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风电机组的日常检修维护与故障处理浅析

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网  作者:陈洋  2021/11/23 11:07:58  我要投稿  

北极星风力发电网讯:摘要:近些年来,在世界范围内能源消耗现象日益严重,各国环境问题日益突出,在这种情况下,我国在发展过程中,大力倡导可持续发展战略,将绿色能源作为发展的重点。风力发电机组在日常检修维护与出现故障时,需要以科学的角度判定引发风力发电系统出现故障的原因。一旦风力发电机组出现故障,工作人员应对机组内的传统系统进行充分的分析,逐一排查系统内不同装置存在的故障因素。

关键词:风电机组;日常检修维护;故障处理

来源:北极星风力发电网

作者:陈洋,新疆风能有限责任公司

引言

我国的可持续发展战略不断深入推进,对于一些能源工程的建设也是愈加重视,特别是发挥着重要作用的电力能源来说更是发展的重点,而对应的发电厂建设的规模也越来越大,数量也在逐年提升,为我国各项工程的建设和人民的日常生活需求提供有力的能源保证。但是作为区别于传统火力发电的风力发电,它的普及和发展速度都是极其迅速的,带来的效果与作用也是不可估量的。

1.风电机组日常检修维护常见故障和诊断方法

1.1主控系统

主控系统作为风电机组的核心部件之一,其主要是通过发送逻辑判断与动作指令的方式控制风机的正常稳定运行。经过深入的调查研究发现,当前最常见的风电机组控制系统主要以PLC模块化设计和背板总线连接方式为主。虽然这种控制方式的应用为风电机组的高效运转提供了强有力的技术支持,但是由于这种控制方式在实际应用的过程中,电子器件经常因为受到外部因素的影响而出现各种各样的故障。比如,模块本身出现的数字量或者模拟量信号输入输出不正常、模块指示灯熄灭等故障。针对此类故障的处理,维修人员主要采取刷新程序或者直接更换元器件的方式。另外,针对风电机组运行过程中出现的外部故障的诊断和维修,维修人员主要是借助后台监控SCADA系统中发出的报警提示,迅速的确定外部器件的故障部位,然后采取相应的措施予以处理。

1.2齿轮箱

齿轮箱是双馈风电机组传动链的重要组成部分之一,其主要发挥着连接主轴与发电机的重要作用。维修人员在日常检修齿轮箱时,不仅要充分重视齿轮箱管路、端盖、中心孔、冷却器等各個部位密封性的检查,同时还应仔细的观察齿轮箱是否出现了漏油或者损坏的情况。定期的代开齿轮箱观察孔或者使用内窥镜等工具,检查齿轮箱的喷油管流速以及喷油量的大小,避免因为齿轮箱出现故障影响到风电机组的正常稳定运行。

1.3变桨系统

变桨系统不仅是风电机组最重要的执行机构,而且是影响风机系统转速控制效率以及风能利用率高低的关键因素。变桨系统作为一种旋转不见,其对于轮毂内的螺栓和器件设备的力矩以及连接紧固性都提出了严格的要求,所以也就增加了变桨系统发生故障的几率。为了确保风电机组的正常稳定运行,维修人员在日常检修过程中,必须严格的按照要求做好变桨系统轮毂内部件故障的检查工作。

1.4发电机

发电机作为风电机组不可或缺的核心部件,其主要发挥着将旋转机械能转化为电能以及持续向电气系统供应电力资源的重要作用。随着我国风电机组装机容量的不断增加,风电机组发电机的尺寸也越来越大,这些问题都在一定程度上增加了发电机密封保护工作的难度。由于发电机在不同工况或者电磁条件下持续工作的过程中会出现发电机振动过大、轴承发热、转子棒断裂、绝缘损坏等各方问题,所以加强发电机日常检修与维护工作的力度,及时的发现和解决发电机运行过程中出现的问题,对于风电发电机组运行效率的提高有着极大的促进作用。

1.5叶片

叶片是风力发电系统中吸收风能的关键部件。一般情况下,叶片都是由纤维增强复合材料制成的。风电企业针对叶片进行的检测,主要是通过分析材料在不同应力环境中应力变化故障的方式,利用红外成像检测设备,准确的判断叶片是否存在问题。由于叶片表面出现裂纹、剥落等问题,都会影响到热辐射能量的分布,所以,工作人员借助红外成像检测方法,准确的检测和分析零部件表面出现的裂纹,就可以及时的发现风电机组运行过程中叶片出现的故障。然后采取积极有效的措施进行维修,确保风电机组的安全稳定运行不受影响。另外,如果在检查过程中发现叶片表面出现脱落现象的话,工作人员应该先用胶粘贴牢固脱落部位,并在确定其粘结牢固后打磨叶片,使其与原叶片形状保持一致。

2.风电机组的故障处理

2.1选择采集系统和进行软件设计

数据采集系统主要是将各种传感器的信号通过A/D转换成可以接受的信号,并将信号发送回数据存储模块。采集板卡具有各异的工作方式,巡回采集、同步采集是常用的两种。前一种即采集卡遵循相应规则,针对性地采集各路信号。后一种即进行采集卡经多路通道,对于信号进行同时的收取。在实际应用中,采用同步采集的方式,可以更好地完成对风电机组的监测。在落实设计软件方面上,系统的软件模块关键性的构成部分就是故障诊断模块、信号预处理模块、特征提取模块、辅助功能模块。

2.2风电机组故障诊断重要方面

风力发电机组通常处在风力较大的环境中,一般在荒野、海岛等恶劣的地区,而由于风力产生的荷载具有无规律特征,并且会在瞬时状态对风力发电机组产生强大的冲击力,会引发风力发电机组出现故障。目前,风力发电机组最高转速,每分钟可高达1.500转,在长时间高速运转过程中,齿轮箱会出现高温发热的情况,同时在荷载的作用下,会引发齿轮箱出现故障。目前,齿轮箱常见的故障,包括局部故障和分布故障。局部故障包括齿轮损伤、弯曲疲劳等,分布故障分为齿面磨损、轴承损坏等。出现的故障形式包括以下几种:

第一,断齿。齿轮受到周期性的应力作用后,会在根部出现裂纹,而在荷载长期的作用后,齿轮会出现断齿情况;第二,齿轮齿面疲劳。齿轮箱在运动状态下,受到机械力学的作用,产生的作用力会使齿轮出现相对滑动的状态,只是齿面出现点蚀、破坏性点蚀以及表面压碎等情况。齿轮齿面出现疲劳状态,故障状态表现为振动信号出现啮合频率、振动能量增大以及能量幅值增大等;第三,齿面胶合。齿轮受到高速重载的作用后,齿轮箱处在高温的状态下,此时,齿面受到高温的影响以及压力作用,会在齿面出现磨损等情况,并且在齿轮相对滑动的状态下,齿面未能进行充分的润滑,导致齿面出现胶合故障。

发电机出现故障,可分为定子绕组故障和轴承故障。出现定子绕组故障时,绕组出现破坏、磨损以及裂纹等情况,此时绕组无法提供绝缘功能。出现轴承故障时,不同部分的故障会产生不同的振动信号,以转子不对中为例,会将这类问题归纳为偏心故障。此外,转子和定子是由轴承支撑,轴承会承受较大的径向负荷,在较大的荷载作用下,导致轴承出现故障。通常情况下,轴承会出现内外圈损坏、点蚀以及磨损等情况,而且轴承在振动状态下,会提升出现故障的概率。

结语

电力供应是事关民生的一项大事,而对于风电站机组日常检修与维护则是保证供电正常的必然要求与基础,所以这就要求相关的风电站在建设时就必须要保证一个稳定的质量要求,同时在电站运行时也要遵循相关规定与要求,不断提高工作人员的专业知识技能培养与专业知识的学习,严格遵守每天对于风电站工作机组的认真检修与维护,从细节上避免问题故障的发生。

*参考文献

[1]蒋志伟.风电机组的日常检修维护与故障处理[J].科技创新与应用,2019(28):127-128.

[2]邢李方,葛鎣,常嘉,等.风电机组偏航机构故障分析及处理办法[J].电力系统装备,2019(3):184-185.

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