發電機組安全運行分析

風力發電機組所處環境復雜，設置于野外，工作條件惡劣，而且自然風力受人為制約因素小，不受控制的風能在極端情況下甚至會達到50m/s以上，因此，風力發電機組在運行過程中，會承受許多復雜多變的荷載，多變的外在自然因素也會對風機的正常運行產生負面影響。為了確保風機運行時有足夠的承載能力，風力發電機組的制造材料會選擇經過大量性能檢測的金屬結構材料，篩選出的材料還要保證具備耐高溫、抗低溫、耐腐蝕以及耐沖擊等特征，使地發電機組可正常運行二十年，風力發電機組的結構設計也要進行相應加強。風力發電機組全天候處于工作狀態下，運行過程中也一直處于自動控制下，其運行系統需要滿足無人自動運行要求。目前應用的風力發電機組控制系統核心為可編程控制器，系統包括PLC、傳感器、控制器等。傳感器實時顯示發電機組運行狀態，在機組各項指標發生波動時由PLC參與進行異常處理，最后由控制器完成各項控制功能，控制系統的功能可靠性對于風力發電機組的運行也發揮著一定的影響作用。應用風力發電機組控制系統實現各項控制功能，切實保障了風機的安全穩定運行。當前，普遍應用的風力發電機組大多采取獨立于常規運行控制系統的安全鏈保護系統，該保護系統應用單回路的機構，所有重點監測點共同組成了一個單回路，在發電機組發生異動時，如超常振動、過速、扭纜、變槳超限等問題時，單回路及時中斷，安全鏈隨之失去完整性，風機停止運行，運行安全性得到提升。對于風機運行的控制主要通過變槳距的控制實現，控制變槳距可實現風電機組荷載的有效降低。當機組停止運轉時，自動調節槳葉角到最大槳葉角位置，使風力發電機組處于安全位置。在風力發電機組的制動環節，采用三套獨立的葉片變槳機構，如果風機運行進入異常極端情況，進行緊急順漿可以幫助葉片恢復最大槳葉角度，達到氣動剎車目的。

3風力發電機組安全運行控制措施分析

3.1定時定期維修風力發電機組

在風力發電機組運行中，任何一個微小零件發生故障都可能導致整個風力發電機組癱瘓，這就需要定期對風力發電機的各個零件，各個設備進行定期檢測和維修。當相關人員在進行相應檢測時，如果發現問題應當立即解決，從而有效避免安全事故的發生。監測人員在監測中，應該對各個部位的零件連接部分進行潤滑和加工，通過加強各個部件之間的連接來提高整個發動機組的運行機能，只有這樣才能保證工作人員和風力發電機組運行的安全。在極端天氣出現后，無論發電機組是否出現故障，設備維修人員都應對風力發電機組進行全面檢查，保證風機的各個部位都沒有受到損害。

3.2落實風機運行數據監測分析工作

數據監測主要包含電網數據監測、功率監測、轉速監測等。通過分析控制柜溫度、三相電壓、功率、發電機繞組溫度等相關信息，能夠對風力發電機組運行情況進行監測、判斷，此外，發現機組的報警信息與運行參數信息能夠直接向主控制器傳遞，進而實現遠程操控。

3.3對特殊危險情況采取有效應對措施

風力發電機組的運行處于戶外，自然環境中的天氣變化頻繁，雷雨閃電等現象更會對風力發電機組的運行安全帶來隱患威脅，因此必須做好機組電壓保護和雷電接收傳導系統強化。此外，等電位的連接也要采取相關防范措施，定期對機組的接地系統進行檢修，減少機組受到雷擊的幾率。同時，風力發電機組的運行還可能會因風速問題而超出安全運行范圍，自然風速過快，發電機組功率過大，機組運行的安全性降低，此時必須通過遠程控制促使發電機組停機。另外，在寒冷潮濕的環境中風力發電機組過長時間停止運行也會導致葉片結冰等現象，當再次起動風力發電機組時必須做好事先的絕緣設備檢查，檢測合格后再行啟動。

3.4做好風電齒輪箱的維護工作

風力發電機組中齒輪箱的定期檢查是機組安全運行的重要保障。對于風電齒輪箱的定期檢查主要包括齒輪箱是否漏油、油位是否正常、目視檢查齒面是否平整、震動和噪音是否處于正常范圍。除檢查風電齒輪箱的本體維護外，還需要對整體傳動鏈和齒輪箱相關部件進行檢查，如主軸軸承、彈性支承及高速軸聯軸器等，當上述零件的檢查出現遺漏，將給齒輪箱的應用帶來非常嚴重的不良影響。例如在三點支撐結構的風機中，彈性支承體失去效用或發生變形后，將引發齒輪箱的偏心并造成最終的齒輪軸承的偏載失效。另外主軸軸承的失效或者軸箱定位松動也會使風機齒輪箱荷載過多而加速行星架軸承的失效。

4結語

風力發電產生的電能屬于清潔能源，這種發電方式在我國今后很長一段時間內都會運行，使用范圍會越來越廣。但是，由于當前對于風力發電機組的維護仍存在很多缺陷，因此，風力發電機組仍舊會發生故障問題，風力發電的運行性能受到打擊。對于風力發電機組存在的運行隱患，必須及時采取有效措施進行解決，堅決杜絕發電機組帶病運行的情況。降低機組運行風險，從而最大限度降低安全事故的發生，保障風力發電機組的優化運行和安全運行。

參考文獻

[1]冀滿忠，李順建.風力發電機組運行安全及控制措施的探索[J].商品與質量，2018，（3）：276，278.

[2]張濤.風力發電機組運行安全及控制措施的探索[J].商品與質量，2018，（17）：247.

[3]張棟.風力發電機組塔架超高預應力錨栓安裝精度控制淺析[J].水電與新能源，2017，（12）.65-67.

[4]董開松，李濤濤，尹浩霖.風力發電機組故障分析與智能診斷[J].高壓電器，2016，52（10）：176-181.

[5]李鑫泉，胡建華，薛鵬，等.風力發電機組安全運行控制措施探析[J].中國高新區，2017，（11）.102.

作者介紹：

彭先偉（1984.12-）;男;湖北隨州;漢族;碩士研究生;工程師;從事風機發電機組控制系統設計;東方電氣風電有限公司。