海上风电机组可靠性问题的思考

王雨娇

（江苏海事职业技术学院，江苏 南京211170）

0 引言

海上风电是节能降耗的关键内容。它有很多优点，海上风况明显好于陆地，渗流较小，空间较大，空气污染和噪声污染小，利于开发设计。但是，海上风电仍存在一些不足。它的前期项目投资很大，在选择实施风电机的基本结构模型，风电机的运输及其中后期维护方面的技术难度较大。在这样的条件下，积极探讨海上风电的技术问题对于海上风力资源的开发，设计和应用具有重要的现实意义。

1 当前海上风电主要技术

1.1 海上风场选址

海上风电厂必须选择合适的开发区域，这将是一项繁重的任务。如果位置选择不正确，很可能导致建设项目失败。然后，在选择静电场存储位置时应考虑的关键要素包括以下几个方面：（1）对建设项目的审查是否已得到有关部门的批准。（2）在基本建设之前，必须注意是否获得水域所有权。（3）在基础建设的情况下，有必要对自然环境进行相关的掌握，包括水深、水域范围、风资源量以及地质条件是否有利。环境标准。（4）考虑到制约环境的因素，有关人员应充分考虑风电厂的可靠性是否会破坏当地的生态环境。

1.2 海上风电机的结构支撑

在这一阶段，水风能发电机的建造有四种主要的结构形式，即：单桩、混凝土受力型、多桩和吸附力型：（1）单桩：一般来说，单桩的结构是在海底下。在20 m至40 m之间的最深处，应根据海床的类型更改深度。通常，桩直径约为40 m至60 m。单桩的结构和制造非常简单。缺点是建设和安装成本较高。（2）混凝土沉箱。它的优点是项目成本相对较低，并且不受海床影响。但是，必须在整个施工过程中事先做好海底准备。另外，它的规格和净重都比较大，施工也很复杂。（3）多层桩基础，其特点是桩径相对较小，但由于多层桩的施工工作经验较少，因此适合海床施工，因此较少用于工作。（4）基本吸附力类型，基本吸附力类型分为悬臂式和多柱沉箱式。吸附沉箱基本上适合软黏土，吸附沉箱的基本安装成本较高。

1.3 海上风机机组

海上风机安装的关键包括两种方法：分体安装和整体安装。分体安装意味着发电机组的关键组件在整个目标水域中按基本→塔式→机房→叶片的顺序组装成一个整体。这种类型的建造方法类似于陆上风电场，并且适用于潮间带。在沿海地区，现阶段运行中的大多数风电场都是以这种方式建造的。整体安装是将发电机组的组件组装成一个整体，然后将其垂直放置在集装箱船上进行运输，然后将其放置到总体目标地址。

2 海上风电机组运行可靠性问题研究

2.1 塔架基础的可靠性

在现阶段，海上风电机基本上分为两类：悬浮式和底部固定式。悬浮式利用海浮力和绳索的固定功能将“风电机”固定在海中；底部固定式使用单桩或多桩直接将塔体与深海连接起来。在现阶段，单桩或三桩结构主要用于近海地区，而悬浮式基础设施则主要用于海底地区。

悬浮式：悬浮式基本上适用于海底区域。在保证风机全部正常运行的条件下，悬浮式基本上可以降低基础建设的基本成本，从而降低了风电产品的成本，但是在极端环境中，例如强风下，其稳定性远远不如前者。因此其基本绳缆的设计和底端平衡重要求较大容量。

底部固定式：相对于悬浮式，它更可靠，更不易受到海浪波纹的影响。由于其底端直接与深海刚性连接，因此不易发生大范围的晃动，这对于确保柴油发电机在塔架上的稳定运行非常有利。另外，对于主轴轴承，负载波动小，这是有利的。这延长了主轴轴承的使用寿命并降低了风电机的应用成本。

对于底部固定式，由于气泡浸没在海中，由于海浪和洋流的长期冲洗作用以及海面的腐蚀作用，气泡很容易散开。如果更严重的话，甚至会导致风电机崩溃。这个问题必须引起重视。建议在风机上安装基本的实时监控设备，然后根据无线发射器将检查数据信号传输到控制室，以便安全维护人员处理和消除风机的基本安全隐患。

2.2 机组的防腐蚀与防潮湿

风电机内部的电气控制系统有很多部件，在运行过程中不允许有过高的湿度。因此，在海上环境湿度高的环境中，防水和防潮似乎非常重要。防止湿气的方法有很多。如今，封闭式机舱被广泛使用，即将风电机的发动机室制成封闭式方法，然后使用空调单元进行散热和隔热。风电机组的内部预制组件。这样可以达到很好的防水实用效果，但是空调机组的运行稳定性相对较高。除了防水以外，耐腐蚀性也很重要。由于空气在水中的相对湿度高，并且在海面上存在多种可溶性盐正离子，因此风电机结构非常容易发生电化学反应。通常，风电机设计方案的中其使用寿命超过20年，因此仍在行驶中的风电机必须具有很强的耐腐蚀性。如今，更常见的方法是在风电机容易腐蚀的地方使用耐腐蚀的原材料，在风电机的外表面上刷防腐涂层，并使用不易腐蚀的高韧性聚合物材料。这对风电机的组合具有防腐蚀作用。

2.3 极端恶劣天气的影响

我国南部的沿海城市在夏季和秋季经常受到强台风和热带风暴的伤害。在北部沿海城市，冬季经常发生低温严寒以及海平面冻结，因此必须考虑极端台风、海啸、冰冻和海冰等极端天气的危害。

首先，在风稳定且台风位置经验较少的地方，应尽可能选择风电场的位置。对于北部地区可能发生海冰的地区，有必要根据过去的气候资料对海冰的厚度和对风电机的危害进行科学研究，然后进行实验模拟，最后进行科学分析。研究开店地点。其次，在设计风电机组时，有必要考虑发生破坏性温度时风电机组的损坏，并制定相应的安全预防措施。

2.4 海上风电机组的防火预案

在连接到电网以在陆地上发电的风电场的运行期间，已经发生了几起风电机组的火灾安全事故。一方面，这表明风电机的电气设备部件在运行期间的稳定性和耐久性仍然不足，并且不能承受风电现场恶劣的工作环境；另一方面，这也表明当前的风速柴油发电机的设计没有考虑到防止火灾的发生，并且没有针对火灾的一套合理的应急计划的设计方案。发电机组的防火安全在发动机舱的一部分中很重要。因此，在设计机舱结构时，应尽量避免在机舱中使用电线和电缆连接（电缆端子通常是导致电缆着火的罪魁祸首），不可避免的电缆接头要用阻燃剂包封。

对于发动机舱中的塑料电气设备，应尽可能将其放置在铁质文件柜中。即使塑料组件着火，也只能在铁制文件柜中点燃，不容易将火灾事故延伸到其他地方。在发动机舱中，可以将经过专业设计的自动灭火系统安装在发动机舱的顶部，该系统带有多个火灾事故传感器和泡沫灭火剂打印机喷嘴。一旦发生火灾，可以打开火警系统，然后可以操作自动灭火系统。该系统迅速喷洒泡沫灭火剂扑灭大火，从而将火灾事故的危害降到最低。

3 结语

在现阶段，我国的风电厂基础建设正在积极推进，不可避免地存在很多专业性和稳定性问题。这种问题不容忽视。一个小问题很可能会导致毁灭性的安全事件。与陆上风电相比，海上风电运行环境更加极端。必须始终在潮湿、寒冷、海上、强风和耐腐蚀的条件下进行调质，并且安全系数和稳定性要求更高。因此，这显然为风机设计计划人员及其风电场选址，工程建设和运营人员提出了大量法规。有必要额外考虑海上风电场在独特环境中的稳定性问题。必须确保风电健康发展，充分考虑未来海上风电场产业化带来的许多问题，从而真正确保在问题发生之前就进行预防，着眼于长期。