風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全分析及控制措施

中核匯能（廣西）能源開發(fā)有限公司 周志林

近年來，我國多個(gè)地區(qū)都開始探索風(fēng)力發(fā)電，但由于風(fēng)力發(fā)電在我國發(fā)展起步較晚，所以目前其無論是在理論還是在技術(shù)上都存在不完善的問題，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來看，部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中時(shí)常會出現(xiàn)安全故障，對于電力行業(yè)以及人員安全都有著不利影響，基于此，有必要對其展開更為深層次的探究。

1 研究背景

風(fēng)能本身是一種可再生能源，是當(dāng)前我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源之一，我國風(fēng)能資源豐富，并且有著相對較廣的分布面。結(jié)合相關(guān)調(diào)查研究來看，當(dāng)前全世界范圍內(nèi)的風(fēng)能市場每年的增長速度都穩(wěn)定在40%左右，根據(jù)規(guī)律對未來的風(fēng)能市場進(jìn)行預(yù)測，其每年遞增能夠達(dá)到25%。從目前來看，風(fēng)能的發(fā)電成本與從前相比已經(jīng)有所降低。現(xiàn)如今，我國各項(xiàng)技術(shù)水平不斷提升，環(huán)保工作也在如火如荼開展，風(fēng)力發(fā)電應(yīng)在商業(yè)市場中具有一定的競爭力，有了能夠同煤電競爭的資格。近年來，社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，電力行業(yè)內(nèi)部有著極為激烈的競爭，各企業(yè)為了充分滿足提質(zhì)增效的目標(biāo)，并同當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的要求相適應(yīng)，也開始投入風(fēng)力發(fā)電中去。當(dāng)前，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)出迅速發(fā)展的特點(diǎn)，現(xiàn)階段我國大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造領(lǐng)域也有所提升，但風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行的過程中卻始終受到安全因素的制約，所以未來應(yīng)當(dāng)積極開展安全分析，并采取相應(yīng)的控制措施。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行安全分析及控制措施探究

2.1 安全分析

2.1.1 監(jiān)測計(jì)算參數(shù)

為了保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全平穩(wěn)運(yùn)行，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)有效的監(jiān)視技術(shù)以及檢測手段開展對于計(jì)算參數(shù)的監(jiān)測工作，在實(shí)際實(shí)施的過程中應(yīng)當(dāng)注重對以下兩方面的合理把控。一方面在對計(jì)算參數(shù)進(jìn)行確定時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際情況，不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在算法的應(yīng)用方面存在一定的差異性，并且各種類型的算法都涉及多種策略[1]。工作人員應(yīng)當(dāng)從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際要求和現(xiàn)狀出發(fā)對相應(yīng)的算法進(jìn)行選擇，算法的不同勢必會對最終計(jì)算結(jié)論造成影響，若是能夠從根本上保障算法的準(zhǔn)確性，便可以在一定程度上促進(jìn)計(jì)算參數(shù)監(jiān)測質(zhì)量和效率的提升。另一方面，工作人員在運(yùn)行算法的過程中應(yīng)當(dāng)優(yōu)化選擇適合的硬件，其路由算法應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可以支撐其長時(shí)間運(yùn)行，有充足的硬件條件支持設(shè)備完整性的提升。風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要有著更加齊全的配置，并且能夠達(dá)到穩(wěn)定傳輸?shù)男Ч谙鄳?yīng)的計(jì)算和輸出數(shù)據(jù)算法提供相應(yīng)的基本通道。

2.1.2 監(jiān)測測量參數(shù)

工作人員在監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)測量參數(shù)的過程中，應(yīng)當(dāng)對其原理和方法進(jìn)行明確認(rèn)識，具體需要關(guān)注以下三方面。首先，通常情況下來說，風(fēng)扇的測量參數(shù)包括溫度、液壓、頻率、電流以及電壓幾部分，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際類型的不同對測量儀器和參數(shù)進(jìn)行選擇。其次，工作人員應(yīng)當(dāng)針對測量參數(shù)的上限以及下線進(jìn)行確定并展開全方位的分析工作，在這一限度的基礎(chǔ)上對合適的范圍進(jìn)行選擇。最后，工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合各方面條件明確測量值正常和異常值的范圍，進(jìn)而基于具體的測量參數(shù)針對性地采取處理措施[2]。

2.1.3 故障診斷分析

工作人員在排除故障的過程中，應(yīng)當(dāng)針對設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)有條件，以及其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性展開全方位的考慮，進(jìn)而明確故障產(chǎn)生的具體原因和影響因素，切實(shí)保障其診斷結(jié)果的精確度。對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說，其在運(yùn)行過程中涉及多種活動部件，在設(shè)計(jì)方面呈現(xiàn)出了極大的復(fù)雜性，這也導(dǎo)致工作人員往往很難在短時(shí)間范圍內(nèi)對故障進(jìn)行排除。未來需要帶來改進(jìn)以往落后的診斷技術(shù)，積極引入新的技術(shù)和觀念，通過準(zhǔn)確診斷故障為后續(xù)工作的開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了提升風(fēng)機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確性，工作人員需要第一時(shí)間對故障問題進(jìn)行了解，同時(shí)全面分析和計(jì)算風(fēng)機(jī)性能參數(shù)，例如變形、振動、功率以及溫度等，這樣便可以提升故障判斷的合理性與科學(xué)性。

2.1.4 振動分析

振動分析主要指的是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)支架、車架以及變速箱支架等關(guān)鍵部件上對組件的振動傳感器進(jìn)行安裝，傳感器則可以實(shí)現(xiàn)對于主機(jī)部件振動情況的有效測量，在處理和分析的基礎(chǔ)上都會獲取振動反饋，根據(jù)反饋對設(shè)備中各個(gè)組件運(yùn)行情況進(jìn)行合理評估，在此基礎(chǔ)上探究振動問題產(chǎn)生的實(shí)際原因，同時(shí)判斷設(shè)備中有無缺陷。

2.1.5 安全鏈分析

針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所開展的控制工作，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注一旦發(fā)生事故應(yīng)當(dāng)如何暫停。風(fēng)力本身便有著較強(qiáng)的不可控性以及不穩(wěn)定性，所以風(fēng)機(jī)有可能會產(chǎn)生風(fēng)速過大等問題。為此需要構(gòu)建起專門的系統(tǒng)，以便于在出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)及時(shí)暫停發(fā)電裝置，為機(jī)組整體完全性的提高提供支持。對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，安全鏈?zhǔn)侵陵P(guān)重要的組成部分，同時(shí)還是系統(tǒng)保護(hù)的關(guān)鍵關(guān)卡，其邏輯等級要處在控制系統(tǒng)之上，一旦風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備產(chǎn)生故障可以為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供充分的保障。安全鏈的設(shè)計(jì)和安裝并不會同主控系統(tǒng)相結(jié)合，安全鏈主要由兩部分組成，分別為一級和二級安全鏈，其中一級安全鏈指的是針對主控系統(tǒng)的安全保護(hù)裝置，而二級安全鏈則集中在變槳系統(tǒng)以及風(fēng)輪上，回路中涉及諸多部件。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 安全鏈結(jié)構(gòu)

在安全鏈中多個(gè)開關(guān)之間實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，一旦發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生故障，并對任意開關(guān)信號造成觸發(fā)，便會使得安全鏈第一時(shí)間采取措施，緊急暫停風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。工作人員需要針對多個(gè)動作信號展開相應(yīng)的監(jiān)測工作，切忌出現(xiàn)同時(shí)對兩個(gè)故障信號進(jìn)行處理的現(xiàn)象，所以在檢測與信號處理間應(yīng)當(dāng)具有相應(yīng)的邏輯順序。具體的邏輯監(jiān)測流程如圖2所示。

圖2 邏輯監(jiān)測流程

在正式啟動風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之后便需要針對系統(tǒng)和程序展開初始化工作，同時(shí)詳細(xì)檢測存在于安全鏈上的各種信號，例如應(yīng)當(dāng)對急停開關(guān)動作展開檢測工作，一旦發(fā)現(xiàn)其存在異常便需要即刻采取停機(jī)措施。若是風(fēng)速過大，進(jìn)而出現(xiàn)發(fā)電機(jī)和葉輪超速運(yùn)行的問題，工作人員便需要通過液壓系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)對風(fēng)輪采取剎車措施，若是系統(tǒng)均無法運(yùn)行，便需要對啟動剎車進(jìn)行啟動，以達(dá)到促使其停轉(zhuǎn)或者是減速的效果。

然后，工作人員便要針對其是否因偏航解纜導(dǎo)致其出現(xiàn)線纜就爛問題進(jìn)行檢測，并通過監(jiān)測明確變槳系統(tǒng)有無存在大幅振動問題，若是其不存在振動，便需要檢測電網(wǎng)電壓是否出現(xiàn)跌落。如果相對于額定電壓來說，電網(wǎng)電壓比其20%低，那么在后備電源電能供應(yīng)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)控制器的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)離網(wǎng)、制動和停機(jī)。工作人員需要全方位檢測發(fā)電及短路的實(shí)際情況。若是在上述的各個(gè)環(huán)節(jié)中存在任何故障，都會導(dǎo)致系統(tǒng)自動啟動停機(jī)情緒，工作人員需要針對系統(tǒng)故障展開全方位的排查，并針對性地進(jìn)行解決，并對系統(tǒng)進(jìn)行再次啟動。

2.2 控制措施

2.2.1 加強(qiáng)日常維護(hù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行不可避免地會產(chǎn)生一定的故障，在故障產(chǎn)生時(shí)工作人員應(yīng)當(dāng)先對故障記錄進(jìn)行查詢，同時(shí)對其故障代碼展開相應(yīng)的分析工作，立足于后臺分析，在需要的情況下就地進(jìn)行現(xiàn)場處理，現(xiàn)場處理主要由看、聽以及動手操作幾方面構(gòu)成。

其中，“看”主要是觀看控制電纜線路的實(shí)際情況，觀察其當(dāng)前各元器件是否存在放電痕跡、電纜絕緣層的質(zhì)量，與此同時(shí)還要分析液壓站內(nèi)壓力表的運(yùn)行狀況，觀察轉(zhuǎn)動部件之間有沒有產(chǎn)生磨損問題。“聽”則指的是對聽控制柜中有無放電情況，一旦其出現(xiàn)了放電的聲音，那便代表著其有一定的可能性會出現(xiàn)接觸不良的問題，此時(shí)工作人員需要重點(diǎn)開展對其的檢查工作，在此過程中還需要對軸承以及齒輪箱進(jìn)行查看，判斷其是否存在異常情況，并且還要仔細(xì)聽取在閘墊和閘盤之間所存在的異常聲響。

除此以外，工作人員還需要進(jìn)行動手操作，主要是對液壓系統(tǒng)動作、潤滑本的使用情況進(jìn)行手動操作測試，以判斷其合理性，在完成相應(yīng)的檢修工作之后需要妥善清理好現(xiàn)場，將那些存在于接頭位置和各個(gè)元件處的各種雜物清理干凈，以免對后續(xù)工作的開展造成影響。

2.2.2 優(yōu)化故障處理

為了切實(shí)保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的持續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，相關(guān)工作人員需要優(yōu)化進(jìn)行故障處理工作，以有效應(yīng)對那些已經(jīng)產(chǎn)生的故障，避免故障擴(kuò)大帶來難以挽回的損失。在風(fēng)電場中風(fēng)力發(fā)電機(jī)將會展開持續(xù)行動的工作，但久而久之勢必會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)設(shè)備中潛藏著各種故障隱患。以某風(fēng)力發(fā)電廠為例，其所使用的發(fā)電機(jī)機(jī)殼的溫度在60℃以上，工作人員通過對其的檢查發(fā)現(xiàn)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承安裝不合理，磁片以及轉(zhuǎn)子軸的安裝存在過大的誤差，這種故障的產(chǎn)生會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)子掃膛的問題，便給其軸承偏磨比較嚴(yán)重，同時(shí)面臨一定的損壞。

此時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)正處在故障運(yùn)行的情況下，工作人員先對已經(jīng)彎曲的轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行更換，并對轉(zhuǎn)子軸的具體安裝位置進(jìn)行校正，優(yōu)化落實(shí)對于軸承間隙的合理?xiàng)l件，針對軸承位置展開全方位的清理工作，在此過程中還要將潤滑油加入其中。但在完成上述一系列操作之后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行依然有著嚴(yán)重的過熱問題，工作人員在此針對故障點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)檢查，最終發(fā)現(xiàn)其軸承位置是此次故障的主要來源，所以在完成軸承更換之后故障徹底消失。

2.2.3 落實(shí)維護(hù)保養(yǎng)

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全控制中，良好的維護(hù)保養(yǎng)工作是至關(guān)重要的基礎(chǔ)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不允許出現(xiàn)故障運(yùn)行的情況，在日常開展運(yùn)行維護(hù)工作的過程中應(yīng)當(dāng)充分落實(shí)保養(yǎng)工作，以從根本上減少故障隱患產(chǎn)生的可能性，具體包括以下幾方面。

一是風(fēng)電場需要在原有的基礎(chǔ)上建立健全維護(hù)保養(yǎng)制度，將定期和不定期保養(yǎng)落實(shí)實(shí)踐工作中，對發(fā)電機(jī)設(shè)備故障的產(chǎn)生起到良好的預(yù)防作用，在保養(yǎng)過程中需要對存在故障的設(shè)備進(jìn)行及時(shí)更換，并對各種重要的零部件進(jìn)行情緒，根據(jù)相關(guān)要求對風(fēng)力發(fā)電機(jī)展開調(diào)整工作。二是應(yīng)當(dāng)建立保養(yǎng)檔案，將工作時(shí)間、修理次數(shù)以及運(yùn)行狀態(tài)等準(zhǔn)確詳細(xì)地記錄在保養(yǎng)檔案當(dāng)中。在實(shí)際開展運(yùn)行維護(hù)工作的過程中，工作人員需要從保養(yǎng)檔案中所體現(xiàn)的相關(guān)信息出發(fā)對科學(xué)可行的檢修計(jì)劃進(jìn)行制定，繼而為后續(xù)檢修工作的開展提供方向上的指引，切實(shí)保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高質(zhì)量應(yīng)用。三是相關(guān)工作人員需要展開獨(dú)立保養(yǎng)工作，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)分別對儲能蓄電池以及風(fēng)機(jī)進(jìn)行采取保養(yǎng)措施，并單獨(dú)實(shí)施相應(yīng)的規(guī)章制度，確保其能夠得到堅(jiān)決執(zhí)行。

3 結(jié)論

綜上所述，對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，其運(yùn)行的安全和質(zhì)量直接影響著風(fēng)電廠整體的生產(chǎn)安全與質(zhì)量，強(qiáng)化采取安全控制措施能夠在極大程度上提升其運(yùn)行的穩(wěn)定性，既能夠從源頭上采取預(yù)防措施減少故障的出現(xiàn)，還能夠通過安全鏈第一時(shí)間停機(jī)避免故障影響范圍擴(kuò)大造成難以挽回的安全事故。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對其的研究，為風(fēng)力發(fā)電的長效發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。