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新闻资讯
 
风力发电机机组的运行维护技术
已阅:179  2017-5-24
 
风能是现代社会中最具有竞争力和发展前景的一种可再生能源,将风能用于发电即风力发电是目前在我国能源供应中发挥重要作用的一项新技术。研究风力发电技术对我国大型风力风电机组国产化减少国外机组引进及推动我国风力发电事业的不断发展有着重要意义。
  风力发电的基本原理,风能具有一定的动能,通过风轮机将风能转化为机械能,拖动发电机发电。风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转,再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电的。依据目前的风车技术,大约3m/s的微风速度便可以开始发电。发电的原理非常简单,空气流动的动能作用在叶轮上,将动能转换成机械能,从而推动叶片旋转,带动发电机发出电来。
  风力发电的特点
  (1)可再生的清洁能源
  (2)建设周期相对短
  (3)装机容量规模灵活
  (4)可靠性能高
  (5)造价低廉
  (6)运行维护
  (7)实际占地面积小
  (8)单机容量小
  风力发电机的分类,按其容量分可分为:小型(10kw以下)、中型(10—100kw)和大型(100kw以上)风力发电机组。按主轴与地面相对位置分为:水平轴和垂直轴风力发电机组。水平轴风力发电机是目前世界各国风力发电机最为成功的一种形式,主要优点是风轮可以架设到离地面比较高的地方,从而减少了由于地面风向风、速扰动对风轮动态特性的影响。在本文中以后不做特殊说明时所指的风力发电机组即为大中型的水平轴风力发电机组。
  (1)风机机舱
  机舱是风力发电机组的关键设备,包括齿轮箱、发电机、控制设备等。
  (2)风轮轮毂
  叶片安装在风机轮毂上称作风轮,它包括叶片、轮毂、主传动轴、变桨电机等。风力发电机组里最关键的部件之一是叶片,大部分转子叶片用玻璃纤维强化塑料(GRP)制造。低速轴是将转子轴心与齿轮箱连接在一起,由于承受的工作扭矩较大,其转速一小于50r/min,由40Cr或其它高强度合金钢制做而成。
  (3)风机增速器
  风机增速器就是齿轮箱,是风力发电机组的关键部件之一。
  (4)风机联轴器
  齿轮箱与发电机之间是用联轴器相连接的,通常把联轴器与制动器设计在一起。
  (5)风机制动器刹车装置
  制动器是使风力发电机停止转动的装置,也称刹车制动装置。
  (6)风机的发电机
  风力发电机组中最关键的部件之一是发电机,它的性能好坏直接影响整机效率和可靠性。
  (7)塔筒塔架
  风电机组塔筒塔架是支撑风力发电机组的支架。
  (8)调速装置机构
  风机的转速会随风速的变化而变化。为了使风机轮运转正常平稳所需要额定转速下的装置称为调速装置系统,调速装置只在额定风速以上时调速工作。
  (9)风机调向(偏航)装置
  调向偏航装置是使风轮正常运转时一直对准风向迎风的装置。
  (10)风力发电机组的微机控制系统
  微机控制系统属于离散型控制,按设计程序给出各种指令实现自动启动、运行中机组故障的自动停机、过振动停机等的自动控制。自我故障诊断及微机终端故障输出需维修的故障,风电场的机组群可以实现光纤联网管理、出现故障的风机会在变电站控制电脑总站的微机终端和显示器上读出、调出程序和修改程序等,现代风力发电机实现了现场无人职守的自动控制。
  (11)风机电缆扭缆计数器
  风电机沿一个方向偏转太长时间时,电缆将越来越扭曲,导致电缆扭断或出现其他故障。因此风力发电机配备有电缆扭曲计数器,并有自动报警装置和自动解缆装置。
下面就风机的运行维护工作做一下探讨。
  一、风机运行
  风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器计算机进行控制,由多个CPU并列运行,并且通过光纤通信线路与计算机相连,可进行远程控制维护,所以风机的运行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.风机的远程操作故障排除
  风电机的大部分故障可以进行远程复位控制和风机自动复位控制。风机的运行稳定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、低等,这些故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性,还有温度的限定值也可自动复位,
  2.风机运行数据统计分析
  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,对风电场运行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。
  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。发电量统计报表,是运行工作和维护工作的重要内容之一,功率曲线数据统计与分析结果,对风机提高出力和可利用率上提供实践依据。通过对风况数据的统计和分析,掌握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,减少对风资源的浪费。
  3.风机常见故障原因分析
  通过对风机的故障深入的分析,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。
  二、风机维护
  风力发电机是集电气工程、机械、空气动力学等各学科一体的综合科技产品,各部分紧密联系,息息相关。风机维护大致可分为定期检修和日常维护两种方式。
  1.定期维护检修
  定期检修维护工作的主要内容有:风机所有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油脂和各项功能测试自检。定期维护可以让设备保持最佳期的运行状态,并延长风机的使用寿命。
  风机运行中时,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。润滑系统有稀油润滑(或称矿物油润滑)和干油润滑(或称润滑脂润滑)两种方式。风力发电机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式,维护方法是补加和采样化验法,这些部件由于运行温度较高,极易变质,导致轴承磨损。
  2.风机日常维护检修
  风机在运行中,经常会出现一些故障必须到现场去处理,有时候我们就可顺便进行一下常规的维护工作。首先要仔细检查风机内部的安全平台和梯子是否牢固,升降机是否工作正常,塔筒里的照明是否良好,液压站的表计压力是否正常液压油及齿轮箱油位是否在正常位置,转动部件与旋转部件之间有无磨损,齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置及运转声音等。第二是听,听一下控制柜里是否有放电的声音或异常声音,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,听齿轮箱有无异响,听刹车闸盘与闸垫之间有无异响,听发电机的工作声音和轴承有无异响,听叶片的切风声音是否正常。第三,工作后要清理干净工作现场,便于今后工作中观察有无泄漏。
  虽然上述的常规维护检修项目并不是很完全,我们只要每次都能做到认真、仔细,一定能提前预防,尽早发现及时处理,防止出现故障隐患,提高设备的使用完好率和可利用率。
  要想真正做到运行维护好风力发电机组,平时还要对风力发电机组相关理论知识进行深入地研究和学习总结,认真做好各种维护记录并存档,对各类风机的多发性,重复性故障进行深入细致研究分析,并力求对其做出有效预防,减少损失。只有早发现、早处理、尽快维护检修,防患于未然,才是我们运行维护的最高境界。
 
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