風電機組的日常檢修維護與故障處理淺析

郭銳

（新疆龍源風力發電有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

前言：自2019 年開始，百萬千瓦級風電場陸續開建，陸上風進入4.0 時代。風電場的日常維護工作和檢修工作便顯得愈發重要。只有對風電機組進行了深度的維護和檢修，才能夠使工作人員掌握風電場的運行狀況，了解到機組中各個零部件的運行時存在的問題。從而擬定出相對完善的機組維護計劃。本文分析了風電場機組的一些常見故障和診斷方法，并且針對常見故障提出了一定的處理策略。

一、風電機組的常見故障及其診斷方法

（一）主控系統故障

在風電機組的日常維護工作中，工作人員需要將風電機組的一些常見故障進行分類、分析和比較，并且通過對故障的診斷工作來判斷其出現故障的原因，再執行修復。并且需要最大限度上地減少發生安全事故的可能性，以此來取得減少機組維護成本的作用[1]。主控系統是風電機組內部最為重要的系統，一旦發生故障會導致嚴重后果，輕則報出故障重則引起機組不安全事件的發生，作用在對風電機組做日常巡查的時候需要著重檢查風電機組的主控系統。目前較為常見的主控系統多為PLC模塊化設計，并且采用背板總線的連接方式。這類電子器件的常見故障分為內部故障和外部故障。當工作人員發現主系統出現內部故障之后，可以采取刷新相關程序或者直接更換相關軟件的方法來對其進行處理。對于外部故障，則可以觀察監控中的報警代碼，進行快速定位故障點并且完成處理。

（二）齒輪箱常見故障

齒輪箱存在于機艙內部，用于將主軸輸出的低轉速高扭矩轉化為高轉速低扭矩輸入至發電機。由于齒輪箱自身的組成結構和受力結構往往較為復雜，當風電機組處于不同的運行模式的時候，則較為容易產生失效情況，導致齒輪箱的正常使用受到影響。所以對齒輪箱中經常出現的故障情況進行分析可以看出，該位置的故障情況主要分為齒輪故障和軸承故障兩種形式。需要工作人員在進行故障處理及修復時結合現場實際情況來進行處理。由于箱體軸承在整個風電機組系統運行中起到了重要作用，所以一旦發生故障就會導致較為嚴重的后果，對齒輪箱造成巨大破壞乃至于影響機組整體安全。所以需要在齒輪箱正常工作的時候以振動監測的方法來對齒輪箱的運行情況進行監測，一旦發現系統中存在問題需要及時進行處理。除此之外，也要加強日常檢測工作。在檢測齒輪箱是否能正常工作的同時工作人員還需要對齒輪箱潤滑管路等零件進行密閉性檢查，一旦發現漏油的情況則需要及時處理。在完成檢測工作之外，還要對其進行日常保養。

（三）變槳系統常見故障

變槳系統也是風力發電機中的一個重要系統，它根據風速的大小控制調節風力發電機的槳矩角，從而最大限度地使風力機工作在最佳功率狀態。并且變槳系統的存在也能夠起到保護風力發電機組安全性的重要作用，例如在一些極端天氣中，主控系統可以命令風力發電機通過收槳減少對風功率吸收，以此來保障風電機能夠安全運行。所以一旦風力發電機的變槳系統出現故障，則會造成風力發電機無法正常運行。由于變槳系統其內部結構較為復雜，有較多的零件，所以故障率也較高。需要工作人員在完成日常維護工作的時候仔細檢查，一旦發現故障及隱患情況則需要進行及時處理。變槳系統的故障主要分為兩種情況，第一種是電氣故障[2]。在進行維護的時候需要對風力發電機系統進行測試，如手動變槳測試、急停收槳測試等。第二種主要故障為機械故障，即風力發電機系統內部的機械結構出現了故障。工作人員在進行維護檢查的時候需要對內部零件進行著重檢查，從而最大程度上地避免風力發電機的變槳系統出現故障，保護風電機組的日常運行安全。

（四）發電機常見故障

發電機屬于風力發電機組內部的核心組件，主要作用就是機械能轉化為電能，實現風力發電，持續向電力系統輸送電力。近年來，我國風力發電系統快速發展，常見發電機的尺寸不斷擴大，其容量也在不斷提升，大容量的風力發電機組會對發電機的正常使用、維護提出更高的要求，需要工作人員在完成日常的維護和檢修工作時著重對發電機進行保養，以減少其發生故障的概率。發電機系統在運行時往往會由于不同工況環境和電磁條件的影響而發生故障，工作人員在進行檢修時需要根據具體原因具體分析，選擇最合適的檢修方法來對發電機進行檢修工作。常見的幾種故障類型為發電機震動過大、軸承過熱、絕緣損壞等。一般來說，在對發電機系統進行診斷的時候，需要根據當前發電機出現的故障特征，從電流信號和輸出功率、溫度等角度來完成分析的任務，以此來較為科學地完成發電機的故障診斷內容。在判明了發電機系統的具體故障情況之后，工作人員需要采取有效方法來及時進行修理。除此之外，還需要定期做好維護工作，從而延長發電機使用壽命。

（五）葉片常見故障處理方法

葉片是風力發電系統吸收風能，并且將其轉化為機械能的一種主要部件。我國的風力發電機葉片常用材料為玻璃纖維增強的復合材料，具有強度較高且成本較低的優點。但是由于風力發電系統的葉片長期在復雜力學和環境下運行，并且不同的天氣狀況也會導致葉片被腐蝕，長此以往會導致風力發電系統中的葉片出現疲勞裂紋、甚至折斷的情況。隨著我國風力發電系統的應用面積不斷擴大，葉片規格也在不斷提升，一旦在系統運行中發生葉片斷裂的情況，會對整個風力發電系統造成極為嚴重的傷害，威脅到風電機組的安全。所以工作人員在完成日常維護與巡查的工作時需要注意觀察葉片狀況，一旦發現葉片出現異常需要進行處理。一般常見的幾種檢測方法有目視檢查、內窺機器人檢查、無人機檢查和超聲檢查。目視檢查和無人機較為常見，通過表面檢查和吊籃上對葉片使用專用工具敲擊檢查能夠較為直觀地發現葉片內部以及表面的故障，能夠較為方便和快捷地發現風力發電機組葉片中存在的缺陷和問題，從而及時處理，最大限度上地保障設備的可靠性和安全性。

二、風電機組日常檢修和故障處理的方法

（一）選擇合理檢修方式

檢修方式的選擇能夠對風電機組故障情況的處理效率產生至關重要的影響，所以檢修人員在發現風電機組存在運行故障的時候需要結合具體情況，選擇合理的檢修方式。在進行檢修之前，工作人員可以按照常見故障類型對風電機組內部可能產生的故障種類進行分類，如早期故障、意外故障和損失故障三種、而對于維修方式上的差別，還可以將診斷方式進行區分，即日常檢修、定期維護和故障后的檢修。據研究調查結果可得，在風力發電機系統的前期運行階段，是整個風電機系統故障最高發的時期。所以為了能夠減少風電機組發生早期故障的幾率，需要由檢修維護人員在投運早期加強日常檢修工作，盡早發現風力發電機組存在的安全隱患問題，并且對其進行處理[3]。在風力發電機的運行較為穩定之后，工作人員需要結合對當前風場的特點進行分析，并且根據風場的具體特征來建立起日常維修點，定期對其進行維護和檢修的工作，以此來消除可能會發生的安全隱患。在風電場投入五年后，需要更換一些內部零件，降低其發生故障的可能性。

（二）有針對性地完成故障處理工作

各類風電機組運行的過程中會由于型號不同和內部的零件不同而出現不同種類的故障，所以在進行維修工作時也需要針對不同種類和類型的風機制定有針對性的維修策略，以此來讓維修工作的效果達到最大化。當風機功率曲線出現不達標的情況時，工作人員需要從當前機組葉片對零、風向標進行對比，從機組中的機械部件來入手進行檢查工作，對機組內部算法程序等部分進行檢測。并且由于地方海拔不同也會影響到機組的性能，所以需要工作人員在進行檢查的時候考慮到海拔等方面的影響，使檢查工作能夠較為科學和合理。除此之外，當一個地區的風力發電機組長期出現各種故障情況時，工作人員除了需要考慮到備件質量之外，還需要對整套機組進行技術改造，以改變當前部件設計的方法來進一步完成故障的維修工作，以此來提升風電機組維修效率和機組的工作性能。在整個維修工作和技術改造的工作中，需要由工作人員結合實際情況，加強管理措施，改善設備性能和提高維修技術，從而延長風力發電機組使用壽命。

（三）風電機組日常維護內容

如前文中所述，由于風力發電機組往往安裝在氣候較為惡劣的區域，所以在風電機組的運行中極容易發生故障和損壞的情況，并且由于一旦沒有及時發現風力機組中存在的安全隱患問題，往往會導致更加嚴重的后果。所以在對風力發電機組進行巡檢和維護時針對隱患問題應當遵循“預防為主，計劃檢修”的原則，定期維護風電機組時，檢修人員需要檢查以下內容：電氣設備的運行情況（無發熱，變形，擊穿等），機械部件及連接螺栓是否正常，葉片有無異常，各項壓力是否正常，潤滑系統有無滲漏、潤滑失效或潤滑油脂不足和變質的情況。其次，在定期檢修時應對潤滑油脂按規定定期更換和清理，對螺栓按規定力矩值進行緊固，檢查機組無影響安全運行的情況、無可燃易燃物等。最后，工作人員還需要檢查風機不同部件之間的連接配合情況，以確保風機能夠正常運行。

（四）對易損部件做好記錄

風電機組中的一些部件會隨著風機使用壽命的增加而不斷被磨損，如果不進行及時處理或者更換會導致安全隱患問題的發生。所以在風機運行的過程中，檢修人員需要記錄下風機內部經常損壞的零件類型，如該零件對應的機組型號和零件名稱等，同時在采購時一些易損零件應當進行一定比例的儲備。在后續檢修工作時，檢修人員可以對易損部件進行著重檢查，一旦發現損壞和消耗可以較為快速地完成零件更換的任務，從而最大限度上地保障風機運行安全。并且這種做法也能夠幫助檢修人員迅速地解決問題，極大程度上地提高了工作效率，以此來避免因機組長時間故障停運，而導致的發電量受到影響的問題。

（五）分析好故障原因

風電機組的故障原因較為復雜，會隨著風電機組的使用年限和生產廠家和工藝等多種因素而發生改變，所以在工作人員分析風電機組故障時需要結合該風電機組的實際情況來進行具體分析，從而高效地分析出風電機組發生故障的實際原因，并且完成處理任務[4]。為了能夠讓檢修人員高效分析出風電機組的故障原因，需要對其展開培訓工作，通過對檢修人員進行定期的培訓，能夠使其在培訓中掌握風電機組的常見故障發生的原因以及常見故障發生的處理方法，從而在現場維護時能夠以較快的速度來找出故障原因并且對其進行處理，以此來提高檢修人員的工作效率和技術水平，使檢修人員能夠以最快的速度來完成維護和檢修工作，排除風電機組中存在的安全隱患，維護風力發電機組的安全，使其長期保持在最優工作狀態。

結論：綜上所述，隨著風電行業的日益成熟發展。為了能夠實現風電場的日常檢修和維護切實可靠的起到作用，以此來保障風電場安全高效的運營，就需要做好精細化的檢修工作，對主控、變槳、變流器等設備設計出專門的檢修方案，并且針對不同風電機組的特點需要設計出具有針對性的維護和檢修方案。當風電機組出現故障的時候能夠及時、迅速、高效、高質量的進行處理，以此來全方位的保障風力發電機組的安全穩定運行。