南昌科晨電力試驗有限公司 李詣烽 談紫星 唐新宇

1 引言

隨著當今時代高速發(fā)展，風力發(fā)電已然成為社會發(fā)展對電力能源需求的全新發(fā)電方式，并在當前科學技術不斷進步的背景下愈發(fā)全面。風能是當前非常普遍的一種清潔能源，應用范圍廣泛普及，風力發(fā)電機組的建設規(guī)模也隨之擴大，風力發(fā)電機組控制和運行維護是其中主要工作，與其運行穩(wěn)定性和安全性息息相關。為提高風力發(fā)電機組運行水平，相關人員需要結合實際分析其中問題特點，充分了解風力發(fā)電機組運行原理以及影響發(fā)電機運行的因素，采取科學合理的控制及運行維護技術，增強風力發(fā)電機組控制及運行維護能力，從而促使風力發(fā)電得到有效保障。

2 風力發(fā)電機組控制及運行的影響因素

一般情況下，風力發(fā)電機組的核心部件是固定的，因此有關工作人員在對其檢測過程中，需要對這些核心部件及時檢查，從而促使風力發(fā)電機組能夠正常運行。工作人員首先要檢查變槳控制系統(tǒng)，其最常用方式就是判斷接觸器是否能夠達到更好的吸合狀態(tài)，在檢查過程中需要注意，斷電之后才能檢查，避免出現(xiàn)觸電等意外情況，同時也可以通過測量電阻的方式檢查，一旦測量時發(fā)現(xiàn)電阻無窮大，可證明這個部件已經(jīng)受到損壞。其次是檢查變頻器控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以有效地利用硬件、軟件調節(jié)發(fā)電機的重點部位，所以對其進行檢查非常重要。工作人員在檢查過程中需要檢查其閉合狀態(tài)以及運行的頻率和相位等，只有和電網(wǎng)保持一致才能夠發(fā)電，因此一旦定子接觸器產(chǎn)生任何問題，也會造成風力發(fā)電機組無法正常運行[1]。

3 風力發(fā)電機組控制技術

3.1 定槳距失速風力發(fā)電

如果現(xiàn)場風速超出額定值，槳葉會通過失速調節(jié)的方式把功率限定在合理的范圍內，提高葉片結構性能，在遭遇到大風之后，可以直接從葉片背后通過的氣流造成紊亂的問題，造成葉片氣動頻率無法達到規(guī)定的要求，也會影響風能的獲取，造成失速問題的存在。因為失速是非常典型的氣動操作過程中，其產(chǎn)生的原因比較復雜，在風況存在不穩(wěn)定的情況后，就不能準確測定失速情況，該方面在超過MV 級的機組中無法應用。

3.2 變槳距風力發(fā)電

從空氣動力學的角度出發(fā)，如果風速超出規(guī)定的要求，就會利用氣流的變動和槳葉節(jié)距的改變可以調整機組轉矩參數(shù)，可以使得系統(tǒng)輸出頻率更加穩(wěn)定。利用改變槳距的方式能夠保證輸出功率變動曲線達到平滑度的要求，在陣風的影響之下，基礎、塔筒、葉片沖擊比較之以前的失速調節(jié)相對較小，可以有效的減少施工材料的使用量，還能夠降低機組總重。但是這種方法也存在明顯的缺陷，相關人員要制定完善且復雜的變槳距結構，以此能夠及時掌握陣風變化情況，可以有效防止風力波動過大而出現(xiàn)的功率脈動問題。

3.3 主動失速/混合失速發(fā)電

主動失速/混合失速發(fā)電是綜合定槳距失速風力發(fā)電與變槳距風力發(fā)電的特點及優(yōu)勢，其運行原理也同此兩種技術原理相似。在低風速時，可以通過變槳距技術有效提高氣動效率，待功率到額定值后，再改變槳距，在調節(jié)過程中，減少失速現(xiàn)象，保證功率輸出平穩(wěn)[2]。

3.4 智能控制

在智能化控制中，模糊控制最為典型，其主要特點是把專家的知識和經(jīng)驗表達為一種語言規(guī)則，并直接用于控制系統(tǒng)中。以此克服傳統(tǒng)的數(shù)學模型依賴關系，能夠解決非線性問題，并且具有較強的魯棒性。由于風能是隨機的，因此在風電機組的控制中，其應用非常廣泛，特別是獲取風能和保證功率方面。

在神經(jīng)網(wǎng)絡控制中，能夠近似各種非線性模型，并通過自主學習的能力來構造控制器。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，引入神經(jīng)系統(tǒng)后，相關人員可以根據(jù)已有的資料，精確地預報風速的變化。在變槳系統(tǒng)中，通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡技術可以根據(jù)在線學習，修正有關特征曲線，利用風力資源和發(fā)電機的動力特性，建立風力發(fā)電系統(tǒng)的控制模型。學習數(shù)據(jù)是目前智能技術中重要問題，從觀察到的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，然后利用這些規(guī)律展開預測，以此實現(xiàn)高效的生產(chǎn)控制。在風電系統(tǒng)中，相關人員需要通過獲取大量的有關參數(shù)，金風70/1500機組各部件參數(shù)詳見表1，重量詳見表2。

表1 金風70/1500機組各部件參數(shù)

表2 金風70/1500機組各部件重量

4 風力發(fā)電機組運行維護技術

4.1 發(fā)電機的檢查與維護

在維護檢查的過程中，對發(fā)電機重點關注是非常必要的，在風力發(fā)電機組中，發(fā)電機是最基礎的核心部位，一旦在運行的過程中產(chǎn)生任何問題，都會導致機組整體出現(xiàn)癱瘓，所以工作人員在檢查的過程中，需要關注發(fā)電機是否產(chǎn)生異常聲響，和其他的風機比起來，被檢查的風機溫度是否突然升高，一旦產(chǎn)生這些情況，都需要對發(fā)電機進行仔細檢查，要檢查發(fā)電機潤滑系統(tǒng)是不是維持正常的狀態(tài)，同時發(fā)電機中的油脂是否根據(jù)規(guī)定要求加注。潤滑劑的使用可以減少磨損，讓發(fā)電機核心使用壽命有所提升。當然工作人員還需要盡量及時將發(fā)電機中的灰塵清除，使其散熱更快，減少因為灰塵或是其他微顆粒而導致的散熱循環(huán)不暢的問題，使電阻降低，從而導致絕緣損壞或是出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

4.2 齒輪箱的檢查與維護

對齒輪箱進行檢查維護是非常重要的，要重點對齒輪箱中產(chǎn)生的異常響動以及潤滑情況等相關信息有所關注，同時還需要及時檢查相關現(xiàn)象，盡量防止有可能會導致齒輪箱出現(xiàn)斷軸或使軸承損壞等相關故障隱患，讓齒輪箱的使用時間有所延長[3]。

4.3 主軸總承的檢查與維護

在風力發(fā)電機組運行維護，工作人員在對主軸總承進行檢查維護的過程中，需要對軸承的溫度進行重點關注，同時還需要按照維護要求加注一些主軸的油脂，在加注過程中需要將原本的油脂擠出去，然后再將新的注入進去，防止新舊油脂之間現(xiàn)混雜的現(xiàn)象，一旦產(chǎn)生溫度異常升高的情況下，相關人員需要排除線路故障以及傳感器產(chǎn)生的故障，同時需要拆除軸承的前端來進行細致檢查，一旦檢查發(fā)現(xiàn)油脂已經(jīng)變色，就需要及時將這些已經(jīng)變色的油脂清理出去，同時，相關人員還需要加入一些新油脂。除此以外，相關人員還需要檢查保持架等相關部分，只有這些部分維持在正常運行的狀態(tài)，才能夠促使風電機組保持正常。

4.4 葉片的檢查與維護

工作人員在風電機組檢查中對葉片的檢查是非常重要的，因為葉片是非常關鍵的零部件，所以有效地維護葉片的正常運行可以降低成本，葉片損壞主要是因為腐蝕斷裂所引起的，其原因多種多樣，有可能因為外物導致的損壞，也有可能因為雷擊等自然天氣導致的損壞。所以，在風力發(fā)電機組運行維護，及時檢查葉片并對其進行維修，可以有效地維持葉片穩(wěn)定的狀態(tài)，同時也可以延長葉片使用的時間，防止因為產(chǎn)生更大的缺陷而不得不更換葉片，造成極大的經(jīng)濟損失。

5 風力發(fā)電機組運行維護策略

5.1 建立定期維護技術標準

在風力發(fā)電機組完成維護過程中，因為存在不一樣的標準以及不同規(guī)范，所以很有可能導致風力發(fā)電機組的維護質量無法達到理想效果，結合風電廠周圍的地理環(huán)境以及機組運行過程中的實際情況，工作人員需要及時進行溝通，并重新制定相應的維護標準，同時還需要提升項目維護管理的質量，及時刪減一些不必要的項目，讓項目維護具有更高的效率[4]。

5.2 完善考核機制

在風力發(fā)電機組運營過程中，及時對其實行維護是非常必要的，因此有關工作人員需要了解自身的職責，當然相關部門也需要制定考核指標以及考核機制，讓維護管理工作的質量獲得提升。有效的獎懲制度以及責任落實到人的要求，可以讓工作人員在工作過程中更加嚴謹，同時也更具有積極性對風電機組按時進行維護，并將其記錄在案，由相關工作人員及時進行抽調檢查，可以有效地保障維護工作不會產(chǎn)生缺漏，讓管理人員能夠在風電場管理過程中提升自身管理水準，同時也可以使維護質量得到優(yōu)化[5]。

5.3 強化人員培訓

在完成風力發(fā)電機組維護過程中，專業(yè)人才是必不可少的，而在人員培訓的過程中，相關企業(yè)要利用專業(yè)技術提升工作人員的專業(yè)水平，并且讓工作人員的隊伍建設也能夠落到實處，使整體隊伍的質量都有所提升。要建立培訓基地，更加積極地讓風電企業(yè)獲得比較優(yōu)秀的人才，同時還需要拓寬晉升機制，讓優(yōu)秀人才能夠獲得更加廣闊的發(fā)展平臺，吸引更多優(yōu)秀人才加入風電企業(yè)中。

5.4 及時解決故障

風力發(fā)電機在安裝之后，需要經(jīng)過長期的運行，而系統(tǒng)結構的規(guī)模較大、高度高，所以進行維修管理的工作難度比較高。如果在日常管理中沒有及時發(fā)現(xiàn)故障問題，會從小問題逐漸發(fā)展成為大故障，最終影響機組正常工作。對此，管理人員要重視機組故障檢修。在日常維修工作中，要準確掌握其系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果存在故障問題，要立即采取措施進行處理，這是保證設備正常運行的重要性工作。在發(fā)電機組的大型部件、電力系統(tǒng)等結構存在故障問題之后，系統(tǒng)就無法正常地工作，在此過程中需要對大量部件、模塊全面檢查和更換，這種檢修的工作量大、任務重，維修成本也比較高，還需要加強管理和控制，以保證設備可以正常地運行。此外，故障維修階段，一般都要進行必要的改進檢修處理，也就是說在系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題之后，對于存在的硬件缺陷、設計缺陷、系統(tǒng)協(xié)調性差等問題進行改進研究，可以有效提升整體結構性能，保證設備可以正常工作，從根本上降低故障發(fā)生率。

5.5 防雷維護

風力發(fā)電機組的安裝一般都比較高，并且處于視野開闊的地區(qū)，每臺設備的高度達幾十米甚至上百米，容易受到雷電的侵害。因此，機組設備的運行階段需要采取必要的防雷保護工作，這是風力發(fā)電機組維護的主要工作。因現(xiàn)代防雷技術體系水平比較高，可以滿足防雷的需要。在風力發(fā)電機組的防雷保護過程中，相關人員應該設置綜合性保護體系，其中包含外部、內部兩個系統(tǒng)。在設備中應該根據(jù)需要安裝接閃器、引下線、接地系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)等。加強技術維護，保證硬件和軟件都能夠發(fā)揮出其重要作用，可以確保防雷效果達到要求，確保風力發(fā)電機組的運行安全性。

6 結語

風力發(fā)電是能源系統(tǒng)中重要組成部分，通過使用風能發(fā)電，具有非常高的清潔性，促使?jié)M足人們用電時不會造成污染，符合當前節(jié)能環(huán)保理念，所以，相關需要加強風力發(fā)電機組的運行和維護，提升系統(tǒng)運行效果，以此促進能源行業(yè)未來發(fā)展。