风机的日常运行与维护.docx

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风机的日常运行与维护

风机的日常运行与维护

【日期】2005-12-19  【人气】192【作者】田聪慧【来源】宁夏风力发电场∷

随着科技的进步，风电事业的不断发展。

宁夏贺兰山风力发电场的规模也日益扩大，从装机容量2。

04万千瓦逐渐升至9。

18万千瓦，。

伴随着风机种类和数量的增加，新机组的不断投运.风机的日常运行维护也是越来越重要。

现在就风机的运行维护作一下探讨。

一．运行

风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制，一般都由多个CPU并列运行，其自身的抗干扰能力强，并且通过通信线路与计算机相连，可进行远程控制，这大大降低了运行的工作量。

所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。

1.远程故障排除

风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。

风机的运行和电网质量好坏是息息相关的，为了进行双向保护，风机设置了多重保护故障，如电网电压高、低，电网频率高、低等，这些故障是可自动复位的。

由于风能的不可控制性，所以过风速的极限值也可自动复位。

还有温度的限定值也可自动复位，如发电机温度高，齿轮箱温度高、低，环境温度低等。

风机的过负荷故障也是可自动复位的。

除了自动复位的故障以外，其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种：

（1）   风机控制器误报故障；

（2）   各检测传感器误动作；

（3）   控制器认为风机运行不可靠

2．运行数据统计分析

对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。

通过运行数据的统计分析，可对运行维护工作进行考核量化，也可对风电场的设计，风资源的评估，设备选型提供有效的理论依据。

每个月的发电量统计报表，是运行工作的重要内容之一，其真实可靠性直接和经济效益挂钩。

其主要内容有：

风机的月发电量，场用电量，风机的设备正常工作时间，故障时间，标准利用小时，电网停电，故障时间等。

风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。

例如，在对Gamesa风机的功率曲线分析后，我们对个别风机的安装程序进行了调节，减少了过发故障和发电机温度过高故障，提高了设备的可利用率。

通过对风况数据的统计和分析，我们掌握了各型风机随季节变化的出力规律，并以此可制定合理的定期维护工作时间表，以减少资源的浪费。

3.故障原因分析

我们通过对风机各种故障深入的分析，可以减少排除故障的时间或防止多发性故障的发生次数，减少停机时间，提高设备完好率和可利用率。

如对Vestas风机偏航电机过负荷这一故障的分析，我们得知有以下多种原因导致该故障的发生，首先机械上有电机输出轴及键块磨损导致过负荷，齿盘断齿发生偏航电机过负荷，在电气上引起过负荷的原因有软偏模块损坏，软偏触发板损坏，偏航接触器损坏，偏航电磁刹车工作不正常等。

又如，在对Gamesa系列风机因电压波动而停机故障。

我们分析是因电压波动正负定值调的太低所以我们对Gamesa风机安装程序进行了调节。

减少了因电压不稳而发生的故障，提高了设备的可利用率。

二.维护

风力发电机是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品，各部分紧密联系，息息相关。

风力机维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低；风力机本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持，维护工作及时有效可以发现故障隐患，减少故障的发生，提高风机效率。

风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。

1．风机的定期检修维护

定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态，并延长风机的使用寿命。

定期检修维护工作的主要内容有：

风机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。

风机在正常运行中时，各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动，为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切，我们必须定期对其进行螺栓力矩的检查。

在环境温度低于-5℃时，应使其力矩下降到额定力矩的80%进行紧固，并在温度高于-5℃后进行复查。

我们一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季，以避开风机的高出力季节。

风机的润滑系统主要有稀油润滑（或称矿物油润滑）和干油润滑（或称润滑脂润滑）两种方式。

风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式，其维护方法是补加和采样化验，若化验结果表明该润滑油已无法再使用，则进行更换。

干油润滑部件有发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等。

这些部件由于运行温度较高，极易变质，导致轴承磨损，定期维护时，必须每次都对其进行补加。

另外，发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入，不可过多，防止太多后挤入电机绕组，使电机烧坏。

定期维护的功能测试主要有过速测试，紧急停机测试，液压系统各元件定值测试，振动开关测试，扭缆开关测试。

还可以对控制器的极限定值进行一些常规测试。

定期维护除以上三大项以外，还要检查液压油位，各传感器有无损坏，传感器的电源是否可靠工作，闸片及闸盘的磨损情况等方面。

2.日常排故维护

风机在运行当中，也会出现一些故障必须到现场去处理，这样我们就可顺便进行一下常规维护。

首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，有无连接螺栓松动，控制柜内有无糊味，电缆线有无位移，夹板是否松动，扭缆传感器拉环是否磨损破裂，偏航齿的润滑是否干枯变质，偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常，液压站的表计压力是否正常，转动部件与旋转部件之间有无磨损，看各油管接头有无渗漏，齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。

第二是听，听一下控制柜里是否有放电的声音，有声音就可能是有接线端子松动，或接触不良，须仔细检查，听偏航时的声音是否正常，有无干磨的声响，听发电机轴承有无异响，听齿轮箱有无异响，听闸盘与闸垫之间有无异响，听叶片的切风声音是否正常。

第三，清理干净自己的工作现场，并将液压站各元件及管接头擦净，以便于今后观察有无泄漏。

虽然上述的常规维护项目并不是很完全，但我们只要每次都能做到认真、仔细，一定能防止出现故障隐患，提高设备的完好率和可利用率。

要想运行维护好风力发电机组，在平时还要对风机相关理论知识进行深入地研究和学习，认真做好各种维护记录并存档，对库存的备件进行定时清点，对各类风机的多发性故障进行深入细致分析，并力求对其做出有效预防。

只有防患于未然，才是我们运行维护的最高境界.

国外直驱式风力发电机技术应用

【日期】2005-12-18  【人气】171【作者】未知【来源】

风能作为一种洁净的可再生能源，随着技术逐步成熟，今后的运行成本会低于水电和火电，发展前景非常广阔。

目前的风力发电机单机容量的不断增大,变速恒频、变桨矩型风力机逐渐占据了主导地位。

齿轮箱是在目前MW级风力发电机组中过载和过早损坏率较高的部件，国外开始研制一种直接驱动型的风力发电机组（亦称：

无齿轮风力发动机），这种机组采用多级异步电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件（结构特征见下图），具备低噪声、提高机组寿命、减小机组体积、降低运行维护成本、较低的噪音、低风速时高效率等多种优点，在今后风力机发展中有很大的发展空间[1～4]。

 ；

1995年美国纽约州的一家研究机构设计出一种新型可变磁阻发电机，即使风力发动机中的磁性装置取代了机械的齿轮箱。

该设计的特点在于大量的极有一个比6个极造价还便宜的卷绕结构，可变磁阻电机的极结构能够承受万向操作而不需要提高造价[1]。

 ；

2000年，加拿大M.eng.M.Dubois博士提出风力发电机中的齿轮箱置于电机和转子之间对部分工作负载的效率提高不利，而且较易受损耗，若使用一个和风力机转速相同的电机就可以免去齿轮箱。

事实上在水力电站应用直驱式低速旋转电机并不新鲜，然而应用于风力发电机则仍有一些问题需要研究，如UniversityofDurham,ChalmersUniversityoftechnologyinGoteborgandDarmstadtUniversityofTechnology等高校研究了风力机中电机的合适重量；最适合的机型（同步、永磁、可变磁阻等型式）选择；电流和压力的波动所导致的最高扭矩密度；联网用的变流器的选择；采取何种措施达到应有的噪音水平；在目前推荐使用由多个模块组成，方便运输，且某部件失效时仍可正常运行的电机的情况下，是否能设计不含额外损耗的电机；永磁电机由于高效高扭矩密度而越来越多地被采用，这是否会导致过量的铁损耗，磁性材料的选择，如何磁化这些材料，在运行或失效的情况下如何防止消磁状况[4]。

 ；

1997年的风机力市场上出现了兼具无齿轮、变速变浆距等特征的风力机,这些高产能、运行维护成本低的先进机型有E-33、E-48、E-70等型号，容量从330kW至2MW，由德国ENERCONGmbH公司制造，它们的制造始于1992年[4]。

2000年瑞典ABB公司研制成功了3MW的巨型可变速风力发电机组，其中包括永磁式转子结构的高压风力发电机Windformer，容量3MW、高约70m、风扇直径约90m[5,6]。

2003年在Okinawa电力公司开始运行的MWT-S2000型风力机是日本三菱重工首度完全自行制造的2MW级风机，采用小尺寸的变速无齿轮永磁同步电机，新型轻质叶片[12]。

下表为部分风力机制造商所申请的直驱式风力机的相关专利：

 ；

专利号

专利名称

申请人

申请日/公开日

同族专利

DE4437972

Permanentmagnetexcitedwindpowergenerator

SIEMENS

 ；AG（DE）

1996.4.25/1994.10.24

 ；

EP0864748

Lowspeedgearlesswindturbine

JEUMONTIND（FR）；FRAMATOMESA（FR）

1998.9.16/1998.3.10

WO9840627

US6285090

FR2760492

CA2280935

EP0864748

WO03008802

METHODANDDEVICEFORSPEED-VARIABLEPOWERELECTRONICADJUSTMENTOFAGEARLESSWINDPOWERPLANT

ABBRESEARCHLTD（CH）；；DATTARAJIB（DE）；；BERNETSTEFFEN（DE）；；REINOLDHARRY（DE）

2003.1.30/2002.7.16

EP1407141

US2004119292

DE10134883

US2004119292

Methodandconfigurationforcontrollingawindenergyinstallationwithoutagearboxbyelectronicallyvaryingthespeed

ABBresearchltd.

2004.6.24/2003.12.11

WO03008802

EP1407141

DE10134883

US2003209912

Windpowerelectricalgeneratingsystem

BADGERRANDALL（US）

2003.11.13/2003.5.6

 ；

RU2211950

WINDSETWITHOUTREDUCTIONGEAR

KIRSANOVALEKSANDRVIKTOROVICH

2003.9.10/2001.11.6

 ；

EP1394406

Gearlesswindturbinewithmultiplegenerator

KLINGERFRIEDRICHPROFDR-ING（DE）

2004.3.3/2003.8.22

DE10239366

WO2005019642

WINDTURBINEBLADEPITCHCHANGEBYMEANSOFELECTRICSTEPPINGMOTOR

GENELECTRIC（US）；；HAGEDORNRALF（DE）

2005.3.3/2003.8.21

 ；

SU1772409

WINDPLANTWITHOUTREDUCTIONGEAR

UFIMSKAVIATSIONINST（SU）

1992.10.30/1990.5.7

 ；

DE2533805

Windpowerdrivengenerators-inwgichseveraldirectdrivenunitsareelectricallyconnectedtogetherhavegearlessconnectionbetweenwindvanesandgenerators

 ；

1977.3.24/1975.7.29

 ；

 ；

可以发现，（直驱式）无齿轮风力发电机始于20多年前，却在近几年又重新引起研究人员的极大兴趣，积极将该技术应用于产品推向风力发电市场，德国、美国、丹麦都是在该技术领域发展较为领先的国家。

其中德国西门子公司开发的（直驱式）无齿轮同步发电机被安装在世界最大的挪威风力发电场，据称效率达98%

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风电技术现状及发展趋势

【日期】2005-12-18  【人气】424【作者】刘立功【来源】

风电技术现状

风力发电技术主要分为风能资源评估与预测，风力发电装备制造技术，风电机组测试、近海风电技术、风电对公共电网的影响等几个方面。

1．        能资源的评估与预测

国外已经对风能资源的测试与评估开发出许多的测试设备和评估软件，在风电场选址，特别是微观选址方面已经开发了商业化软件。

如丹麦RIS国家研究实验室开发的用于风电场微观选址的资源分析工具软件——WASP；美国TureWindSolutions公司开发的MesoMap和Sitewind风能资源评估系统等。

在风电机组布局及电力输配电系统的设计上也开发出了成熟的软件。

国外还对风力机和风电场的短期及长期发电预测作了很多研究，精确度可达90%以上。

2．        风力发电装配制造技术

1）单机容量继续稳步上升

20世纪80年代生产的旧式机组单机容量仅为20KW——60KW。

单机容量增大后的直接好处是能以数目较少的风电机组完成相同的发电量，从而节省土地使用面积。

目前单机容量最大的风电机组是由德国Repower公司生产的，容量为5MW，叶轮直径达130m，安装在120m高的塔架上，预计2010年将开发出10MW的风电机组。

对容量在2MW以上的机组欧洲主要考虑在海上安装。

2）       风轮输出功率控制方式有失速调节和变桨距调节两种

失速控制是在转速不变的条件下，风速超过额定植后，叶片发生失速，将输出功率限制在一定范围内。

失速控制的优点是叶片与轮毂之间没有活动部件，不需要复杂的控制程序，在失速过程中功率波动小；其缺点是风力发电机组的性能的限制，启动风速较高，在风速超过额定值时发电功率有所下降，同时需要叶间刹车装置，机组动态负荷较大。

变桨距调节是沿桨叶的纵轴旋转叶片，控制风轮的能量吸收，保持一定的输出功率，变桨距调节的优点是机组启动性能好，输出功率稳定，机组结构受力小，停机方便安全；缺点是增加了变桨距装置，增加了故障几率，控制程序比较复杂。

两种控制方式各有利弊，各自适应不同的运行环境和运行要求。

从目前市场情况看，采用变桨距调节的风电极组较多。

3）       无齿轮箱系统的市场份额迅速扩大

齿轮传动不仅降低了风电转换效率和产生噪音，更是造成机械故障的主要原因，而且为减少机械磨损需要润滑清洗等定期维护。

采用无齿轮箱的直驱方式虽然提高了电机的设计成本，但却有效的提高了系统的效率及运行可靠性。

在德国2004年所安装的风电机组中，就有40.9%采用了无齿轮箱系统。

3．        风电机组测试技术

德国、丹麦、荷兰、美国、希腊等国家对风电机组的设计和测试技术都做过很多研究，制定了国际标准，建立了认证体系，并都有自己的检测机构，其他国家的产品只有通过其检测才能进入。

我国对风电机组的测试技术做过一定研究，但不系统。

4．        风电与电网

风力发电能够顺利并入一个国或地区电网的电量，主要取决于电力系统对供电波动反应的能力。

变化不定的风力给电网带来的问题，远比怀疑论者估计的低。

很多涉及到现代欧洲电网系统的评估表明，电网系统中风电容量占20%并不存在技术问题。

但是，当大规模的风电并入电网后，风电与电网间的相互影响及相互作用规律还是需要进一步研究。

风电技术发展趋势

随着风电工业的不断发展，风电技术和风电系统也在不断的发展，以满足其自身技术，应对风速变化、成本、环境以及稳定运行等各方面的要求。

其主要趋势包括以下几个方面：

1．        主要发展水平轴风力机

垂直轴的主要优点是全风向、变速装置及发电机可以置于地面,但其主要缺点是轴距过长，风能转换效率不高。

目前主流风力机都采用水平轴设计，其优点是风能转换效率高，传动轴距短。

对大型风电机组来说经济性更好。

其缺点是需要根据风向调节机舱的位置，需要有对风装置。

同时由于变速装置及发电机布置在塔架顶端，增加了塔架的投资和安装维护的难度。

2．        从风轮到发电机的新型驱动方式

目前从风轮到发电机的新型驱动方式主要有三种：

一种是通过齿轮箱多级变速驱动双馈异步电机，简称双馈式，这是目前市场上的主流产品。

第二种是风轮直接驱动多级同步发电机，简称为直驱式。

直驱式风机具有节约投资，减少传动链损失和停机时间，以及维护费用低，可靠性好等优点，在市场上正占有越来越大的份额。

但直驱发电机体积大而笨重。

第三种是单级增速装置加多级发电机技术，简称为混合式。

混合式单级增速装置以提高发电机转速，但速度低于标准发电机所需要的转速，同时配以类似于直驱发电机的多级电机。

该装置介于纯变速装置驱动和直驱之间，旨在融合两者的优点而避免其缺点。

3．        变桨距调节方式迅速取代失速调节

从目前市场情况来看变桨距调节方式能充分克服失速调节的缺陷，得到了迅速的应用。

这点在前面已有了较详细的论述。

除此之外，改善声学特性，改善空气动力学特性，改善轴传动效率，满足高风速或低风速地区以及复杂地形的运行要求等也是风电机组设计的发展趋势。