易 莉，胡海龍，李 巍，劉 濤

1.龍源（北京）風電工程技術有限公司，北京 100034

2.龍源（北京）風電工程技術有限公司張家口分公司，河北張家口 076750

0 引言及研究背景

近年來，風電裝機容量快速增長，如雨后春筍般改變了荒野的面貌，為人類源源不斷的提供綠色能源。新風電場投產2～5 年后，風電機組設備相繼完成質保，風電機組需要風電場自己組織的檢修隊伍來完成今后的檢修工作。

在風電場組建檢修隊伍開始，往往不乏剛從學校走向崗位的畢業(yè)生，沒有見過風電設備，同時更不具備對設備的檢修經驗。如何快速在3 個月的實習期內完成對新員工的安全和檢修技能培訓，使其短時間內具備分析故障、處理故障的能力，是擺在檢修部門面前的一道難題。由于新機組運行較穩(wěn)定，故障率較低，除了在實習期內由師傅帶徒弟上機維護外，基本沒有更好的辦法讓新員工快速積累檢修經驗。

因此，為解決這個問題，檢修部門往往編制出自己的檢修作業(yè)指導書或故障處理手冊，檢修班長也需要將自己的檢修經驗的精華總結出來，從理論上向新員工進行灌輸。但是只有文字、圖片還是不夠的，為提高新員工的實際操作水平，筆者認為在保證安全的情況下，設置一些故障讓新員工進行實際操作，是十分有必要的，并且，應將設備檢修過程條理化，通過培訓可以檢驗新員工對設備理解程度和操作安全意識。本文主要從控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)闡述給新員工進行故障分析和實際操作培訓的一些思路，使其建立對設備功能的系統(tǒng)認識和檢修操作能力。

1 控制系統(tǒng)故障檢查思路

控制系統(tǒng)是風電機組的大腦和神經，感知和控制風電機組所有系統(tǒng)的設備，并使其正常運行。新員工的培訓工作應先由控制系統(tǒng)的認識和實際操作開始。

風電機組控制系統(tǒng)主要由PLC 主機，PLC 通訊模塊，安全鏈模塊、數字輸入DI、數字輸出DO 模塊和模擬輸入模塊AI等專用模塊組成。通信模塊通過某種通訊協議將PLC 主機的指令和設備狀態(tài)信息進行傳輸，使相應的電氣設備工作在要求的狀態(tài)下。

風電機組安全鏈回路是保障機組安全運行的重要回路，由多個節(jié)點采取串聯回路連接而成，只要回路中有一個節(jié)點斷開，安全鏈便發(fā)出指令讓風電機組馬上緊急停機，避免發(fā)生安全事故，從邏輯上看，安全鏈的各個環(huán)節(jié)是邏輯與的關系，只有安全鏈各個邏輯量是1，機組才允許正常運行。安全鏈回路監(jiān)控的項目有：超速，振動，變槳，偏航扭纜，緊急停機按鈕，PLC 主機等。

在風電機組報故障后，現場檢查的方法往往是頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳，沒有對設備進行系統(tǒng)的檢查。對于新員工來說，對設備的認知也經常是局部的，沒有連貫性和系統(tǒng)性的認識。同時，故障報警列表中，往往不能直觀看出故障的先后順序，且故障總數有時可能達到5～10 條，如此情況對于新員工來說，無疑加大了學習和實踐的難度。為使其系統(tǒng)化的理解和扎實的掌握檢修技能，根據現場的檢修經驗，總結出如下的檢修思路。

1.1 PLC 檢查

由于PLC 是控制的核心，所以要首先檢查PLC 的工作是否正常。通過檢查操作界面，確認PLC 的軟件版本、工作狀態(tài)是否正確，不存在死機的現象。之后，外部檢查PLC 的狀態(tài)顯示是否正常，同時感知PLC 外殼，確定設備工作沒有過熱現象。

1.2 通訊檢查

PLC 工作正常后第二步檢查通訊功能，如果控制系統(tǒng)通訊存在問題，則風電機組所有的設備狀態(tài)包括安全鏈的信號都無法檢測到。通訊模塊檢查項目主要包括：通訊模塊的電源供電模塊是否正常工作，通訊模塊的接頭和接線是否正確，設置的通訊波特率是否合適，通訊地址是否正確，通訊光纖的信號強度是否充足，接線是否正確。

1.3 安全鏈檢查

在通訊功能正常后，第三步檢查安全鏈回路。根據風電機組的控制邏輯，如果安全鏈回路不閉合，機組的主要設備都是不能開始工作的。安全連回路檢查流程中，首先要確認安全鏈模塊的工作狀態(tài)正常，安全鏈的軟件工作正常，如果安全鏈模塊已經發(fā)生損壞，則在更換新模塊之前，后面一切檢查都是徒勞的。如果安全鏈軟件有問題，則需要重新下載或灌裝安全鏈程序。

排除軟硬件故障后，在根據電路圖紙接線原理，根據回路檢查各安全節(jié)點的功能是否正常，檢查過程中要分清故障原因。有的情況是安全鏈信號傳輸過程中存在干擾或故障，而非發(fā)生了不安全事件。而有的故障原因是設備運行狀態(tài)確實達到了觸發(fā)安全報警的極限。如發(fā)生了嚴重的扭纜狀態(tài)，機艙振動超限等。當所有安全連回路閉合，且狀態(tài)正常后，主設備開始工作，之后就可以進行各分系統(tǒng)的檢查和故障排除。

1.4 各分系統(tǒng)設備檢查

風電機組各分系統(tǒng)設備包括變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。在檢查這些系統(tǒng)設備時，要嚴格按照電路圖所指示的回路進行檢查。而檢查電氣回路的類別主要分為控制回路和動力回路。

控制回路主要有測量、控制和反饋三種功能。測量功能主要是將各類型傳感器如溫度、壓力、轉速、位置、加速度、風速、風向、電壓、電流等信號轉換成特定范圍的電壓信號以供PLC卡件測量來判斷設備的工作狀態(tài)。傳感器的電壓一般較低，但是也有例外情況，如有些電壓互感器的電壓值就在230V，如不小心，會有觸電的危險。這些測量信號有的是電壓信號，有的是電流信號轉換成電壓信號。因此，檢查和更換傳感器時，要注意電流傳感器回路中的分壓電阻的好壞，更換新的傳感器后也要注意安裝正確的分壓電阻。

控制功能主要是由PLC 卡件發(fā)出24V 控制信號，用弱電控制接觸器吸合和斷開以實現接通或斷開動力電源的目的，達到自動啟停電氣設備的作用。接觸器常見的損壞形式有，觸頭粘連，電磁線圈失效等，其結果均造成不能有效控制電氣設備，直至設備狀態(tài)參數超出正常的范圍而被測量信號檢測出來，報出故障。

反饋功能回路是對于一些帶有輔助觸點、漏電保護或過流保護的開關和接觸器，用來監(jiān)視、檢測這些設備的狀態(tài)，從而判定是否有過流、漏電等故障，這些信號一般是與PLC 數字輸入的DI 卡件形成的回路，通過常開、常閉邏輯判定被監(jiān)控設備的工作狀態(tài)。DI 模塊及回路使用相同的0V 和24V 的直流電壓而不是動力電壓380V，如當空開跳開后，連帶的輔助開關也跳開了，PLC 的DI 模塊由閉合變成斷開，使PLC 捕捉到這些信號，并報出故障。

動力回路主要有三相回路和單相回路，單相電壓主要有230V 和380V 兩種。不論是檢查接觸器還是接線端子檢查，在檢修過程中都要注意斷電和驗電的安全事項。同時在上電前要注意檢查設備的相間及對地絕緣狀況，以免上電出現短路，損壞設備。在電機維修后，還要驗明相序是否正確，避免電機反轉。

電氣設備故障的檢查應首先根據故障類型對照圖紙找到相應的電氣回路，觀察回路中有無明顯的故障現象，如跳閘、過熱、燒損或接線松脫等，以判定是否出現過流現象或電氣元件的機械零件失效，進行更換。如沒有明顯故障現象，通過控制界面查看是哪個反饋信號或測量信號不正常，檢查對應的設備工作狀態(tài)是否存在問題。如設備狀態(tài)正常且無損壞，檢查測量回路和反饋回路是否正常。如無問題，檢查控制回路及控制元件，之后是動力回路和電氣設備。按照上述檢測方法，不但使檢查思路變得較為清晰，同時也加深了新員工對控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的認識。

2 新員工現場培訓注意事項

在新員工現場操作前，有必要進行一些模擬故障處理的訓練，筆者根據自己的經驗，總結了如下注意事項：

首先，在新員工現場實際操作培訓前要進行充分掌握安全規(guī)程、運行規(guī)程和檢修規(guī)程，了解現場危險點和反事故措施。同時充分進行理論學習，新員工對風電機組內部的控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的原理應有一個清晰的認識，對風電機組內各系統(tǒng)的功能原理也要學習清楚。同時，熟悉設備檢修作業(yè)指導書，會識別標準電氣圖紙，掌握檢修用工器具和儀器儀表的使用方法。

其次，在進行現場操作時，宜選在氣象條件良好，風小不發(fā)電的時間，以最大限度的保障發(fā)電任務。同時，預先做好試題的出題和驗證工作，以保證設備安全和正確培訓新員工的目的。在培訓過程中，故障點數量不宜過多，針對同一系統(tǒng)故障由1 個到2 個故障點組成，在學員操作過程中主要觀察其安全意識，檢修思路是否清晰，故障原因的分析是否正確。對不安全因素要及時糾正。

操作完成后新員工應及時總結經驗，經班長總結和短評，查看新員工對問題分析的差距，同時讓新員工討論總結出比之前更好的檢修方案，從而有效提升檢修水平。

3 結論

通過1 個月左右的培訓，新員工對設備的原理理解和認識水平加深，故障分析速度加快，逐步能夠掌握設備檢查的要領和方法，檢修思路逐漸清晰，比單純的維護作業(yè)培訓效果更加明顯。

[1]崔建紅，許健，劉京愛.我國風力發(fā)電的現狀與趨勢科技情報開發(fā)與經濟[J]，2009(10).

[2]楊校生，吳進城，等.風電場建設、運行與管理.中國環(huán)境科學出版社[M]，2010，7.

[3]楊校生，等.風力發(fā)電技術與風電場工程.化學工業(yè)出版社[M]，2012，1.