摘要：截止2016年12月份，我国累计装机容量达到1.69亿千瓦。在精细化管理的大背景下，各大风电运营商包括整机生产商对大部件的健康运行状况日益关注。大部件的可靠性对于机组的安全稳定运行具有重大影响，直接关系到风电场运营的经济效益。因此，为了有效减少大部件的更换几率，降低大部件故障恢复成本，研究大部件的运行维护，做好风电机组大部件运行的状态检修工作具有重要意义。
关键词：双馈风力发电机组；大部件运行维护
风力发电机组是集电气、机械、空气动力学、液压、控制技术、计算机技术等各学科于一体的综合产品，各部分紧密联系，息息相关。风力发电机运行维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低。因此，科学合理的对风力发电机组进行日常维护和检修，能够及时有效的发现隐患，减少故障的发生，提高风电机组的可利用率。
1 变速变桨距双馈风力发电机组概述
1.1 变速变桨距双馈风力发电机组工作原理及特点
变速变桨距风力发电机组通过调速器和变桨距控制相结合的方法使叶轮转速可以跟随风速的改变在很宽的范围内变化，保持最佳尖速比运行，从而使风能利用系数在很大的风速变化范围内均能保持最大值，能量捕获效率最大，发电机发出的电能通过变流器调节，变成与电网同频、同相、同幅的电能输送到电网。
变速恒频技术解决了机电转换效率低的问题。变速恒频技术就是将风电机组的转速做成可变的，并采用双馈式发电机，通过控制使发电机在任何转速下都始终工作在最佳状态，机电转换效率达到最高，输出功率最大，而频率不变。
变桨变速风力发电机是将变桨和变速恒频技术同时应用于风力发电机组，使其风能转换效率和机电转换效率都同时得到提高的风力发电机组，其优点是发电效率高，超出定桨距机组10%以上，缺点是机械、电气、控制部分都比较复杂。
1.2 变速变桨距双馈风力发电机组大部件组成及作用
双馈风力发电机主要由叶片、轮毂与变桨系统、传动系统、偏航系统、液压系统以及控制系统等组成，各部分之间相互协调，共同来保证设备的正常运行。以下简要介绍涉及大部件维护的主要系统。
1.2.1 传动系统
传动系统是风力发电机最重要的系统之一，它将叶轮系统低转速机械能经过齿轮性增速后传给发电机转变为电能，提供给电网。主要组成零部件有：主轴组件、齿轮箱、高速联轴器、发电机。
1.2.2 轮毂与变桨系统
轮毂与变桨系统的作用是将叶片旋转产生的机械能传递给传动系统，并根据风速大小可以实现三个桨叶独立变桨，确保风机在很广的风速范围内有很高的风能利用率。主要零部件组成有轮毂、变桨轴承、变桨驱动、叶片锁定装置、指针、撞块及变桨控制系统。
1.2.3 偏航系统
偏航系统是风力发电机组的重要组成部分之一，偏航系统的主要作用有两个：一是与风力发电机组的控制系统配合，调整整个机舱相对风向的位置，根据风向仪的传感检测，自动使风轮对准风向，以提高风力发电机组的效率；二是提供必要的锁紧力矩，吸收振动，以保证风力发电机组的安全运行。
1.2.4 叶片
叶片是风力发电机组最关键的部件之一，其主要作用就是吸收风能。叶片的设计直接影响风能的转换效率，直接影响其发电量，是风能利用的重要一环。
此外，叶片的另一个重要作用就是作为利用空气动力学原理，做为风机的主制动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过叶片顺桨实现一级制动，在齿轮箱的输出轴上，装有液压控制系统的制动器，当齿轮箱高速轴转速降低到100rpm后，控制系统启动高速轴制动器实现风机的二级制动。
2 变速变桨距双馈风力发电机组大部件的运行维护重点
风电机组维护分为经常性维护、特殊维护和定期维护。经常性维护通常随巡检进行。特殊维护是在发现机组存在重大隐患或主要部件发生损坏情况下进行的。定期维护一般分为半年检和全年检，根据不同周期需要维护不同的项目。通过多年的风电场运行维护工作发现，做好经常性巡检维护和年度定检维护可以有效降低机组故障频率。
2.1 发电机的检查与维护
对发电机的检查维护工作应重点关注发电机在运行时是否存在异响，与其他风机对比轴温和绕组温度是否存在异常升高等情况，尤其要重点关注发电机润滑系统是否工作正常，油脂是否按期进行加注。良好的润滑将大大减少发电机轴承的磨损，延长发电机的使用寿命。同时应及时清理碳粉颗粒等灰尘并关注发电机体的散热循环系统，减少由于灰尘及导电微粒、机体散热循坏不畅等导致的发电机绝缘电阻降低，进而引发发电机绝缘损坏或匝间短路等故障发生。
轴对中工作也是检测和保证发电机齿轮箱正常运行的有效手段，超出设计范围的轴向及径向偏差将导致轴承失效、轴弯曲、密封失效、联轴器磨损、能量损失、振动变大等。因此，要定期开展轴对中工作，确保大部件的同轴运行。
2.2 齿轮箱的检查与维护
齿轮箱检查与维护应重点关注齿轮箱的油温、轴温、齿轮油油质、振动、异响、润滑情况、油滤芯报警等信息。及时对上述情况进行检查确认，提早避免可能导致齿轮箱齿轮损伤、轴承损坏、胶合、断轴等故障，延长齿轮箱使用寿命。
2.3 主轴总成的检查与维护
主轴总成的检查与维护应重点关注前后轴承的轴温及温升，定期按照维护手册做好主轴油脂的加注工作，加注时将原有的油脂挤出再注入新油，避免油脂混杂。当出现异常温度升高时在排除传感器及线路的故障后，应对主轴轴承进行拆除端盖检查，检查油脂总量是否合适，是否存在油脂过多或过少，空腔占油量是否占2/3以上、检查润滑脂中是否存在金属颗粒等、油脂是否已经由鲜红色或褐色变为黑色，如润滑部位油脂已变为黑色应及时对油脂进行清理并加注规定数量的新油，其次检查滚珠与保持架，保持架应完好、滚珠、滚道表面应光滑完好。
2.4 叶片的检查与维护
叶片做为机组的关键部件，占到了风机总造价的15—25%左右，因此做好叶片的检查与维护将极大的降低维护成本。叶片的损坏类型主要有前缘腐蚀、前缘开裂、后缘损坏、叶根断裂、表面裂缝、雷击损坏等。因此做好对以上几方面的检查将能够及时发现缺陷并进行及早补救，避免出现更大的缺陷而导致更换叶片。
叶片的检查主要有外观检查和内部检查。
外观检查用高倍望远镜仔细观察前缘和后缘，叶根是否有明显的微裂纹或凹陷、破损、开裂等。在风机转动过程中如果听到叶片里有明显的撞击声，可能是叶片粘合用的胶体脱落撞击叶片所致，一定要进行停机检查并将杂物清理干净。
通常情况下叶片都没有特别脏的灰尘，如果在外观检查时发现某个叶片表面的静电灰特别多，应当引起注意，仔细检查是否是由于叶片表面产生了大面积的磨损所致。检查叶片表面是否有腐蚀的现象，小的坑洞有时也会彻底穿透涂层，对叶片本身造成损坏。
内部检查，需要从人孔盖进入叶片内部，用塑料追等工具轻敲叶片内部来辨听声音，以便确认是否存在裂痕或者铺层分层，并仔细检查叶片漆黑的内部是否有光线射入，如有说明此位置较薄或者有裂纹，应重点进行关注。检查腹板的完整，以及腹板和叶片蒙皮之间的连接，这个区域有缺陷必须进行修复。
结语
随着风力风电机组运行时间的增加，越来越考验风机大部件的运行健康状况，也对大部件的运行维护提出了更高的要求，只有高度重视大部件的运行维护工作，不断积累提高设备运行维护保养经验，由事故检修向状态检修转变，时刻保证大部件运行设备的可控、在控，才能最大限度的提高风机大部件的使用寿命。
论文作者:武庆元
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/19
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