趙永剛

摘要：電力產(chǎn)業(yè)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，一直發(fā)揮著舉足輕重的作用。近年來，全社會(huì)的用電需求在不斷的增加，電力系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)模也在日益擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電在其中做出的貢獻(xiàn)不容小窺，與此同時(shí)，關(guān)于風(fēng)力發(fā)電方面也存在很多問題，很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在使用過程中比較容易出現(xiàn)各種故障，影響著電力系統(tǒng)整體的工作情況。因此，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)有效處理顯得尤為重要。本文以華銳SL1500/77機(jī)型為例，對(duì)發(fā)電機(jī)組容易出現(xiàn)的故障提出針對(duì)性的解決方法，并對(duì)未來風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維管理工作提供有效措施，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;華銳SL1500/77;故障;運(yùn)維措施

1.前言

電力產(chǎn)業(yè)快速平穩(wěn)發(fā)展代表著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻，但是電力產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也帶來一些能源危機(jī)問題，發(fā)展綠色能源已然成為電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律，風(fēng)力發(fā)電作為綠色能源之一，成為電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的重要一環(huán)，但風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的頻繁使用造成機(jī)組故障頻發(fā)，頻繁的維修直接造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，為降低維護(hù)成本、減少運(yùn)行危險(xiǎn)、提升發(fā)電效益，強(qiáng)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維工作勢(shì)在必行。

2風(fēng)機(jī)故障

2.1葉片故障

葉片是風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)能的最主要部分，其性能的好壞將會(huì)直接影響著風(fēng)電機(jī)組整體的質(zhì)量、效率等。近年來，風(fēng)電機(jī)組的功率逐漸增長(zhǎng)，葉片的形狀和重量也隨之增加，由于葉片長(zhǎng)期處于裸露狀態(tài)，暴露于空氣中，易受到雨雪的影響與破壞，再加上長(zhǎng)時(shí)間不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，均是造成葉片故障的潛在影響因素。長(zhǎng)此以往，葉片容易發(fā)生一些故障：因?yàn)槿~片表面受到污染導(dǎo)致葉片表面的粗糙度較高;因?yàn)槭艿嚼讚舻忍鞖庖蛩氐挠绊懚谷~片表面出現(xiàn)些許裂痕，雨水、蒸汽等會(huì)通過裂痕滲入到葉片內(nèi)部;因?yàn)槿~片變形等存在的一些狀況導(dǎo)致了葉片動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)上的葉片不平衡等。如果葉片出現(xiàn)故障問題，那么轉(zhuǎn)子葉片就會(huì)產(chǎn)生不均衡受力，會(huì)直接傳導(dǎo)到機(jī)艙位置，使機(jī)艙處于不同程度的顫動(dòng)狀態(tài)，這必然會(huì)波及到整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果故障沒能得到及時(shí)有效的解決，最終甚至?xí)斐扇~片斷裂情況的產(chǎn)生。對(duì)于葉片裂痕的檢測(cè)通常情況下采用的電位法、復(fù)型法等，但是這些常規(guī)方法的操作存在一定的難度，且精準(zhǔn)程度不是十分精確，比較先進(jìn)方法就是聲發(fā)射檢測(cè)，原理是通過聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而了解判定變形或裂紋所在位置。

2.2齒輪箱故障

齒輪箱位于機(jī)組艙內(nèi)，作為機(jī)組主軸與發(fā)電機(jī)的連接處，其作用是把主軸低速向高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到機(jī)組工作要求，齒輪箱同樣也是風(fēng)電機(jī)組安全、平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)規(guī)模也在日益增加，對(duì)于各設(shè)備部件的要求也隨之增高，齒輪箱也不例外。當(dāng)前工作條件下，齒輪箱所處的環(huán)境條件較差，受力的情況也較為復(fù)雜，經(jīng)常受交變應(yīng)力等其他壓力的影響，長(zhǎng)期的工作運(yùn)行，易導(dǎo)致齒輪磨損、斷齒等問題的出現(xiàn)。隨著工作時(shí)間的增長(zhǎng)，再加上大型機(jī)組的工作運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪箱出現(xiàn)故障的頻率也會(huì)越來越高。齒輪箱出現(xiàn)故障以后，不僅花費(fèi)的是維修設(shè)備所用的費(fèi)用，更重要的是機(jī)組停運(yùn)所造成的的經(jīng)濟(jì)損失，因此，預(yù)防與排除齒輪箱故障顯得尤為重要。通常情況下采用的維護(hù)方法是定期對(duì)旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行更換、添加潤(rùn)換油，禁止風(fēng)機(jī)缺油現(xiàn)象的出現(xiàn);要不定期的清潔齒輪表面以及齒輪箱內(nèi)部的塵土、污垢等，使齒輪箱內(nèi)外干凈清潔，保持其工作在良好整潔的工作條件下，從而保障風(fēng)機(jī)平穩(wěn)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3電機(jī)故障

發(fā)電機(jī)作為風(fēng)電機(jī)組最核心的部分，其原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，從而產(chǎn)生清潔能源。風(fēng)電機(jī)組通常工作在大風(fēng)、沙塵的條件下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)溫度過高，線路短路或斷路等電氣故障，出現(xiàn)軸承過熱、磨損等機(jī)械故障?？梢酝ㄟ^對(duì)電流、溫度等因素的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行對(duì)發(fā)電機(jī)故障的監(jiān)測(cè)，對(duì)于發(fā)電機(jī)的維護(hù)應(yīng)該定期清理、及時(shí)更換破損部件，檢查風(fēng)扇及通風(fēng)、降低機(jī)組載荷等。

3運(yùn)維管理措施

3.1制定運(yùn)維計(jì)劃

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維工作復(fù)雜多變，大部分風(fēng)電場(chǎng)所處地區(qū)偏遠(yuǎn)，環(huán)境惡劣，給運(yùn)維工帶來了一定的難度。因此，根據(jù)風(fēng)場(chǎng)具體情況制定有效的運(yùn)維計(jì)劃顯得十分重要。運(yùn)維計(jì)劃包括對(duì)維護(hù)人員的要求、對(duì)操作內(nèi)容的要求、對(duì)工作環(huán)境的要求以及維護(hù)周期等相關(guān)內(nèi)容的要求，這些內(nèi)容都需要做出詳盡的計(jì)劃。關(guān)于維護(hù)人員，要求必須具備專業(yè)的資格從業(yè)證書，掌握電力運(yùn)維工作的專業(yè)知識(shí)，接受過專業(yè)的風(fēng)電技術(shù)培訓(xùn)，了解潛在的危險(xiǎn)及預(yù)防措施，在進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作之前必須佩戴安全帽、防護(hù)服等安全裝備;關(guān)于工作環(huán)境，要檢測(cè)當(dāng)時(shí)具體的溫度狀況、風(fēng)速等;對(duì)于維護(hù)周期，華銳SL1500/77機(jī)型在機(jī)組投運(yùn)之日起開始計(jì)算，2000小時(shí)后進(jìn)行第一次整體的設(shè)備維護(hù)，4000小時(shí)為一個(gè)維護(hù)周期。華銳SL1500/77機(jī)型運(yùn)維工作的主要內(nèi)容是塔筒部分、機(jī)艙內(nèi)附件的檢查、發(fā)電機(jī)的檢查、機(jī)艙電池柜的檢查、偏航檢查、輪轂檢查以及安全鏈的檢查等。計(jì)劃要始終以“安全第一，預(yù)防為主”為主要原則，將安全生產(chǎn)貫穿到整體計(jì)劃中，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維管理工作奠定良好基礎(chǔ)。

3.2開展有針對(duì)性的運(yùn)維計(jì)劃

當(dāng)前，大部分風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電機(jī)組維護(hù)工作都是按照制造商提供的維護(hù)計(jì)劃來開展的，這就缺乏一定的針對(duì)性，無(wú)法根據(jù)每個(gè)電廠的具體情況來提供有針對(duì)性解決策略，就會(huì)經(jīng)常發(fā)生維護(hù)欠缺的現(xiàn)象，造成了資源的浪費(fèi)。由于每個(gè)發(fā)電廠所處的地理位置的不同，造成了其周邊環(huán)境、也會(huì)有一定的差距，溫度、濕度、風(fēng)向變化等因素都會(huì)有所不同，因此，不能完全按照相同的方案計(jì)劃來開展發(fā)電機(jī)組運(yùn)維工作，應(yīng)該根據(jù)每個(gè)風(fēng)力發(fā)電廠的不同情況來制定運(yùn)維計(jì)劃，要考慮到不同的使用環(huán)境，不同的機(jī)組故障，不同系統(tǒng)的工作強(qiáng)度等具體情況。運(yùn)維人員應(yīng)該根據(jù)每個(gè)風(fēng)電廠的實(shí)際情況、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際情況制定不同的維護(hù)范圍、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和維護(hù)方法，可以具體到為每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制定不同的檢測(cè)項(xiàng)目，“因地制宜”來開展風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)維工作。

3.3基于大數(shù)據(jù)分析診斷故障

雖然風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)極其復(fù)雜，但如果機(jī)組一旦出現(xiàn)故障必然會(huì)有一定的信號(hào)征兆，因此對(duì)于故障的前期征兆我們可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析診斷，找尋出一定的分布規(guī)律，更加有利于風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維工作的開展。對(duì)于機(jī)組出現(xiàn)的復(fù)雜的故障可以進(jìn)行逐步的分解，對(duì)分解的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步分析出故障發(fā)生的機(jī)理，將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化?；诖髷?shù)據(jù)的分析診斷故障，首先應(yīng)該做的是將故障進(jìn)行科學(xué)分類，分成多個(gè)子系統(tǒng)，如發(fā)電機(jī)、塔筒、剎車系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)等，其次用適宜的分析方法（故障數(shù)分析法、后果分析法等）對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行分析，最后形成故障子系統(tǒng)的結(jié)果分析表，表中列出各子系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的故障影響等內(nèi)容，分析存在的故障模式類型、產(chǎn)生的原因及故障的影響等，并提出有針對(duì)性的解決措施與方案。對(duì)于機(jī)組故障基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，可減輕人工運(yùn)維管理、優(yōu)化運(yùn)維措施，從而可以更加高效的開展發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維管理工作。

3.4物聯(lián)網(wǎng)在運(yùn)維管理中的應(yīng)用

在發(fā)電機(jī)組進(jìn)入正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后，物聯(lián)網(wǎng)就可以應(yīng)用到運(yùn)維管理工作中。整個(gè)系統(tǒng)按功能可分成服務(wù)端與客戶端兩方面。服務(wù)端顧名思義就是要進(jìn)行機(jī)組設(shè)備和機(jī)組任務(wù)的管理工作，通常情況下機(jī)組設(shè)備的管理工作是由管理人員來操作的，需要管理的對(duì)象則是風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及機(jī)組的其他零部件，具體的工作內(nèi)容為風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及其他零部件的基本信息（名稱等）的錄入、刪除、檢查、更換等。機(jī)組任務(wù)的管理則是由檢修人員來操作，具體的工作內(nèi)容是任務(wù)信息的增加、刪除、更改等，同時(shí)還可以指定具體的運(yùn)維工作人員?？蛻舳说墓ぷ鲀?nèi)容是檢修工作人員通過掃描任務(wù)條碼上的任務(wù)信息來完成具體的任務(wù)要求，并通過手持端操作上傳任務(wù)完成的具體情況，任務(wù)的界面如圖1所示。由于發(fā)電機(jī)運(yùn)維工作的復(fù)雜特殊性，通常情況下一個(gè)任務(wù)就會(huì)需要檢修的工作人員對(duì)多個(gè)部件進(jìn)行檢修，檢修人員應(yīng)將所有的部件進(jìn)行檢查完畢后，統(tǒng)一將完成情況進(jìn)行上傳，這個(gè)時(shí)候需要服務(wù)端的管理人員對(duì)已經(jīng)完成的任務(wù)進(jìn)行審查確認(rèn)，未完成的任務(wù)則需要擇期安排運(yùn)維人員進(jìn)行檢查維護(hù)。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)維管理工作中，可以使運(yùn)維管理工作整體更加高效、快捷，減少人力物力的消耗。

3.5提升維護(hù)人員的綜合素質(zhì)

除了文中上述介紹的多種維護(hù)措施以外，對(duì)于維護(hù)人員也要開展不定期的培訓(xùn)工作，以便提升維護(hù)人員的綜合素質(zhì)，具體包括工作內(nèi)容、工作性質(zhì)等方面崗前培訓(xùn)，關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備的一些原理、操作規(guī)程等方面的知識(shí)培訓(xùn)，運(yùn)維工作后期的故障處理等方面的專項(xiàng)培訓(xùn)等。

4結(jié)語(yǔ)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備高效平穩(wěn)運(yùn)行是保障風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵，有效的維護(hù)措施是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常發(fā)電的前提條件，因此，我們應(yīng)該以降低維修成本、保持發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性、提高發(fā)電效率為目的，制定出有針對(duì)性計(jì)劃策略、利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)維管理、對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行規(guī)范培訓(xùn)，根據(jù)這些措施制定出合理有效的維護(hù)方案，以強(qiáng)化風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維工作，為風(fēng)力發(fā)電提供保障，為綠色能源的長(zhǎng)期、穩(wěn)定供應(yīng)奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉勇峰. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行維護(hù)故障分析及解決辦法[J]. 中國(guó)設(shè)備工程， 2016， 000（011）：43-44.

[2]蔡軍. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組智能故障診斷系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 2019.

[4]張穆勇. 基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可靠性分析方法和評(píng)估技術(shù)的研究[D]. 北京： 華北電力大學(xué)， 2015.