摘要：发电机在风力发电系统中占据着十分重要的地位，所以应对风力发电机运行维护工作加以重视，使风力发电机能够始终处于良好运行状态之下。为贯彻这一目标，在风力发电机日常维护之中，应以其实际运作情况为出发点，对其中所存在的故障进行有效分析，进而采取积极有效方法使故障获得解决，以实现对风力发电机的良好维护，降低故障问题对风力发电机影响的概率，使风力发电机安全性与可靠性获得保障，最终使风力发电机运行维护工作的重要作用可以得到彰显。
关键词：风力发电机组；控制；运行维护
1 风力发电机故障分析
对于风力发电机故障来说，叶片故障是其中存在的主要故障。叶片具备转化作用，可以将风能转化为机械能，而后借助风力发电机，让其逐步向电能转化，使发电目标得以快速实现。但在其实际运作中，由于发电机始终处于运作状态，使发电设备老化的极为迅速，再者，在这种运作背景下，设备磨损现象也会加剧，最终使叶片难以在正常状态下运行。
变流器故障对风力发电机正常运作有着不小影响，若其一旦产生故障，就会对风力发电机正常运行产生极为严重的阻碍作用[1]。直驱式及双馈式发电机都具备变流器，现阶段我国风力发电机一般运用双馈式发电机，这种发电机在运作状态下，需借助双变流器共同运作，才能够实现发电效用。因受到安装地点影响，其在运行时会时常产生温度过高，以及灰尘堆积等问题，致使变流器出现热量、电压过高等现象，甚至会造成烧毁现象的发生，使风力发电机正常运行难以获得保障。另外，单一维护手段，也对风力发动机维护工作产生了较大影响，若依旧采用传统维护手段，势必会降低风力发动机维护工作的效率，使该项工作的重要价值难以得到发挥，对风力发电机维护工作造成严重阻碍，导致风力发电机实际运行状态令人堪忧。
2 风力发电机组控制
因自然风速方向及大小都具有随机变化的特点， 且机组切入、切出电网及输入功率方面的限制，所以必须对其进行自动控制。
2.1 定桨距失速风力发电
这项技术起源于80 年代中期，之后在市场中占据很大比例，用于解决并网、运行控制等方面的问题，主要包括以下技术：软并网、自动解缆和空气动力刹车。安装过程中，桨叶节距角已确定，机组转速主要由电网频率来控制，而输出功率则由桨叶自身基本性能控制。如果风速超过额定转速，则桨叶可以采用失速调节将功率控制在一定范围内，依靠叶片特殊结构，在遇大风后，从叶片背面经过的气流将出现紊乱，影响叶片的气动效率，对能量的捕获造成限制，最终产生失速。考虑到失速为典型的气动过程，十分复杂，当风况较不稳定时，难以准确得出实际的失速效果， 因此在超过MW 级的机组中往往很少使用[1]。
2.2 变桨距风力发电
在空气动力学方面，如果风速相对较高，则可通过对气流的改变和桨叶节距的调整来改变机组动力转矩， 确保输出功率可以保持平稳。通过对变桨距这一调节方式的应用，能使输出功率的变化曲线保持平滑，阵风情况下，基础、塔筒和叶片冲击比之前提到的失速调节小，能减少材料实际利用率，并减轻机组的整体重量。这一控制方法的缺点在于必须要有一套完善且复杂的机构来实现变桨距， 能对阵风有极快的响应速度，以此从根本上减小或避免因风力波动产生的功率脉动。
2.3 主动失速/混合失速发电
该技术是上述两项技术的合理组合，在低风速情况下，通过对变桨距技术的应用来提高气动效率， 在风机功率达到额定值后，按照与变桨距调节相反的方向对桨距进行改变。该调节方式会使叶片攻角产生变化，使失速现象更加深入，确保功率输出保持平滑。因此，它综合了以上两种控制方法的特点及优势。
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2.4 智能控制
2.4.1 模糊控制
对于模糊控制，它属于典型智能控制，最大的特征在于将专家知识与经验表示成一种语言规则，在控制中直接应用。它克服了对数学模型的依赖性，可解决非线性问题，而且对调节对象相关参数还有一定鲁棒性。因风力发电为具有随机性的系统，所以在风力机控制领域，该控制方法十分适用，尤其是在风能获取、功率保证等方面，效果十分突出。对于笼型异步发电机，模糊控制器的合理应用能对发电机转速进行跟踪，使空气动力效率达到最大，对轻载进行计算时，确保速度控制具有鲁棒性，以功率偏差为依据，结合额定风速，获得最大功率。然而，该控制模式也存在精度不高和容易产生稳态误差的问题， 需要相关学者和专家开展进一步的分析研究，以弥补不足，提高自适应能力。
2.4.2 神经网络控制
对于人工神经网络，它能逼近所有类型的非线性模型，并利用自学能力，形成具有自适应能力的控制器。风力系统中，引入神经系统后，可将现有数据为依据，对风速产生的变化进行准确预测。在变桨距系统中，利用神经网络技术，能在在线学习的基础上，对相关特性曲线进行修改，使风能获取达到最大，同时降低负载力矩，以风速数据与机组动态特性为依据，构建控制模型。以数据为基础的学习是当前智能技术关键所在，实际研究从数据的观测角度出发，找出规律，并通过对这些规律的应用来预测数据，实现工业过程有效控制。
3 风力发电机组运行维护
3.1 日常维护
运行维护主要由两部分组成，即远程操作和现场维护。其中，远程操作是指通过远程控制来实现维护及故障的排查、处理。无论是电网电压还是温度控制，均可采用远程复位得以维护。此外，利用远程控制还能自动采集机组相关运行参数，对输出功率及风况等实施收集与远程传输， 进而为控制人员提供可靠的参考依据，进而完成高水平的远程维护。实践表明，通过对远程维护的合理应用，能实现对故障的准确分析，缩短停机时间，保证利用率。
虽然远程维护作用显著， 但仍有很多维护工作与故障的排查和处理需要到达现场进行。所谓定期检修，指的是对机组联接件所设螺栓的力矩与传动部件进行润滑测试， 在发现问题后，应立即进行维护与处理，保证机组稳定运行。对于日常维护，是指对机组所有部件进行定期检查和维修，包括安全平台、升降装置、液压装置等，还涉及到基本的清理工作。通过有效的日常维护，能在第一时间发现潜在的故障隐患，并采取相应的预防措施，保证设备的完好性，使其安全、稳定的运行[3]。
3.2 故障处理
风电机组具有持续运行时间较长、体积与自重大等特点，这对维护和检修有较大的影响。若部分细节问题未能及时发现，则会使其不断积累成更严重的故障，对机组实际运行造成严重影响。对此，机组故障检修至关重要，需要关注以下几方面内容：①设备状态检修，以日常维护为基础，对机组及设备的运行情况进行准确判断，及时发现并解决实际问题；②预防性检修，根据机组实际运行规律与相关技术标准，对机组所有部件实施定期检修处理，包括更换、紧固和调整等。预防性检修主要针对的是小部件；③故障维修，当机组中的大型部件与电气系统产生故障时，机组可能停止运行，需对重要部件进行修复与更换。
结束语
风能作为清洁能源正得到越来越大的应用， 风力发电机组规模不断扩大，机组控制及运行维护成为关键内容，直接影响到机组运行的稳定性、可靠性及运行效率。针对风力发电机组，在对其风力发电机组控制进行分析介绍的基础上，对风力发电机组的运行维护进行深入分析，为风力发电的发展奠定坚实基础。
参考文献:
[1]尹亚南,韩浩. 风力发电机运行维护分析[J]. 现代工业经济和信息化,2017,7(20):67-68+73.
[2]赵国强. 风力发电机的运行与维护[J]. 通信电源技术,2017,34(06):215-216.
[3]吕大朋. 风力发电机组控制及运行维护技术[J]. 信息记录材料,2017,18(05):51-53.
论文作者:石文斐
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/17
标签：机组论文; 风力发电机论文; 故障论文; 叶片论文; 风速论文; 运行维护论文; 发电机论文; 《电力设备》2018年第26期论文;