风力发电设备安全管理与运行维护

乌云

摘要：风力发电设备是风力发电的基础，必须以安全生产为基础，因为只有确保风力发电厂的电气设备运行安全和稳定才能够更好地推动其可持续发展。基于此，本文对风力发电设备安全运行现状、风力发电设备安全运行影响因素以及风力发电设备安全管理与运行维护的措施进行了分析。

关键词：风力发电设备;安全管理;运行维护

目前能源需求的紧张现象越来越明显，所以，在世界范围内对新型能源探索和研究日益增多，旨在替代传统能源，缓解当前能源紧张的情况。其中，我国是风力能源的大国，目前，对于风力能源的研究与转化工作已经在积极开展，风力发电事业的发展迅猛，所以，将风力能源作为新型能源，已逐渐成为缓解能源紧张的关键途径之一。

1 风力发电设备安全运行现状

因风力发电环境多处于高原地区和沿海地区，其气候特征和地理特点对风力发电设备安全运行的影响不可忽视。此外，风力发电基站为单一离散式、全线集控方式。风力发电设备安全管理和运行维护需克服复杂的地理位置、多变的气候环境，这对风力发电设备和运行维护人员都是极大的考验。风力发电设备的工作原理为，风轮将风能转化为机械能，再由主轴、齿轮箱等传动系统与发电机组连接，发电机组在机械能驱动下输出电能。设备包括叶片、风轮、传动装置、对风装置、发电机组、塔架以及高低压控制柜等。极易出现问题的设备多与使用地理环境和气候有极大关联。例如，高原地区进入十月后多为风雪天气，叶片和风轮存在冰冻现象，导致发电机组停机或不规律运转，无法保证电能质量，也会影响设备的使用寿命。风力发电设备管理运行维护工作执行者和设备安全管理和运行维护人员，因知识储备和技能水平限制，使得各类制度不够全面。维护人员不能严格遵守规定进行操作，且不够重视风力发电设备的管理和维护，缺乏对复杂工作环境的工作信心和积极性。特别在暴风雪环境下，风力发电设备需要及时维修时，人员不敢承担维修工作，致使风力发电设备吊线而影响发电质量。

2 风力发电设备安全运行影响因素分析

2.1 运行环境恶劣

在风力发电机组运行的过程中由于设备长期处于野外露天的环境，其工作环境非常得恶劣。同时风力资源并不是人为能够控制的，因此在一些极端恶劣的天气情况下，就会遇到机组承载超负荷的情况。风力发电机组的运行安全随时可能会受到周围环境的影响，为了确保发电机组的质量，就需要加强对发电机组的科学实验分析。通过对发电机组材料的耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能进行合理的分析，检测之后保证发电机组的使用寿命以及使用安全。

2.2 振动故障

振动故障是风力发电机常见故障之一，造成风力发电机异常振动的原因主要有3个。第一，风力发电机生产厂家资质不过关，品控存在问题。在前期生产设计阶段以及后期出厂品控阶段，没有严格把控设计以及品控两大关，导致投入市场的风力发电机存在质量问题。使得风力发电机投用后部分部件出现磨损，最终出现异常振动。第二，风力发电机运维工作不到位，缺乏严谨的运维工作标准。运维工作人员维护能力不足，在维护工作中不能全面有效发现故障问题，维修工作操作不规范等。第三，风力发电机长期使用后，没有定期更换构件、零件，造成磨损。

3 风力发电设备安全管理与运行维护的措施

3.1 风力发电机运行维护

风电机组是各風电基地站最核心的机电设备。它的性能和运行维护直接影响到风力发电的电能质量和经济效益。一般情况下，通过定期维护和日常维护，查找故障，消除安全隐患，降低故障发生率，提高在线安全运行时间，保证风电机组的工作效率和发电质量。

风电机组常见故障有：传动部件间严重卡阻或摩擦;长期运行固定螺栓紧固松动或螺栓剪切不均匀;液压系统泄漏;各种传感器损坏或电动执行机构不灵敏等。

风电机组的安全管理和运行维护主要集中在定期维护和故障排除上。其中，传动部件间的润滑和卡涩、固定螺钉的紧固检查、功能验证、液压系统检查、传感器和电动执行机构等均包含在定期维护中。定期维修不应流于形式。对风机各部件进行认真检查和判断，发现问题及时更换或修理。故障应急维修是指在风机运行出现故障时，及时进行现场故障排除。首先，观察故障表现，如电机抖动、液压损失等，迅速初步确定故障原因，停机检修，及时更换损坏部件，及时检查和纠正电路接线短路或接线端子松动或电控系统受环境影响的情况。为了快速更换零部件，易损易耗件应存放在风力发电基地站或由维修人员携带。检修工作结束后，应及时记录故障点和解决方法，清理检修现场，确保设备完好率，为下次类似故障提供快速可靠的解决方案。

3.2 接地线安装

在安装电气设备的过程中，接地线的主要目的就是可以避免设备维修工作人员在断电操作中出现安全事故。因此，最关键的就是把接地线安置于设备有可能来电或者是可能外泄的位置。另外，在开展接地线安装与拆卸操作的过程中，需要重视接地端链接与操作顺序，应该在安装过程中首先装设接地端，而在拆装的时候则需要对导体端进行操作，一定要根据以上顺序进行，否则就会导致严重的后果。与此同时，安装时不应该走错间隔，这样就能够避免误碰隔离情况的发生。但是，值得注意的是，需要在关键场所悬挂标识牌，否则会出现严重的安全问题。详细地讲，就是要在停电设备表面标志出安全距离，并且设立临时遮拦屏障，并明确其与带电设备距离的最小安全数值。

3.3 变频器运行维护

变频器作为风力发电设备中的电控设备，应用原理为：当风轮转速低于设定值时，变频器从电网交流电变成直流电存储到基站电容，再转变成交流电送至发动机转子;反之，亦然。它的应用优势是可变桨调节，优化电能。常见变频器故障包括过电流故障、过载故障、过压故障以及温度故障等，但因变频器种类和形式较多，其故障代码不一，解决措施不一。维修人员若掌握不熟悉，将导致变频器故障排除时间长，影响风力发电机组的运行质量。以温度故障排查为例，当风力发电机并网出现冷却风扇不工作、冷却循环泵不打压、有对应的故障代码时，可判定是因变频器温度过高导致设备停机。解决措施：（1）排查冷却风扇风叶是否损坏和电机电源是否有欠压现象;（2）检查冷却循环泵电机及其密封性。一般冷却液散热片损坏，冷却电机无电源输入，或电机内损坏情况较多。排查故障原因后，及时更换新的散热片或电机，同时对供电电源做冗余处理。

3.4 建立健全电气设备运行管理制度

在风力发电厂中需要积极地建立健全与安全生产相关的规章和制度，进而为其高效运行提供有力保障。因此，风力发电厂需要积极地开展制度建设的工作，对各操作规程予以详细的规定，保证工作人员能够有据可查。而在规章制度的约束之下，所有的工作人员都能够按照操作步骤来开展工作，确保所有电气设备金属外壳接地，具备完整保护装置等等。而对于较高的电气设施，则应该安装避雷装置，一旦出现电力故障，应该停电再对其进行修理，尽可能地缩小停电的范围。

4 结束语

综上所述，我国风电起步晚，技术发展速度快，行业缺乏相关标准，这势必给运维带来一定压力，随着我国风电装机数量超过十万台，运行规模的增长，未提高风力发电设备运行水平还需要做好日常维护、风险排查、检修管理等工作。

参考文献：

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