提高風電機組安全運行管理水平的有效途徑

中廣核新能源遼寧分公司 呂 鑫

在風力發電機實際運行時，如機組產生故障、故障數據沒有達到報警值時，即可將故障信息反映出來，相關故障信息包括風向和風速、有功和無功功率、機組高速或低速旋轉、葉片槳角、變頻器的入口溫度、艙內外溫度、齒輪軸承和油箱溫度、變槳電機的溫度、塔筒XY 振動數據、大部件監測數據、發電機定子和軸承溫度、齒輪箱的油泵和入口壓力、液壓泵的壓力等和機組故障數據等都有直接關聯。

1 風電機組運行過程故障分析

葉片故障。發電機運行過程中只有葉片能夠正常轉動才能不斷產生電力能源，所以葉片轉動為發電機穩定運行的關鍵。然而葉片轉動時可能受到電機設備以及本身自重等因素影響，若葉片處于不利環境當中運行可能受到損壞，還可能導致其他故障的發生。

變流器故障。通常變流器中電流和電壓存在異常問題時就可導致機組變流器故障，發電機工作時電流與電壓如果過熱可能出現欠壓問題，導致機組中流經電流及電壓高于極限值，長期下去可損壞變流器或使其出現故障[1]。

異常振動。當發電機運行時，異常振動問題主要有三方面原因：電機設計方面存在不足，其中零件精度和標準不符，這些不達標零件可能在電機轉動期間產生偏移問題，最終導致異常振動；發電機在長期運行時零件出現松動，導致轉子質心和發電機旋轉中心難以重合，進而發生偏離問題，導致機器出現異常振動；發電機操作、維修和養護與標準不符，也容易出現此類問題。

2 影響風險機組運行的主要因素

2.1 環境方面因素

設計風電機組時需將各類環境因素考慮其中，包括海拔、溫濕度等因素。在風電機組的選擇方面要保證設備和環境間的適應性。如對于高海拔地區，需選擇高海拔類型機組，沿海位置需選擇沿海型機組、低溫區需選擇低溫型機組、低風區域可選擇低風速類型機組，這樣才能使設備和環境之間相適應，以免由于環境因素導致的機組運行問題發生。

2.2 電氣方面因素

要保證風電設備安全運行需要其絕緣性能良好，若設備運行期間母排、線路間絕緣等出現問題可能導致設備被擊穿，同時絕緣存在問題還有可能導致設備被擊穿的過程引發火災。當設備處于惡劣環境中運行要重點做好防護工作，如電擊穿防護、電化學擊穿防護、熱擊穿防護等。機組絕緣性容易受到多種因素影響，典型的包括溫度高低、局部放電、環境濕度、電場均勻性、機械力等。所以設備選擇期間需對其性能作出判斷，并在接線環節按照標準流程操作。

如果接線端、電纜接線二者連接不牢固，可能會在外力影響之下，使電線出現接觸不良、松動脫落多種問題，甚至發生漏電以及火災等事故。當電線“虛接”時就會增加電線電阻，此時設備處于長期運行環境之下，就會由于高溫導致線路接觸問題，損壞設備器件，還可能導致人員受傷。風電機組安裝調試期間也需嚴格按照接線標準，當設備運行期間出現異常狀態時需仔細排查，保證問題能夠及時被發現。此外還需做好設備日常維護和巡檢等工作，科學分析監測數據，為維護設備提供支持，使機組能夠穩定運行[2]。

2.3 機械方面因素

發電機組當中螺栓為用量最多的零件件之一，具體包括葉片連接、葉輪連接、發電機連接、機艙連接等螺栓類型。高質量螺栓的使用能避免設備運行期間由于機械連接問題導致的變形、斷裂等問題。機組吊裝完成后應對所有螺栓和栓力矩值展開安全檢測，確保其連接安全。初次運行風電機組時，應在其運行時間達到500h 時對機組展開全面維修和檢查。設計、施工等問題都可影響機組運行安全，與此同時維護和檢查工作也與機組安全運行休戚相關。

除500h 運行之后檢查工作外，還需結合機組螺栓的緊固情況展開日常檢查，應對關鍵部位的零件做好潤滑工作。機械設備中部分零件可能是長期受到摩擦受到損耗，最終停用。所以需通過潤滑工作降低風電機組設備零件損耗，延長其使用時間，保證設備性能良好，還能降低維護成本。通常機組的變槳和偏航等系統、發電機軸承位置都需定期潤滑，相關人員應制定檢修計劃，對于上述部位展開全面檢查。此外大部分風電機組處于惡劣環境之下工作，無論是風雨還是高溫或風沙各類惡劣環境都可損傷機組機械零件，因此還需針對上述自然因素做好防護。

3 風電機組的發電機運維策略的優化與改進

健全運管制度。風電機組發電機運維期間，健全制度是保證機組安全運行的重要前提。健全的運管制度主要包括：將運管責任有效落實，明確各崗位人員工作職責，提高團隊對于設備檢修和維護的水平，將機組運維上升到全新高度；須定期對設備進行更換，通過設備檢查，保證其性能良好、運行安全；向管理組織中定期引進人才，要求人才使用先進的檢測技術對設備故障展開檢測，不斷提高檢修團隊工作水平，提高設備運維質量[3]。

制定標準作業卡。針對機組出現的故障消缺問題及定期巡檢工作要求，可制定風電場中標準作業卡，將具體工作內容、注意事項等加以明確，且需明確機組現場安全、技術、組織等措施應用，并將故障消缺及現場巡檢工藝要求、具體流程等明確。由于風電機組中設備類型較多，運維人員相對復雜。為保證標準作業卡日益完善，還可使用閉環反饋這一制作方式。按照公司整體要求，按照部門、班組等標準化作業要求展開作業卡制定。通過班組、部門等機構審核后納入標準化體系之中。作業卡使用期間，應結合具體要求反饋意見總結經驗，為后續工作提供指導，提高部門、班組以及專項工作標準化程度。

制定運行規程。結合風電場中機組類型多樣化這一特點，需對日常工作中的經驗進行提煉和總結，編制《風電場機組運行規程》，在規程當中明確機組運維管理流程，能有效提高風電場運行效率及管理水平，使設備高效運行。規程當中還需包括和風電機組相關的運檢流程，包含主要類型風電機組運維注意事項，對于風電場運行展開指導，強化風電機組管理，提高運維水平，進而提高風電場年均可用小時數，保證規程的制定具備實用性，在行業領域具有推廣價值[4]。

發電機定期維護。機組安全運行定期維護十分重要，維護過程需重點從幾方面入手：整機維護。除機組的定期維護外還需展開必要整機維護，將發電機壽命有效延長。將發電機上的銹跡、塵土等及時清理，使其表面保持清潔，降低故障發生率，檢查螺栓、墊圈各類緊固件連接牢固情況，檢查絕緣電阻、對接線電纜等絕緣性能，以保證滿足機組安全運行需求；維護軸承、潤滑系統等，將機組潤滑油進行定量補充，以免電機使用過程被燒損；維護定子和轉子繞組，結合發電機運行規律，對于其定子和轉子展開維護。如發電機是首次啟動或長期停用后啟動可一年展開一次測試，確認絕緣電阻情況，當發電機出現故障后展開其他測試。還需定期檢修發電機，使設備處于良好狀態下工作，將發電機壽命有效延長，提高其使用效益。

安全評估及技術監督。風電場中風電機組種類較多，且機組型號、容量間差異性較大。機組差異使得其運行狀態出現不同，對應缺陷問題以及故障問題也有所不同。因此可通過對風電場展開安全評估掌握其運行狀態。所以需制定完善的安全評價體系，對風電場運行安全展開客觀評估。可制定安全評價規范并對評價工作采取閉環式、動態化的管理，設定一個周期為5年，每年評價、分析數據、作出評估、展開整改、重復評估，經過整個循環完成一個周期的評價工作。具體而言，發電企業能結合評價標準對風電場安全進行現場檢查和評估，還可邀請主管部門專家展開評估，對評價期間存在的問題深度分析并加以分類，結合評價結論制定相關問題解決措施，將整改措施有效落實。以2～3年整改為期限，整改后上交主管單位展開復評[5]。

做好日常維護。因風電場中發電機的結構較為復雜，所以在日常檢修方面要結合發電機的故障類型采取差異化檢測方法。日常檢修開始前需對發電機整體情況做好評估，明確其運行規律，以便故障發生時能夠高效維修。

總之，在風電場內發電機安全運行是風電場運行效率重要保障。因此機組運行問題十分重要，相關人員需高度重視并采取有效措施展開管理，降低機組發生故障率，使風電行業持續發展。