风电机组的日常检修维护与故障处理浅析

郭锐

（新疆龙源风力发电有限公司，新疆 乌鲁木齐 830054）

前言：自2019 年开始，百万千瓦级风电场陆续开建，陆上风进入4.0 时代。风电场的日常维护工作和检修工作便显得愈发重要。只有对风电机组进行了深度的维护和检修，才能够使工作人员掌握风电场的运行状况，了解到机组中各个零部件的运行时存在的问题。从而拟定出相对完善的机组维护计划。本文分析了风电场机组的一些常见故障和诊断方法，并且针对常见故障提出了一定的处理策略。

一、风电机组的常见故障及其诊断方法

（一）主控系统故障

在风电机组的日常维护工作中，工作人员需要将风电机组的一些常见故障进行分类、分析和比较，并且通过对故障的诊断工作来判断其出现故障的原因，再执行修复。并且需要最大限度上地减少发生安全事故的可能性，以此来取得减少机组维护成本的作用[1]。主控系统是风电机组内部最为重要的系统，一旦发生故障会导致严重后果，轻则报出故障重则引起机组不安全事件的发生，作用在对风电机组做日常巡查的时候需要着重检查风电机组的主控系统。目前较为常见的主控系统多为PLC模块化设计，并且采用背板总线的连接方式。这类电子器件的常见故障分为内部故障和外部故障。当工作人员发现主系统出现内部故障之后，可以采取刷新相关程序或者直接更换相关软件的方法来对其进行处理。对于外部故障，则可以观察监控中的报警代码，进行快速定位故障点并且完成处理。

（二）齿轮箱常见故障

齿轮箱存在于机舱内部，用于将主轴输出的低转速高扭矩转化为高转速低扭矩输入至发电机。由于齿轮箱自身的组成结构和受力结构往往较为复杂，当风电机组处于不同的运行模式的时候，则较为容易产生失效情况，导致齿轮箱的正常使用受到影响。所以对齿轮箱中经常出现的故障情况进行分析可以看出，该位置的故障情况主要分为齿轮故障和轴承故障两种形式。需要工作人员在进行故障处理及修复时结合现场实际情况来进行处理。由于箱体轴承在整个风电机组系统运行中起到了重要作用，所以一旦发生故障就会导致较为严重的后果，对齿轮箱造成巨大破坏乃至于影响机组整体安全。所以需要在齿轮箱正常工作的时候以振动监测的方法来对齿轮箱的运行情况进行监测，一旦发现系统中存在问题需要及时进行处理。除此之外，也要加强日常检测工作。在检测齿轮箱是否能正常工作的同时工作人员还需要对齿轮箱润滑管路等零件进行密闭性检查，一旦发现漏油的情况则需要及时处理。在完成检测工作之外，还要对其进行日常保养。

（三）变桨系统常见故障

变桨系统也是风力发电机中的一个重要系统，它根据风速的大小控制调节风力发电机的桨矩角，从而最大限度地使风力机工作在最佳功率状态。并且变桨系统的存在也能够起到保护风力发电机组安全性的重要作用，例如在一些极端天气中，主控系统可以命令风力发电机通过收桨减少对风功率吸收，以此来保障风电机能够安全运行。所以一旦风力发电机的变桨系统出现故障，则会造成风力发电机无法正常运行。由于变桨系统其内部结构较为复杂，有较多的零件，所以故障率也较高。需要工作人员在完成日常维护工作的时候仔细检查，一旦发现故障及隐患情况则需要进行及时处理。变桨系统的故障主要分为两种情况，第一种是电气故障[2]。在进行维护的时候需要对风力发电机系统进行测试，如手动变桨测试、急停收桨测试等。第二种主要故障为机械故障，即风力发电机系统内部的机械结构出现了故障。工作人员在进行维护检查的时候需要对内部零件进行着重检查，从而最大程度上地避免风力发电机的变桨系统出现故障，保护风电机组的日常运行安全。

（四）发电机常见故障

发电机属于风力发电机组内部的核心组件，主要作用就是机械能转化为电能，实现风力发电，持续向电力系统输送电力。近年来，我国风力发电系统快速发展，常见发电机的尺寸不断扩大，其容量也在不断提升，大容量的风力发电机组会对发电机的正常使用、维护提出更高的要求，需要工作人员在完成日常的维护和检修工作时着重对发电机进行保养，以减少其发生故障的概率。发电机系统在运行时往往会由于不同工况环境和电磁条件的影响而发生故障，工作人员在进行检修时需要根据具体原因具体分析，选择最合适的检修方法来对发电机进行检修工作。常见的几种故障类型为发电机震动过大、轴承过热、绝缘损坏等。一般来说，在对发电机系统进行诊断的时候，需要根据当前发电机出现的故障特征，从电流信号和输出功率、温度等角度来完成分析的任务，以此来较为科学地完成发电机的故障诊断内容。在判明了发电机系统的具体故障情况之后，工作人员需要采取有效方法来及时进行修理。除此之外，还需要定期做好维护工作，从而延长发电机使用寿命。

（五）叶片常见故障处理方法

叶片是风力发电系统吸收风能，并且将其转化为机械能的一种主要部件。我国的风力发电机叶片常用材料为玻璃纤维增强的复合材料，具有强度较高且成本较低的优点。但是由于风力发电系统的叶片长期在复杂力学和环境下运行，并且不同的天气状况也会导致叶片被腐蚀，长此以往会导致风力发电系统中的叶片出现疲劳裂纹、甚至折断的情况。随着我国风力发电系统的应用面积不断扩大，叶片规格也在不断提升，一旦在系统运行中发生叶片断裂的情况，会对整个风力发电系统造成极为严重的伤害，威胁到风电机组的安全。所以工作人员在完成日常维护与巡查的工作时需要注意观察叶片状况，一旦发现叶片出现异常需要进行处理。一般常见的几种检测方法有目视检查、内窥机器人检查、无人机检查和超声检查。目视检查和无人机较为常见，通过表面检查和吊篮上对叶片使用专用工具敲击检查能够较为直观地发现叶片内部以及表面的故障，能够较为方便和快捷地发现风力发电机组叶片中存在的缺陷和问题，从而及时处理，最大限度上地保障设备的可靠性和安全性。

二、风电机组日常检修和故障处理的方法

（一）选择合理检修方式

检修方式的选择能够对风电机组故障情况的处理效率产生至关重要的影响，所以检修人员在发现风电机组存在运行故障的时候需要结合具体情况，选择合理的检修方式。在进行检修之前，工作人员可以按照常见故障类型对风电机组内部可能产生的故障种类进行分类，如早期故障、意外故障和损失故障三种、而对于维修方式上的差别，还可以将诊断方式进行区分，即日常检修、定期维护和故障后的检修。据研究调查结果可得，在风力发电机系统的前期运行阶段，是整个风电机系统故障最高发的时期。所以为了能够减少风电机组发生早期故障的几率，需要由检修维护人员在投运早期加强日常检修工作，尽早发现风力发电机组存在的安全隐患问题，并且对其进行处理[3]。在风力发电机的运行较为稳定之后，工作人员需要结合对当前风场的特点进行分析，并且根据风场的具体特征来建立起日常维修点，定期对其进行维护和检修的工作，以此来消除可能会发生的安全隐患。在风电场投入五年后，需要更换一些内部零件，降低其发生故障的可能性。

（二）有针对性地完成故障处理工作

各类风电机组运行的过程中会由于型号不同和内部的零件不同而出现不同种类的故障，所以在进行维修工作时也需要针对不同种类和类型的风机制定有针对性的维修策略，以此来让维修工作的效果达到最大化。当风机功率曲线出现不达标的情况时，工作人员需要从当前机组叶片对零、风向标进行对比，从机组中的机械部件来入手进行检查工作，对机组内部算法程序等部分进行检测。并且由于地方海拔不同也会影响到机组的性能，所以需要工作人员在进行检查的时候考虑到海拔等方面的影响，使检查工作能够较为科学和合理。除此之外，当一个地区的风力发电机组长期出现各种故障情况时，工作人员除了需要考虑到备件质量之外，还需要对整套机组进行技术改造，以改变当前部件设计的方法来进一步完成故障的维修工作，以此来提升风电机组维修效率和机组的工作性能。在整个维修工作和技术改造的工作中，需要由工作人员结合实际情况，加强管理措施，改善设备性能和提高维修技术，从而延长风力发电机组使用寿命。

（三）风电机组日常维护内容

如前文中所述，由于风力发电机组往往安装在气候较为恶劣的区域，所以在风电机组的运行中极容易发生故障和损坏的情况，并且由于一旦没有及时发现风力机组中存在的安全隐患问题，往往会导致更加严重的后果。所以在对风力发电机组进行巡检和维护时针对隐患问题应当遵循“预防为主，计划检修”的原则，定期维护风电机组时，检修人员需要检查以下内容：电气设备的运行情况（无发热，变形，击穿等），机械部件及连接螺栓是否正常，叶片有无异常，各项压力是否正常，润滑系统有无渗漏、润滑失效或润滑油脂不足和变质的情况。其次，在定期检修时应对润滑油脂按规定定期更换和清理，对螺栓按规定力矩值进行紧固，检查机组无影响安全运行的情况、无可燃易燃物等。最后，工作人员还需要检查风机不同部件之间的连接配合情况，以确保风机能够正常运行。

（四）对易损部件做好记录

风电机组中的一些部件会随着风机使用寿命的增加而不断被磨损，如果不进行及时处理或者更换会导致安全隐患问题的发生。所以在风机运行的过程中，检修人员需要记录下风机内部经常损坏的零件类型，如该零件对应的机组型号和零件名称等，同时在采购时一些易损零件应当进行一定比例的储备。在后续检修工作时，检修人员可以对易损部件进行着重检查，一旦发现损坏和消耗可以较为快速地完成零件更换的任务，从而最大限度上地保障风机运行安全。并且这种做法也能够帮助检修人员迅速地解决问题，极大程度上地提高了工作效率，以此来避免因机组长时间故障停运，而导致的发电量受到影响的问题。

（五）分析好故障原因

风电机组的故障原因较为复杂，会随着风电机组的使用年限和生产厂家和工艺等多种因素而发生改变，所以在工作人员分析风电机组故障时需要结合该风电机组的实际情况来进行具体分析，从而高效地分析出风电机组发生故障的实际原因，并且完成处理任务[4]。为了能够让检修人员高效分析出风电机组的故障原因，需要对其展开培训工作，通过对检修人员进行定期的培训，能够使其在培训中掌握风电机组的常见故障发生的原因以及常见故障发生的处理方法，从而在现场维护时能够以较快的速度来找出故障原因并且对其进行处理，以此来提高检修人员的工作效率和技术水平，使检修人员能够以最快的速度来完成维护和检修工作，排除风电机组中存在的安全隐患，维护风力发电机组的安全，使其长期保持在最优工作状态。

结论：综上所述，随着风电行业的日益成熟发展。为了能够实现风电场的日常检修和维护切实可靠的起到作用，以此来保障风电场安全高效的运营，就需要做好精细化的检修工作，对主控、变桨、变流器等设备设计出专门的检修方案，并且针对不同风电机组的特点需要设计出具有针对性的维护和检修方案。当风电机组出现故障的时候能够及时、迅速、高效、高质量的进行处理，以此来全方位的保障风力发电机组的安全稳定运行。