彭洪
（三峡新能源冕宁发电有限公司 四川凉山 615000）
摘要：近年来，随着社会的发展，我国的电气工程的发展也突飞猛进。上个世纪九十年代，我国风电才开始进行建设，在之后的几年，我国深刻地认识到风电在社会经济当中所起到的重要作用，从装备制造到风电场的建设制定了很多优惠政策，大力鼓励发展风电产业，目前已涌现几十家风电设备整机制造企业和一大批与整机配套的零部件制造企业。2005年，可再生能源法的落实，我国风电产业开始实现快速发展。装机容量不断增长，各个地区的风电场逐渐形成规模，风电机组的规模也在不断扩大。
关键词：风电场电气设备；风力发电机；运行维护策略
引言
风电场电气设备是由风力发电机组、箱式变压器、集电线路、主变压器以及配套的控制设备、无功补偿设备。目前我国主要的任务就是对这些构成设备进行管理与维护，风电场电气设备某些环节容易出现故障，比如机械摩擦过热、叶片损坏、齿轮故障、变压器故障等情况，这些都是风场电气设备中的常见问题。做好常见问题的维护与保养，将有效延长风电场电气设备的使用寿命，减少运行成本，提高经济效益。
1风力发电机组主要故障分析及维护措施
1.1叶片故障
叶片是风电机组获得风能的主要部件，随着风电机组功率的不断增大，机组的叶片不断地加长、变大，重量达到数十吨，其工作状态直接影响到风电机组的性能、效率、质量和经济效益。叶片长期在露天、恶劣的环境下工作，雨水和蒸气的腐蚀，阵风或雷击等因素的破坏，长时间运行产生的疲劳裂纹等，均是叶片产生故障的隐患。常见的叶片故障包括：①梁帽强度不达标造成的叶片断裂；②因前、后缘粘接强度较弱造成的叶片开裂情况；③叶片尖部强度较弱造成的接闪器和尖部的脱落；④对剪腹板产生压力后出现的断裂情况；⑤部件连接不合理造成的螺栓磨损或扭断等情况。叶片一旦发生故障，会导致转子叶片受力不均衡，而这种应力经由主轴传递会对机舱造成一定影响，促使整个机舱颤动，严重影响风电机组的稳定性。随着故障的积累，很容易出现叶片失效断裂的情况。目前常见的叶片裂纹检测方法为复型法、电位法、柔度法等，这些方法检测的精确度有偏差，且操作困难。当前较为先进的技术为声发射检测技术，当叶片由于外力而出现裂纹或变形，会释放高频（一般在1kHz～1MHz）、瞬态的声发射信号，通过传感器、放大器、采集卡接收叶片材料的声发射信号输入计算机进行数据处理分析，判断裂纹的位置和特征。
1.2齿轮箱故障
齿轮箱位于风电机组机舱内，是连接风电机组主轴和发电机的重要部件，主要作用是将主轴上较低的转速提高到相对较高的转速，以满足发电机工作所需的转速要求。齿轮箱包括行星齿轮与两级平行齿轮。其工作环境较为恶劣，内部结构和受力情况复杂，长期在变工况、变载荷的情况下运行，受交变应力、冲击载荷等作用的影响，齿轮容易发生齿面磨损、齿面擦伤、点蚀、断齿等故障。齿轮箱是风电机组正常、高效运行的保障。风电技术的快速发展和单机容量的增加，使得风电机组的规模越来越大，对齿轮箱性能的要求也越来越高。随着大型兆瓦级风电机组的投入运行，齿轮箱的故障频率也随之增加。一旦齿轮箱出现问题，除了高额的维修费用，长时间停机造成的发电量损失也是巨大的。排除和预防齿轮箱故障的主要维护手段是清洁和润滑，清洁的工作环境对于风机长期稳定运行非常重要，经常清理齿轮箱表面及内部灰尘、杂质。旋转组件需按时添加和更换润滑油，严禁风机缺油运行。
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2运行维护策略
2.1轴承的检查与装配
小型风力发电机的轴承是否完好，直接影响着整台发电机的工作效率和强度。一般情况下，对小型风力发电机的轴承进行检查与装配，首先要将之拆卸下来，用煤油浸泡，然后进行清理，放置于通风处晾干。随后，将轴承按规定装配在小型风力发电机上。其方法为：一只手抓住轴承的里瓦，另一只手抓住轴承外瓦缓慢转动，并且将耳朵靠近轴承仔细聆听。在转动的过程中，轴承所发出的声音应该是轻柔且均匀的。如果出现了噪声或异响、在转动过程中出现了卡壳和搓顿的感觉、对轴承里瓦和外瓦利用往相反的方式进行晃动时如有较大晃动，这说明不妥，此时需要重新安装。安装过程中，可以对轴承里瓦用锤子轻敲。轴承上润滑剂的填充量只需要达到60%，如果太多，会出现搓滞感。最后要将轴承的螺丝固定紧凑。完毕后，用手对其盘动时，若无明显卡滞且不具有沉重感，说明在作业时不会扫膛。
2.2加强对电路的维护和诊断
在风电场电气设备检测中对线路的检测非常重要。可以采用单元分割法进行线路的检测。根据风电场电气设备的结构和线路特点来进行划分，一般可以划分为电源系统、控制系统、执行系统、保护系统等。线路故障主要分为3种，三芯电缆中如果有芯线与地线相连了，其他两芯已经断路了，则会出现短路。如果集电线路出现故障时，需要检查保护继电保护组、风机、箱变。同时，也应该注意雷电暴雨天气对风机和电路的影响，在电气设备上应该加装避雷器，对可能突发的降雪霜冻天气应该采取适当的防范措施，在必要时可以采取停电方法进行融化，在需要融冰的线路上进行短线处理，产生局部高温，但在操作过程中应该注意安全问题，操作过程应该配备专业的安全人员。在向线路输入电流时，变压器的出口必须配备低压保护装置，融冰线路的线径必须大于或等于短路线路和连接线路。另外，线路的在短路时通过的电流应该保持小于发电机的额定电流。在线路控制和检测、维护过程中应该严格遵守安全守则，按照电路规律进行操作。
2.3制定完善的检修流程
制定相关检修流程是保证整体运行质量的关键。首先，确定检修周期。每个部件的寿命都是有限的，因此，在特定的时间范围内，出现问题的概率就比较大。其次，制定明确具体的检修方案，设立具体的检修标准，做好检修记录，详细记录每次检修的时间、检修项目、检修结果等，方便查阅。对于经常出现的问题，在之后的检查中要重点关注，对于技术上的难题，要积极学习，加强对工作人员业务技能的培训。最后，由领导带队检验检修结果，确保出现的问题得到有效解决。
2.4塔架安装
塔架安装要考虑的因素很多，主要包括风力的影响、钢丝连接是否牢固、在没有起重设备的情况下如何通过人力完成对小型风力发电机的起重与拉动、对塔架垂直度的检测等。在进行塔架安装时，要选择风力较小的时间来进行作业。专业人员会选取风速在5m/s以下的环境展开作业。保证塔架的方向是顺风立起的，可以降低工作难度，保证塔架立起之后的可靠性。选取钢丝时，要多选择韧性好且耐久度高的钢丝。很多时候，小型风力发电器上塔架作业是没有起重设备支撑的，安装人员可以通过绞盘进行作业，从三个方向将连接塔架的钢索或者铁锚进行平衡和固定，防止作业途中塔架的大幅度摇晃或塔架倾倒。需要专人在一个逆风方向用绞盘拉扯钢索，将之拴在汽车或者其他机动设备上匀速拉起。拉起过程中，需要大量的人扶着塔架，保证塔架不发生摇晃，防止塔架在起重过程中突然坠倒。对塔架稳固性和地面垂直角度要认真校对。采用铅锤连线方式，将连线在塔架顶端的四个角上系好，然后将铅锤缓缓放下，当四个铅锤都着地后，仔细观察连线与地面的垂直角度是否符合规定。若有一段线不符合规定，则需要调整铁锚的拉紧程度，将之从反方向施加压力，促使其与地面完全垂直。
结语
目前，风力发电的意义越来越突出。风力发电在中国尚未发展成熟，相关工作人员要不断吸收国外经验，建立自己的风力发电机设计、生产、运营、维护体系，健全责任监督体系，合理安排人力资源和技术资源，突破技术难关，使风力发电机的性能得到稳定发展，促使行业得到全面提升。
参考文献：
［1］2018年我国风电新增及累计装机容量［N］．北极星风力发电网，2019．
［2］吴国中，李镇，等．风电叶片在线检测技术研究进展［J］．南京工业职业技术学院学报，2018（2）：4－7．
论文作者:彭洪
论文发表刊物:《云南电业》2019年8期
论文发表时间:2020/1/3
标签：齿轮箱论文; 叶片论文; 风电论文; 机组论文; 轴承论文; 故障论文; 线路论文; 《云南电业》2019年8期论文;