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風電機組的日常檢修維護與故障處理淺析
2024-04-15
陳洋
（新疆風能有限責任公司）
摘 要：近些年來，在世界范圍內(nèi)能源消耗現(xiàn)象日益嚴重，各國環(huán)境問題日益突出，在這種情況下，我國在發(fā)展過程中，大力倡導可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，將綠色能源作為發(fā)展的重點。風力發(fā)電機組在日常檢修維護與出現(xiàn)故障時，需要以科學的角度判定引發(fā)風力發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因。一旦風力發(fā)電機組出現(xiàn)故障，工作人員應對機組內(nèi)的傳統(tǒng)系統(tǒng)進行充分的分析，逐一排查系統(tǒng)內(nèi)不同裝置存在的故障因素。
關鍵詞：風電機組；日常檢修維護；故障處理
引言
我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不斷深入推進，對于一些能源工程的建設也是愈加重視，特別是發(fā)揮著重要作用的電力能源來說更是發(fā)展的重點，而對應的發(fā)電廠建設的規(guī)模也越來越大，數(shù)量也在逐年提升，為我國各項工程的建設和人民的日常生活需求提供有力的能源保證。但是作為區(qū)別于傳統(tǒng)火力發(fā)電的風力發(fā)電，它的普及和發(fā)展速度都是極其迅速的，帶來的效果與作用也是不可估量的。
1.風電機組日常檢修維護常見故障和診斷方法
1.1主控系統(tǒng)
主控系統(tǒng)作為風電機組的核心部件之一，其主要是通過發(fā)送邏輯判斷與動作指令的方式控制風機的正常穩(wěn)定運行。經(jīng)過深入的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，當前常見的風電機組控制系統(tǒng)主要以PLC模塊化設計和背板總線連接方式為主。雖然這種控制方式的應用為風電機組的高效運轉(zhuǎn)提供了強有力的技術支持，但是由于這種控制方式在實際應用的過程中，電子器件經(jīng)常因為受到外部因素的影響而出現(xiàn)各種各樣的故障。比如，模塊本身出現(xiàn)的數(shù)字量或者模擬量信號輸入輸出不正常、模塊指示燈熄滅等故障。針對此類故障的處理，維修人員主要采取刷新程序或者直接更換元器件的方式。另外，針對風電機組運行過程中出現(xiàn)的外部故障的診斷和維修，維修人員主要是借助后臺監(jiān)控SCADA系統(tǒng)中發(fā)出的報警提示，迅速的確定外部器件的故障部位，然后采取相應的措施予以處理。
1.2齒輪箱
齒輪箱是雙饋風電機組傳動鏈的重要組成部分之一，其主要發(fā)揮著連接主軸與發(fā)電機的重要作用。維修人員在日常檢修齒輪箱時，不僅要充分重視齒輪箱管路、端蓋、中心孔、冷卻器等各個部位密封性的檢查，同時還應仔細的觀察齒輪箱是否出現(xiàn)了漏油或者損壞的情況。定期的代開齒輪箱觀察孔或者使用內(nèi)窺鏡等工具，檢查齒輪箱的噴油管流速以及噴油量的大小，避免因為齒輪箱出現(xiàn)故障影響到風電機組的正常穩(wěn)定運行。
1.3變槳系統(tǒng)
變槳系統(tǒng)不僅是風電機組重要的執(zhí)行機構，而且是影響風機系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制效率以及風能利用率高低的關鍵因素。變槳系統(tǒng)作為一種旋轉(zhuǎn)不見，其對于輪轂內(nèi)的螺栓和器件設備的力矩以及連接緊固性都提出了嚴格的要求，所以也就增加了變槳系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率。為了確保風電機組的正常穩(wěn)定運行，維修人員在日常檢修過程中，必須嚴格的按照要求做好變槳系統(tǒng)輪轂內(nèi)部件故障的檢查工作。
1.4發(fā)電機
發(fā)電機作為風電機組不可或缺的核心部件，其主要發(fā)揮著將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化為電能以及持續(xù)向電氣系統(tǒng)供應電力資源的重要作用。隨著我國風電機組裝機容量的不斷增加，風電機組發(fā)電機的尺寸也越來越大，這些問題都在一定程度上增加了發(fā)電機密封保護工作的難度。由于發(fā)電機在不同工況或者電磁條件下持續(xù)工作的過程中會出現(xiàn)發(fā)電機振動過大、軸承發(fā)熱、轉(zhuǎn)子棒斷裂、絕緣損壞等各方問題，所以加強發(fā)電機日常檢修與維護工作的力度，及時的發(fā)現(xiàn)和解決發(fā)電機運行過程中出現(xiàn)的問題，對于風電發(fā)電機組運行效率的提高有著極大的促進作用。
1.5葉片
葉片是風力發(fā)電系統(tǒng)中吸收風能的關鍵部件。一般情況下，葉片都是由纖維增強復合材料制成的。風電企業(yè)針對葉片進行的檢測，主要是通過分析材料在不同應力環(huán)境中應力變化故障的方式，利用紅外成像檢測設備，準確的判斷葉片是否存在問題。由于葉片表面出現(xiàn)裂紋、剝落等問題，都會影響到熱輻射能量的分布，所以，工作人員借助紅外成像檢測方法，準確的檢測和分析零部件表面出現(xiàn)的裂紋，就可以及時的發(fā)現(xiàn)風電機組運行過程中葉片出現(xiàn)的故障。然后采取積極有效的措施進行維修，確保風電機組的安全穩(wěn)定運行不受影響。另外，如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)葉片表面出現(xiàn)脫落現(xiàn)象的話，工作人員應該先用膠粘貼牢固脫落部位，并在確定其粘結(jié)牢固后打磨葉片，使其與原葉片形狀保持一致。
2.風電機組的故障處理
2.1選擇采集系統(tǒng)和進行軟件設計
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是將各種傳感器的信號通過A/D轉(zhuǎn)換成可以接受的信號，并將信號發(fā)送回數(shù)據(jù)存儲模塊。采集板卡具有各異的工作方式，巡回采集、同步采集是常用的兩種。前一種即采集卡遵循相應規(guī)則，針對性地采集各路信號。后一種即進行采集卡經(jīng)多路通道，對于信號進行同時的收取。在實際應用中，采用同步采集的方式，可以更好地完成對風電機組的監(jiān)測。在落實設計軟件方面上，系統(tǒng)的軟件模塊關鍵性的構成部分就是故障診斷模塊、信號預處理模塊、特征提取模塊、輔助功能模塊。
2.2風電機組故障診斷重要方面
風力發(fā)電機組通常處在風力較大的環(huán)境中，一般在荒野、海島等惡劣的地區(qū)，而由于風力產(chǎn)生的荷載具有無規(guī)律特征，并且會在瞬時狀態(tài)對風力發(fā)電機組產(chǎn)生強大的沖擊力，會引發(fā)風力發(fā)電機組出現(xiàn)故障。目前，風力發(fā)電機組轉(zhuǎn)速，每分鐘可高達1.500轉(zhuǎn)，在長時間高速運轉(zhuǎn)過程中，齒輪箱會出現(xiàn)高溫發(fā)熱的情況，同時在荷載的作用下，會引發(fā)齒輪箱出現(xiàn)故障。目前，齒輪箱常見的故障，包括局部故障和分布故障。局部故障包括齒輪損傷、彎曲疲勞等，分布故障分為齒面磨損、軸承損壞等。出現(xiàn)的故障形式包括以下幾種：
第一，斷齒。齒輪受到周期性的應力作用后，會在根部出現(xiàn)裂紋，而在荷載長期的作用后，齒輪會出現(xiàn)斷齒情況；第二，齒輪齒面疲勞。齒輪箱在運動狀態(tài)下，受到機械力學的作用，產(chǎn)生的作用力會使齒輪出現(xiàn)相對滑動的狀態(tài)，只是齒面出現(xiàn)點蝕、破壞性點蝕以及表面壓碎等情況。齒輪齒面出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，故障狀態(tài)表現(xiàn)為振動信號出現(xiàn)嚙合頻率、振動能量增大以及能量幅值增大等；第三，齒面膠合。齒輪受到高速重載的作用后，齒輪箱處在高溫的狀態(tài)下，此時，齒面受到高溫的影響以及壓力作用，會在齒面出現(xiàn)磨損等情況，并且在齒輪相對滑動的狀態(tài)下，齒面未能進行充分的潤滑，導致齒面出現(xiàn)膠合故障。
發(fā)電機出現(xiàn)故障，可分為定子繞組故障和軸承故障。出現(xiàn)定子繞組故障時，繞組出現(xiàn)破壞、磨損以及裂紋等情況，此時繞組無法提供絕緣功能。出現(xiàn)軸承故障時，不同部分的故障會產(chǎn)生不同的振動信號，以轉(zhuǎn)子不對中為例，會將這類問題歸納為偏心故障。此外，轉(zhuǎn)子和定子是由軸承支撐，軸承會承受較大的徑向負荷，在較大的荷載作用下，導致軸承出現(xiàn)故障。通常情況下，軸承會出現(xiàn)內(nèi)外圈損壞、點蝕以及磨損等情況，而且軸承在振動狀態(tài)下，會提升出現(xiàn)故障的概率。
結(jié)語
電力供應是事關民生的一項大事，而對于風電站機組日常檢修與維護則是保證供電正常的必然要求與基礎，所以這就要求相關的風電站在建設時就必須要保證一個穩(wěn)定的質(zhì)量要求，同時在電站運行時也要遵循相關規(guī)定與要求，不斷提高工作人員的專業(yè)知識技能培養(yǎng)與專業(yè)知識的學習，嚴格遵守每天對于風電站工作機組的認真檢修與維護，從細節(jié)上避免問題故障的發(fā)生。
參考文獻
[1]蔣志偉.風電機組的日常檢修維護與故障處理[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（28）：127-128.
[2]邢李方，葛鎣，常嘉，等.風電機組偏航機構故障分析及處理辦法[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（3）：184-185.
來源：北極星風力發(fā)電網(wǎng)
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