風力發電設備安全管理與運行維護

高軍

摘要：風力發電作為一種綠色能源，因其對環境無污染、零排放的應用優勢而受到高度重視和推廣。因此，從風電設備的安全管理和運行維護出發，確保風電設備的運行質量和設備性能。

關鍵詞：風力發電設備;安全管理;運行維護

由于風力發電環境多位于高原地區和沿海地區，氣候特征和地理特征對風力發電設備安全運行的影響不容忽視。此外，風力發電基站是單一離散、全線集中控制的方法。風力發電設備的安全管理和運維需要克服復雜的地理位置和多變的氣候環境，這對風力發電設備和運維人員是一個巨大的考驗。風力發電設備的工作原理是風輪將風能轉化為機械。因此，風電企業應重視風電設備的安全管理和運行維護，提高風電設備的在線安全運行周期，為社會提供安全可靠的電能。

1風力發電設備常見故障及措施

1.1氣候和地理環境影響

風力發電的建設往往取決于某一地區風電場的規模，但風電場往往位于高海拔、沿海地區等偏遠地區。夏季沿海地區的強風和暴雨以及冬季高原地區的暴雪對風力發電設備的威脅更大。情況嚴重時，風力發電設備的使用壽命會縮短。此外，這種環境容易破壞風力發電設備的金屬結構件，增加腐蝕性，削弱風力發電設備的整體不穩定性。安全管理和運維措施應加強對風力發電設備葉片、齒輪、軸承等機械金屬結構件的檢查，檢查是否有腐蝕、變形等情況。同時，應根據風力發電機的功率輸出曲線來判斷環境。適當調整風力發電設備對定期運行檢查周期和維護力度的影響。提前掌握風電設備安裝位置環境現狀，選擇合適的設備材料或設備，減少環境對風電基站運行的影響。因此，在風力發電設備選材時，應選用耐低溫、耐壓強、低壓運行的電氣控制設備，并定期調整葉片。安裝角和漿體整定值，以獲得風力發電設備的最佳性能。

1.2風力發電機運行維護

風力發電機是各風力發電基站的核心機電設備，其性能和運行維護直接影響風力發電的電能質量和運行的經濟效益。一般通過定期檢查和日常維護，發現故障，消除安全隱患，減少故障發生率，提高機組在線安全運行時間，保證機組效率和質量。風力發電機常見的故障有：傳動部件之間嚴重堵塞或摩擦;由于長期使用，緊固螺栓松動或螺栓剪切不均勻;液壓系統有泄漏;各種傳感器損壞或電動執行機構不敏感等。風電機組安全管理和運行維護的重點是定期維護和應急故障排除。其中傳動部件間的潤滑卡殼、擰緊螺桿擰緊檢查、功能驗證、液壓系統檢查、傳感器、電動執行機構等都是定期維護的內容。定期大修必須沒有任何手續，風力渦輪機的每個部件都應該仔細檢查，以確定是否發現了問題并及時更換或修理。故障應急維修是指風機出現故障時，及時進行現場檢查和處理。首先要觀察故障的表現形式，如電機抖動、液壓損失等，迅速判斷故障原因，停止維修，及時更換損壞部件。及時檢查和糾正電子控制系統的短路連接或端子松脫或環境受環境影響的情況。為了快速更換部件，易損件和消耗品應存放在風力發電基站或由維修人員攜帶。維修保養工作完成后，應及時記錄故障點和解決方案，清理維修現場，確保設備的完好率，并為下次類似故障提供快速可靠的解決方案。

1.3變頻器運行維護

風力發電設備中采用變頻器作為電氣控制設備。其應用原理為：當風輪轉速低于設定值時，變頻器由電網交流電變為直流電儲存在基站電容中，再由交流電發送到發動機轉子。逆變器常見故障包括過流故障、過載故障、過電壓故障和溫度故障。但由于逆變器的種類和形式較多，其故障編碼也不盡相同，解決方案也不盡相同。以溫度故障診斷為例，當風力發電機與電網和冷卻風扇不工作，冷卻循環泵不抑制，并有相應的故障代碼，它可以確定設備關閉是由于過度的逆變器的溫度。解決方案：檢查冷卻風機葉片是否損壞，電機電源是否欠壓;檢查冷卻循環泵電機及其密封性。檢查故障原因后，及時更換新的散熱器或電機，同時對電源進行冗余處理。

2風力發電設備的安全管理

隨著風力發電設備的不斷更新，設備的種類和類型也層出不窮。然而，風力發電人員很難完全掌握。安全管理意識不強，維修技能較弱。為了提高和加強風力發電設備的安全管理，企業人員的專業技能和職業道德應該改善，各種管理系統逐漸完善和工作經驗，應該形成標準化的操作程序和操作指令，和設備文件管理和設備責任應該實現人員管理制度建設。對于較為常見的故障或問題，可以組織專家進行討論分析，制定一套快速、高效的解決方案，提高安全管理質量和設備安全性能。

3 風力發電設備運維管理工作中的相關注意事項

下面以風力發電變壓器為例進行分析。海上風力發電機變壓器由于高濕度、高霉、高鹽霧腐蝕等惡劣環境，對變壓器的運行會產生致命的影響，易使鋼構件發生腐蝕和銹蝕。線圈的沉積、放電和模具痕跡出現在電纜的外層，影響變壓器的外觀、質量和可靠性。

3.1頻發過電壓

海上風電變壓器在運行過程中經常受到過電壓的影響，主要是運行過電壓、短時過電壓、雷電過電壓和超快瞬態過電壓，使風電變壓器運行中最容易發生故障的是超快瞬態過電壓，其典型頻率為100kHz-50MHz。極快的瞬態過電壓引起絕緣擊穿。海上風力發電變壓器考慮極快的瞬態過電壓。

3.2負載諧波電流

風力發電系統中附加的非線性負載，如變頻器、發電機、斷路器等，在運行過程中會產生諧波。這些累積的諧波被不斷地重復和疊加，當它不是基頻時，就會增加系統的峰值電壓和電流。除了發電機產生的諧波外，還有由PWM電壓源逆變器產生的破壞性諧波。風電變壓器經常受到非正弦負載電流和諧波的影響。諧波的危害是增大了變壓器的渦流損耗和雜散損耗。繞組導線的渦流和循環電流引起額外的加熱。這些熱量必須通過額外的冷卻裝置進行處理，以避免絕緣過早老化和變壓器局部過熱失效。

3.3負載波動

風速的變化意味著風機必須在不斷變化的負荷下運行，變壓器要經歷頻繁的冷卻和加熱循環。風力變壓器可以在局部風力作用下從一個非常低的負荷多次循環到一個非常高的負荷。這個循環在結構部件上產生反復的熱應力和機械應力，如繞組、閥體和夾具。持續的熱循環也會加速內部和外部電氣連接元件的老化。頻繁的低負荷到高負荷循環的累積效應使得海上風電變壓器絕緣疲勞失效的風險更高。

3.4頻繁機械振動

海上風力發電變壓器的結構也必須注重機械共振。大量案例表明，安裝在機艙或塔內的變壓器被相當數量的風力渦輪機產生的振動損壞。當風荷載沖擊風機葉片時，會引起變壓器劇烈振動。運輸過程中的振動、短路和操作，如果繞組連接或引線接頭操作不當，可能導致疲勞失效。

3.5三防處理

在設計海上風力發電變壓器時，應采取合理的措施，如盡量將部件的邊角圓角化，以提高部件的表面光潔度，減少不平整度;盡可能減少接縫，并在縫隙可能發生腐蝕的地方做密封涂層;采用適當的技術消除壓力，避免過度壓力;易損部件應易于維修和更換。合理選擇相關材料，如耐蝕性強、不發霉等材料;確保不同的金屬相互絕緣，或將相同的金屬材料鍍在不同的材料上，使其電位一致;涂敷件可選用耐腐蝕性較好的合金和不銹鋼。表面處理是三防技術的關鍵。對變壓器易腐蝕部位進行電鍍、熱噴涂、三防漆等表面處理。

總之，風力發電設備是風力發電的基礎。必須以安全生產為基礎，以設備安全管理和運行維護為重點，以安全隱患快速診斷和排除為大修手段。同時，各種運行說明書力求有效預防控制和快速解決，確保風電設備在線安全運行，提高風電發電和企業經濟效益，為社會提供安全可靠的電力。

參考文獻

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