浅谈风力发电机组故障处理与运维措施

浅谈风力发电机组故障处理与运维措施

梁锋，周硕

蒙东协合新能源有限公司，内蒙古通辽市，028000

摘要：风力发电机组在日常使用的过程中，我们必须要对其进行有效的控制管理，以避免在使用的过程中受到各方面因素的影响而出现质量问题，从而导致风力发电机组的工作性能受到了严重的影响。为此我们就应该对风力发电机组故障产生的原因进行分析，从而采用相应的技术手段来对其进行处理，以确保风力发电机组的正常运行。

关键词：风力发电机组；故障处理；运维策略

1、 风力发电的概述

        在当前我国社会经济发展的过程中，风力放电已经得到了人们的广泛应用，其工作原理主要是通过风力资源来对带动发电设备的运转，从而将风能转变为机械能，再将机械能转化为电能，这样不仅很好的满足了人们的用电需求，还符合当前我国社会经济可持续发展的相关标准，促进我国社会经济建设。近年来，从当前我国风力发电行业发展的实际情况来看，其建设规模也在不断的扩大，这就为我国构建社会主义和谐社会打下了扎实的基础。不过其风力发电机组在实际使用的过程中存在着许多的故障问题，这就对风力发电机组的正常运行有着严重的影响，为此我们就像对其故障问题产生的原因进行分析，采用相应的技术手段来对其进行处理，使其工作性能得到有效的保障[1]。

2、风力发电机组故障特征分析

        针对风力发电机组在恶劣的工作环境和复杂的系统中极易发生设备失效、甚至发生事故的原因，通过对相关文献的分析，得出其故障特征主要有：

2.1区域性

风能发电机组具有高度的复杂性，所涉及的系统种类繁多，其故障特征也各不相同。这些故障因其所处的系统区域、原因和处理方式各有差异，表现出了很大的区域性特征，对维护人员的技术和经验提出了更高的要求。

2.2关联性

风力发电机系统的各个子系统运行过程中也存在着很强的关联性，生产过程中需要各系统的共同配合完成。因此区域性的系统故障同样存在关联关系，系统故障会相互影响，甚至由一些小故障会引发其他系统的严重事故。

2.3延迟显示

根据风能发电机组的工作特性，其运行过程中出现的故障并不能马上反映出来，并且具有很强的滞后性。并且，随着延迟时间的延长，失效将扩展到整个系统，导致更严重的失效，甚至是意外。以往很多重大的故障都是由于没有及时发现而导致的，所以必须要尽早的发现和处理这些问题，这对于研究风能发电机的故障预报具有十分重要的意义。

2.4模糊性：因为风能发电系统非常复杂，所以即使出现了一些小的问题，也不会有太大的影响，而且可以很好的运行。但运行并不意味着没有问题，因为风力发电机的模糊导致了部分故障在运行中被忽视和掩盖，但也存在着很大的安全风险。风力发电机的故障具有模糊性，这就需要能够准确地识别出系统的微小异常，及早地解决这些微小的问题，以排除潜在的风险[2]。

3、风力发电机组常见故障及排除

        3.1 风轮噪音

        风轮在转动的时候会发出异常的噪音，产生该故障的原因主要有以下6个方面：一是风轮的轴承损毁或者轴承座松动。排除的方法是对增速器和风轮轴的同轴度进行重新调整，拧紧固定螺栓，使之牢靠紧固；如果是轴承损坏或者松动，就需要更换轴承，再安装轴承底座。二是风力发电机组的机舱罩不严或者是松动后又碰触到其他部件。排除方法是重新加固机舱罩或者螺栓；三是制动器发生松动。排除方法是对制动器进行加固或者重新调整刹车片的间隙；四是齿轮箱的轴承发生损坏或者增速器发生松动。排除方法是调整增速器的同轴度，或者更换增速器轴承；五是联轴器发生损坏。排除方法是更换新的轴承；六是发电机发生松动。排除方法是对发电机的同轴度进行调整，同时将螺栓加固，固定牢靠。

        3.2 调向不灵

        引起调向不灵的原因主要有以下3个：一是尾舵或者下风向调向的阻尼器阻力太大，排除方法是清除阻尼器中的杂质，把阻尼器的弹簧压力调小；二是调整速度的平衡器拉力失效或者变小，排除方法是更新平衡器的弹簧，或者调整到一定风速以上；三是调整方向的电机损坏或者轴承损坏，测速发电机或者风速计有错误，排除方法是更换电机的轴承，重新对电机进行调试，检查测速发电机或者风速计，及时更换新配件。

        3.3 电压振荡

        电压振荡的主要原因有以下6个：一是电网的电压振荡；二是电刷跳动；三是发电机励磁电流较小；四是集电环和碳刷跳动；五是发电机输出线松动；六是谐波引起的电压振荡。排除方法有：一是向电网管理部门报告，等电压稳定后再合闸送电；二是调整刷握的弹簧，避免电刷跳动；三是全面检查励磁系统，消除故障；四是调整刷握的弹簧，避免弹簧跳动；五是拧紧；六是更换滤波电容、整流管，消除振荡。

        3.4 电机过热

        电机过热的原因主要有3个方面：一是可变桨距轴承损坏；二是风轮轴承座发生松动；三是转盘上推轴承间隙太大。排除方法有：一是停机检查，调整转盘上推轴承间隙，以减少振动。二是停止检查，拧紧风轮轴承座固定螺栓。

        3.5 齿轮箱故障

        首先，齿轮箱润滑方面的故障，润滑故障使得齿轮箱的轴承和齿面出现损坏，造成润滑故障的原因主要有环境温度较低导致润滑剂凝固无法流动到润滑部位，润滑剂的散热不好以及齿轮箱中的滤芯堵塞使得润滑剂失效等；其次，齿轮箱在设计上存在问题而引发的故障，我国风力发电机组齿轮箱的制造基本是仿制的，在参数精度等方面还存在问题，从而导致齿轮箱的设计故障；最后，齿轮箱的振动故障，齿轮箱的运行伴随着振动，因此振动故障比较常见，例如齿轮箱部件共振引起的故障，振动剧烈一起的齿轮断裂、偏移故障等。

4、风力发电机组的运维策略研究

        4.1完善常规维护工作

        （1）加注润滑油。通过加注润滑油，控制和减少机组的磨损故障。如，在机组运行过程中，部分结构增加冷却液、润滑液以及液压油等装置。尤其是液压油，要求整个机组卸压之后，液压油油液应该为2/3位置。（2）定期对元件进行更换。部分元件为整个机组的消耗品。因此，风力发电机组维护工作实施的过程中，需要针对设备元件进行更换。实际上，设备软件更换实施的过程中，可以采取必要的措施进行更换管控。如，定期对滤芯进行更换，确保滤芯始终保持良好的工作状态，确保滤芯应用良好。（3）对风机进行定期清洁。对风机进行定期清洁也十分重要。实际上，风机清洁实施的过程中，主要针对塔筒、机场内部、轮毂、浆业等进行定期清理[3]。

        4.2应用先进的故障诊断技术

 风电机组的故障诊断模型，是对各种类型的风机设备进行故障诊断，并对其可能发生的小故障和较大的故障进行诊断。首先，根据风电机组数据中心的资料，将其与风力发电机的虚拟实体相结合，提取出风电机组的运行周期，获得下一阶段的运行数据。在此基础上，建立了一种基于PNN概率神经网络的故障诊断模型。基于数字孪生的风力发电机的故障诊断算法流程具体步骤如下：（1）将风力发电机传感器的数据用虚拟风力发电机进行特征提取，并产生一系列含有潜在故障的序列；（2）从虚拟实体获取的包含失效状态和正常状况的样品数据，并将其作为输入数据进行故障诊断；（3）对诸如标准化过程等的输入数据进行多重分形提取，以便于神经网络的处理；（4）对PNN网络进行初始化；（5）向输入层发送经预处理的训练采样数据；（6）在达到最大迭代数之前，训练PNN神经网络；（7）向训练的神经网络输入试验样本，并进行概率预测；（8）将最后的预测结果从PNN网的输出层输出。与传统的神将网络和深度学习算法相比，基于数字孪生的故障诊断模型有两大优势：（1）采用数字孪生技术，使用户界面上的错误和故障原因更为直观。（2）基于数字孪生技术的风力发电机故障诊断技术，其核心是风力发电机的数据孪生系统，能够将各种故障预测技术与神经网络、深度学习等结合起来，从而大大提高了风力发电机的运行效率[4]。

5、结束语

     总而言之，风力发电机组在运行的过程中，其故障问题不仅对其工作性能有着严重的影响，还存在着一定的安全隐患，容易对人们的生命财产安全造成损失。为此我们就要采用相应的故障处理办法和运维措施来对其进行处理，以确保风力发电机组的正常运行。

参考文献：

       [1]范红星.浅析风力发电机组定期维护管理[J].山东工业技术.2018(03)

        [2]李楠.论风力发电机组防雷性能改善的内容和方法[J].居舍.2018(02)

        [3]刘明先.风力发电机组振动监测技术应用与实践[J].应用能源技术.2016(11)

      [4]李鹏.杨丽.设备全生命周期管理.科技与创新.2019年（03）：88-90.