摘要：风力发电技术经过几十年的发展，已经实现了全国连网并列运行，机组容量达到兆瓦级，机组机械控制实现变桨距运行和双馈异步，在技术上不断实现新的突破，部分技术达到了世界先进水平。但是，由于风力发电的部分技术难题仍没有得到更好的解决，导致风力发电机组运行维护工作水平有待于提升。因此，做好风力发电机组的控制及运行维护工作尤为重要。
关键词：风电场；电气设备；风力发电机；运行维护
1风力发电机运行中存在的故障情况分析
1.1发电机叶片故障
当风力发电机中的叶片持续转动的时候，会受到多种力的作用，比如自然风、阵风以及自身重力等；在叶片转动的时候还会受到来自设备内部的激振力的作用，在这些力的作用下就会致使叶片出现损坏以及故障。
1.2变流器故障
一般情况下，电流电压是引发变流器出现故障的主要原因，如果电流电压过高就会导致过热现象的出现，而如果电流电压过低就会引发欠电压现象，一旦出现这些情况，就会致使变流器的开关超过变流器正常使用能够承受的电压电流极限，从而使变流器出现故障，甚至是被击穿损坏。
1.3异常振动的问题
造成发电机出现异常振动的原因包括几点：
①在对发电机进行设计时存在不足与缺陷，在制造过程中出现质量问题，从而导致零部件的加工精度达不到标准，在转动过程中发生偏移，从而导致出现异常振动；
②经过长时间的运行以及使用，发电机中的一些零部件会出现松动，当转子的质心与发电机的旋转中心不能完全重合的时候就会使转动失去动平衡，失去平衡之后产生的离心力会作用到轴承上面，使发电机产生振动；
③在对发电机进行安装以及维护、检修等工作的时候出现了不符合规定的操作，也会导致出现异常振动现象。
2风力发电机组控制技术
2.1机械控制技术
2.1.1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PID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。
2.1.2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。
2.2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。
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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PLC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。
3风力发电机组的运行维护技术
3.1日常维护检修
风力发电机组的运行维护工作，由远程操作与现场维护两部分构成。远程操作通过风力发电机组控制进行远程控制维护和故障排除。风力发电机组的电网电压、温度控制、网速适应等可以通过远程复位和自动复位进行维护。远程控制系统还能够对发电机组的运行参数进行自动收集，对风况数据、功率输出等进行收集和远距传输，为控制人员提供维护参考数据，实现日常远程维护。同时，系统还能够对机组故障进行分析，减少停机时间，提高机组利用率。而定期检修和日常维护工作及部分故障排除是需要到现场开展的。
3.2故障处理
风力发电机且运行时间长，体积大、重量大、高度高，对维护检修工作造成一定的难度。如果一些小的问题没有及时发现，就会积累成大的故障，最终影响机组的正常运行。在此，要做好机组故障检修工作。这项工作主要分为以下几个部分。
（一）状态检修
即在日常维护的基础上，准确判断机组的运行状况，及时发现故障并快速解除。状态检修是故障处理工作的重要一环，有利于提高各项检修工作的质量。
（二）预防性检修
即按照风力发电机组的运行规律和技术标准，对机组各部件进行定期的紧固、调整、修复、更换工作。预防性检修一般是针对较小部件损坏或小故障，没有必要进行大部分更换和维修的情况下。如对塔尖、叶片、内部结构等进行检修。
（三）故障维修
当发电机组的大型部件、电气系统等发生故障时，整个发电机组将停止运行，就必须对相关部件、模块、内部构件等进行大量修改和更换。在这种情况下，工作任务重，维修成本高，也是检修工作的重点内容。此外，在故障维修的过程中，往往要进行改进性的检修工作。即发现机组故障时，针对硬件质量、部件协调性缺陷、系统设计缺陷等问题，进行改进性研究，从而提高部件质量和设计质量，提高机组整体的设计水平，从而在源头上降低故障的发生几率。
3.3轴承与润滑系统的维护
风力发电机的润滑方式可以分为稀油润滑和干油润滑两种。通常情况下，偏航减速齿轮箱和风轮发电机的齿轮箱使用稀油润滑方式，主要使用对过期的润滑油进行更换的方式进行维护。而轴承偏航齿轮主要使用干润滑油方式，经过长时间的运行，导致温度上升引发变质现象的出现，对此，需要及时补充润滑油，合理控制补充量，避免电气出现烧坏等不良现象。在整个过程中需要对润滑脂的补充工作引起重视，间隔时间：传动端2000h，非传动端2000h。补充量：传动端100g，非传动端120g。
在进行轴承与润滑系统的维护的时候，需要注意以下内容：①对所使用的润滑脂类型进行仔细、全面的检查；②对油嘴以及周围区域进行全面清洁；③对润滑通道进行检查，保证其畅通；④在轴承内注入规定用量的润滑油。
结论：
总而言之，风电场的运行效率以及运行安全在很大程度上取决于风力发电机的正常运行。风力发电机在运行过程中出现的故障种类较多，并且在运行维护管理过程中存在着不少缺陷与不足。对此，有关人员必须要引起重视，采取有效的运行维护措施，加大运行维护管理力度，减少故障出现的几率，一旦出现故障，可以在最短的时间内发现并解决，提升风力发电的经济效益，促进风电行业的进一步发展。
参考文献：
[1]吕冠成.浅谈风电场电气设备中风力发电机的运行维护[J].电子制作，2014，10：217+216.
[2]李乃佳.对风电场电气设备中风力发电机的运行维护分析[J].电子制作，2014，12：190-191.
论文作者:王瀚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：机组论文; 风轮论文; 故障论文; 发电机论文; 工作论文; 叶片论文; 运行维护论文; 《基层建设》2017年第29期论文;