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摘要：风力发电机的高效运行状态有利于提高风力发电系统的发电厂及运行效率，结合风力发电机的运行现状采取运行维护的措施，降低发电机的故障发生机率，更重要的是促进风力发电机的良性运行，优化风力发电机的运行过程，体现运行维护的作用和意义。
关键词：风力发电机；运行；维护
1风力发电机组结构分析
风力发电机组主要是由风轮、机舱、塔筒以及基础4个部分共同构成。当前风力发电场中较为常见的是大型兆瓦机风力发电机，此类发电机按照结构又可以分为双馈型以及直驱型。用于商业生产的多使用双馈型机组。其中，风轮是风能吸收的关键部位，主要包括叶片、轮毂和变桨系统三个部分。风轮随着风的流动而转动，在此过程中实现能量转化，将风险变为机械能，就轮毂来说，可以将由风能转化的机械能直接传送至传送系统供机组整体运行使用。就双馈型风力发电机组来说，传动链上能量传动顺序依次为主轴、齿轮箱以及高速轴。将主轴与轮毂相连接，通过轮毂的不间断运作保证主轴的持续运行，需保证二者的运行速度相同。齿轮箱具有增速作用，可以将主轴的低速运作状态变为高速运作状态，由此便可生产电能。其中，齿轮箱的输入端视为低速轴，而输出端视为高速轴。高速轴高速旋转驱动双馈发电机运作，而双馈发电机产生的电能可以通过塔筒底部的变流器设备进行调节，将其与电网系统相接。塔筒是机舱以及风轮的支撑结构，可将机舱以及风轮固定在高空中，可以为风力发电机组提供充足的风能。塔筒底部内部装有变流器装置以及主控系统塔底柜，对风力发电机组的运行和发电具有直接控制作用，也是风力发电机组的核心。
2风力发电机的运行维护
根据风力发电机的运行现状及故障检修，列举风力发电机中的运行维护措施，改善风力发电机运行状态。
2.1日常检修
风力发电机的日常检修属于最基础的运行维护措施，风力发电机日常运行中出现的故障问题都要通过检修的方法进行处理。本文通过总结风力发电机日常检修的基本措施，解决运行中的故障问题。
1）看：检修人员在风力发电机日常运行期间采用直接观察的方法评估运行状态，观察风力发电机中安全平台与构件连接的牢固性，观察连接螺栓的固定性，观察电线电缆的状态，检修人员重点观察风力发电机齿轮、旋转位置处的润滑油，不能出现漏油、干燥的情况，观察润滑位置是否需要清理。
2）听：日常检修中听风力发电机的异常声音，可以判断发电机的运行状态，发电机工作时有放电、摩擦、击打等声音时表示有故障，检修人员应该熟悉掌握风力发电机正常工作时的声音，根据经验听取风力发电机的声音，重点听风力发电机的控制柜、齿轮箱、轴承、闸盘闸垫、叶片等。
3）故障维护：风力发电机日常检修中发现故障后，就要采取故障维护的措施，专门解决发电机的故障，待风力发电机恢复正常后，检修人员要综合检查发电机的状态，排查发电机的连接线，防止出现连接错误的情况，除此以外检修人员还要清理风力发电机故障维护的现场，为发电机运行提供良好的工作环境。
2.2定期维护
风力发电机定期维护措施在运行维护中具有计划性和预防性的特征，因此，应制定定期检修、保养的计划，全面预防风力发电机故障。
对风力发电进行定期的维护保养，可以一直让设备保持最好的工作状态，一案场风力发电机组的使用寿命，以节约成本，创造更大的经济效益。在进行定期检修委会的主要内容包括: 有风电机组联接件之间的螺栓力矩检查( 包括电气连接) ，各传动部件之间的润滑和各项功能测试。由于风力发电机长时间的运作，各部分接触的螺栓由于受到振动的作用，很容易造成螺栓的松动。同时对于温度的监控也是对其进行检测的重要参考因素。一般对螺栓的紧固检查同城是在夏季进行，避开风力发电机的高出力季节。风力发电机组进行科学的润滑工作也是保证系统正常运行的重要措施。在进行具体的润滑检修工作中，需要对发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等进行严格的检查。
以某风力发电厂为例，分析风力发电机定期维护的措施。该案例中定期维护计划中规定，风力发电机周围环境温度低于5℃时，为了提高风力发电机的固定水平，需要采用运行维护的手段促使其固定力矩低于额定力矩的80%，此时运行维护人员针对风力发电机展开了一系列的维护保养。
分析上述案例中定期维护的主要工作内容。
1）连接件：风力发电机的连接件直接关系到整机的固定效果，定期维护中全面检查连接件的固定状态，逐一排查连接件性能、构件力矩、传动部件等，维护连接件的稳定性。
2）润滑系统：案例中风力发电机的润滑系统分为干油润滑、稀油润滑两种，以干油润滑为主的设备有偏航齿轮、偏航轴承等，此类设备运行时会产生高温，容易损坏润滑油，运行维护时检查润滑效果和油质，稀油润滑的设备有偏航减速齿轮、发电机齿轮箱，检查过程中补充润滑油，避免出现油量过低的情况。
3）螺栓：运行维护时检查螺栓是否松动，紧固松动的螺栓。
4）过速测试：定期维护中测试风力发电机模块的极限定值，运行期间防止超过极限定值，确保风力发电机的安全性。
2.3故障处理
风力发电机运行维护中的故障处理是指针对已经出现的故障提出有效的处理措施。风力发电机在风电场中持续、不间断的工作容易导致发电机设备存在潜在故障隐患。本文以某案例中的风力发电机过热故障为例，分析运行维护时故障处理措施的应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆案例中，风力发电机机壳的温度已经超过了60℃，维护人员经过检查后发现，风力发电机的磁片、转子轴安装误差超限、轴承安装间隙较小，此类故障隐患的作用下，发电机运行时转子扫膛，转子磁极碰撞定子铁芯，而且轴承偏磨严重并发生损坏，风力发电机处于带病作业状态，维护人员更换了弯曲的转子轴，准确校正了转子轴的安装位置，调整了轴承间隙，同时清理轴承位置并重新添加了润滑油，风力发电机运行时仍旧存在过热的情况，此时维护人员再次检查故障点，发现故障来源于轴承位置，更换新的轴承后故障消失。
2.4保养措施
保养是风力发电机运行维护的重要措施，风力发电机禁止有带病作业的情况，运行维护时采用保养措施，消除潜在的故障隐患。例举风力发电机运行维护中的保养措施：
1）构建保养制度，推行日常保养和定期保养，预防发电机设备故障，保养的过程中更换有故障的设备，解体清洗主要的零部件，合理调整风力发电机的设备间隙。
2）建立保养档案，保养档案中详细记录风力发电机的运行状态、修理次数和工作时间，运行维护时根据保养档案中的信息制定检修计划，提高风力发电机的维护水平。
3）实行独立保养，风力发电机的保养措施中，风机和储能蓄电池要实行独立保养，分别制定出保养的规章制度，维护人员严格按照规章中的内容实行独立保养。
3风力发电机组控制技术
3.1机械控制技术
风力发电机叶轮由水平轴和三叶片构成，通过风能带动叶轮转动驱动风力发电机，从而实现从风能向电能的转换。由于风速时刻处于变化之中，且有时风速变化较大，使风力机转速难以控制，因此，主要从机械方面考虑对风力发电机组进行机械控制。主要技术涉及以下几个方面。（1）采用变桨距风轮风力发电机组最初采用的是定桨距风轮，采用常规的P I D 控制器对风轮转速和桨叶节距角的控制调节，来进行风力机的偏航控制。其对风能的利用效率相对较低，因此在技术革新的过程中，逐渐产生了变桨距风轮，尤其是大型风力发电机组，叶片采用变桨距连接，使得风轮叶片更薄，结构更简单，风轮转动惯性小，能够根据风速的变化对叶片连接角度进行自动调节，从而使发民机组对风能的利用效率大大提高。在机组的控制上，变桨距结构提高了发电系统的运行自动化程度，也明显改善了风力机的功率输出，是当前最主流的机组控制方式。（2）对风力机转轴的设计由于风力发电机组的体积很大，高达几十米，重量达到几十吨，受制造工艺和材料的制约，风轮的转速一般在27 转/ 分钟左右，且机组容量越大，转速越低。为了获得更稳定的发电机组功率输出，当前风力发电机一般采用异步发电机，其采用了绕线型异步发电机，并在电能输出线路中增加变频技术，从而实现了对最佳叶尖速比的测量监控，并使机组的运行风况范围大大增加，在风速变化的过程中保证发电机效率稳定，从而获得最佳的输出功率。同时，采用变速恒频发电技术，使发电机组与电网系统之间实现良好的柔性连接，更易实现并网操作及运行。（3）对机组的电子控制当前很多风力发电机组采用的是直驱式风力发电机，即由风力发电机直接带动电机转子旋转。这对控制技术和监测技术提出了更高的要求。由于风力发电机大多布置在海边、海岛及内陆偏远地区，检测和维护相对较难，因此，采用了变频电路技术和远程监控技术，，将变论域自适应模糊控制方法应用到风力机组的转速和桨距控制系统中，对风轮朝向、故障检测、自动维护等进行自动化控制，确保机组安全运行。
3.2电气控制技术
对风力发电机组进行电气控制，能够有效降低安全事故发生几率，提高发电效率机组运行稳定性。风力发电机组的电气控制系统主要由主控制器、电量采集、无功补偿、偏航与自动解缆等系统构成，使得机组在运行过程中，按照设定好的参数，对转速、功率等进行自动化控制。电气控制系统由硬件和软件两大系统组成，硬件主要是采用单片机或者是P L C 技术。两者在性能方面各有优缺点，一般在设计时，根据不同的需求、环境、特点进行选择。而软件主要为模块化结构的控制程序，合理编写主控制程序、事件处理子程序、定时中断程序、紧急停机程序等，从而实现对机组正常运行、监控、故障处理等的自动化监测与控制。
4风力发电机的故障诊断
故障诊断是风力发电机运行维护的发展方向，风力发电机运行维护中采用信息化的故障诊断方法，监督发电机的运行状态，快速发现发电机中的故障信息，提高故障检修的效率和效益。故障诊断提高了风力发电机运行维护的水平，故障诊断系统在风力发电机中主要监督机组构件，如：机舱、塔架等，确保风力发电机组的可靠性。故障诊断减轻了风力发电机运行维护的工作量，故障诊断的核心是数据采集与监控系统，该系统监测风力发电机的状态信息，比对初始的设备信息，能更准确地预测出发电机的故障信息。我国风力发电场内，风力发电机运行维护中的故障诊断并不成熟，运行维护的研究工作中，应该提高对故障诊断、数据采集与监测系统的重视度，以运行维护为核心，重点研究在线监测和故障诊断，提升故障诊断的准确性。
结束语
风力发电机是风电场运行维护的重要设备。风力发电机运行缺陷及故障对风力发电系统的影响较大，严重时还会引起发电中断的问题。因此，应全面落实运行维护的措施，积极提高风力发电机的运行效率，进而提升风力发电系统的生产效益。
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论文作者:刘新广
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：风力发电机论文; 运行维护论文; 风轮论文; 发电机论文; 故障论文; 机组论文; 措施论文; 《电力设备》2017年第34期论文;