浅谈风力发电机组的检修策略

能一　源　浅谈风力发电机组的检修箍略　廖燕坂　林海珊２　（１福建省福能风力发电有限公司　２福建省莆田电业局电力调控中心　福建莆田　３６００００）　摘要　已投产的风电场应制定合理的维修方案，以提高设备可利用率、降低维修成本、延长设备寿命、保证安全生产。　关键词　风力发电机组检修　中图分类号：ＴＫ８３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—９０６４（２０１３）０１—０７０—０２　机组的整个寿命期内往往都呈现此特点　根据风电场的生产特点及风力发电机组故障特点．合理　的维检策略是将各种检修方式优化组合．．针对不同时期故障　在国家政策的扶持下．近几年风力发电呈爆发式增长　国内很多风力发电机组为抢占市场．在未能保证质量的情况　下就大规模推向市场．且由于大打价格战厂商利润率偏低．　只能通过降低零部件采购价来保证不亏本．从而使部件质量　难以保证，造成风力发电机组可利用率偏低，维检成本偏高。　有些机组已超过合同约定的质保期多时还无法通过验收．部　分机组存在重大安全隐患　所以对已投产的风电场来说．当　特点和工作环境采取不同的维检策略　３风力发电机组的维修策略　风力发电机组的维修方式可分为４种：故障检修、改进　性检修、预防性检修、状态检修，４种方式各有特点及适用场　所及适用时期　下面就４种方式展开讨论：　务之急就是制定合理的维修方案．以提高设备可利用率、降　低维修成本、延长设备寿命、保证安全生产　（１）故障检修。所谓的故障检修就是等设备发生故障后　再进行维修　这种维修方式往往检修时间长．维修ｒｒ作量大．　ｌ风电场的生产特点　大多数风电场只有半年处在盛风期．盛风期的发电量可　达全年的７５％以上．而在无风期．则无电可发　所以提高盛风　期的风力发电机组可利用率对风电场的收益至关重要　风电场投产后．主要成本是折旧费用、银行利息、人工成　本、维检费用．．折旧费用、银行利息主要决定于投资，投产后　可调节的空间很小．可见．风力发电场生产管理的核心是提　更换部件多．维修费用高．且易造成事故扩大．故这种维修方　式往往只用于灾害性的事故，如各种驱动模块、通讯模块、功　率元件、ＰＬＣ、ＩＧＢＴ等关键部件损毁时的维修　（２）改进性检修。改进性检修就是对设备先天性缺陷或　频发故障进行维修。一般设备投运不久，设计存存的缺陷、部　件协涮性不足的问题都将暴露．有些部件未经长期验证就大　面积推广．造成部件故障率偏高．这时应考虑采取改进性维　修．从源头上解决故障率高的问题　．　（３）预防性检修　预防性检修就是按事先制定的周期．定　期更换设备部件或对设备进行局部调整、紧同．这种维修方　式主要是为了定期将风力发电机组各部件的状态调整到标　称状态　预防性检修的核心就是要找到导致机器重复性故障　高设备可利用率、降低人工及维检费用　２风力发电机组的故障特点　同一风电场，同型号风力发电机组１年中出现的常见故　障种类一般不会超过２０种．且７０％的故障是由不超过２０种　部件损坏引起的　风力发电机组部件的电器部件损坏很少会　引起从属损坏．会引起从属损坏的往往是机械部件　出于安　全考虑．通常在负荷率较低时才能进行登机巡检．且部分风　力发电机组厂家要求风力发电机组处在停机状态人员才能　登机．所以风力发电机组大部分机械部件运行状态的劣化．　特别是主传动系统上的大部件运行状态的劣化．无法通过巡　或生产损失的根本原因．并加以消除　单台风力发电机组部件多达上千种．整机虽是按２０ａ的　使用寿命设计．但并不是所有部件的寿命都能达到２０ａ。如，　偏航电机、变桨电机采用含油免维护轴承．一般寿命在５ａ左　右：电动变桨机组的紧急变桨蓄电池寿命一般只有２ａ左右：　检被发现．只能凭借振动频谱分析或油脂化验结果才能被发　现．且主传动系统的部件损坏往往还会造成与之相关的其他　部件损坏．修复时间长造成较大损失　１个风电场少则十几台风力发电机组．多则几百台．这　些风力发电机组的故障发生往往较为集中　风力发电机组部　机组上使用ＵＰＳ内的蓄电池寿命一般只有５ａ左右：变频器　内的电解电容寿命一般７ａ左右：风力发电机组上的橡胶元　件，如联轴器、减振阻尼元件、机械限位开关护套、液压系统　密封圈等．由于实际运行过程中温度、油污等　素的影响，也　件损坏在某一时期常呈现同类化，即：往往同一风场同一型　号风力发电机组在某一时期会集中出现同类故障．而另一时　期则可能集『ｆ１　现其他类别故障　往往达不到设计寿命　部件寿命不同．造成同－－￣Ｌ　Ｊｘ【电机组　在某一部件寿命末期．会呈现因该部件损坏引起的故障率小　高峰．这也是风力发电机组的故障率呈现是多个典型浴韪曲　线组合的原因　根据机组故障率的这个特点．可以得出结论：　在理论上．如果在机组某一部件寿命期未进行主动检修或更　换．可有效地降低故障率　但如何判断诸多部件寿命期将结　束存在困难　风力发电机组的大部分部件在机舱　，作业空间小，登　风力发电机组的故障率呈现多个典型浴盘曲线组合的　特点　即：刚投产的风力发电机组故障率较高，投产近半年后　故障率大大降低．保持低故障率一段时间后因某一部件的损　坏又引起故障率急剧上升，维修后故障率又大大降低，保持　一段时间后又会冈另一部件损坏呈现高故障率。在风力发电　作者简介：廖燕坂，福建省福能风力发电有限公司生技部经理，机电助理工程师，１９９５年毕业于福建省冶金工，３ｋ学校机电技术及应用专业　２０１３．Ｎｏ．１　能臻　唬　机困难。且风力发电机是集多学科、多技术于一体的复杂设　趋势．从而判断润滑对象的润滑是否良好．是否有失效趋势　备，同时，风力发电机组发生故障往往是在风速较大时，此时　机舱温度高、晃动大．环境恶劣　所以检修人员发现并解决风　力发电机组故障的能力存在较大困难　所以应通过对风力发　对于齿轮箱油润滑油哪怕已进行了在线监测．也应对其进行　定期化验　目前很多风力发电机组厂家的维护手册里要求齿　轮箱润滑油定期更换．但有些风电场地形复杂．同一风电场　风力发电机组因为部署位置不同．各系统工作强度千差万　别　有些风电场因可布置风力发电机组的位置有限．只好将　部分风力发电机组部署在低谷或背风地带．造成同一风电场　不同风力发电机组发电量相差５０％．发电量高的风力发电机　组主传动系统工作强度远大于发电量少的风力发电机组：有　些风力发电机组所有方向湍流不大于０．１５．有些风力发电机　组某一方向湍流甚至可达０．２５以上．不同的湍流条件下风　电机组所有故障信息进行整理统计．结合其他行业、其他风　电场的经验数据．经过科学分析．摸索出各部件可能的损坏　周期．从而确定其使用年限　并在使用年限结束前的弱风期　结合定维工作进行更换　对于部件体积不大．但损坏了可能引起其它从属损坏．　或损坏了修复周期较长的部件．应定期在弱风期进行拆换．　并将拆下来的部件进行保养．保养后的部件再去拆换未保养　的部件。对于象叶片、塔筒这种部件，应定期检查，修补。一般　力发电机组工作强度也不一样　因此没有针对性的定期更换　叶片每２ａ就应进行１次彻底检查、修补．塔筒根据外表锈蚀　并不科学。因此齿轮箱润滑油是否需更换：应根据润滑油各　情况进行修补　项理化指标的变化趋势决定．而不是能按固定周期进行更　总之．在进行预防性维修时。必须科学制定维修计划．避　换：内视镜检查主要用于在油品分析和振动检测分析初步判　免过度维修或维修范围扩大．以获得最佳效益。　断齿轮箱存在异常的情况下进行齿轮箱内部检查　检查风力　（４）设备状态检修　设备状态检修就是在设备状态评价　发电机组齿轮箱齿面是否有腐蚀、压痕、凹坑、点蚀、断齿等　的基础上。根据设备的日常监测、状态监测和诊断提供的信　缺陷。　息。来判断设备的劣化程度，有计划地进行适当的维修。状态　对于３大轴承、变桨减速器及偏航减速器，主要采用定　检修需要多种辅助手段．在风力发电机组上实行状态检修的　期化验润滑油的方式来判断其润滑是否良好、是否存在异常　主要辅助手段有振动在线监测、油品在线监测及定期化验、　磨损或损伤、是否有失效趋势等．并根据化验结果采取相应　内视镜检查、热成像检查等。机组状态维修应该是设备维修　措施．如．进行拆换维护等。　方式中效率最高的一种方式　采用状态维修可以及时掌握故　对于电气设备．特别是风力发电机组上的发电机、变压　障隐患并及时消除．从而提高机组完好率和利用率，提高机　器、电动机、接触器、电缆头、二次线端子等，可用红外成像仪　组维修工作质量和节省各种费用．提高总体效益。风力发电　定期检查是否存在异常发热现象　对于机械传动系统．红外　机组的大部件。如齿轮箱、发电机、主轴承等造价高，故障率　成像检查可以发现设备的异常磨损或异常破磨　但在进行红　低．一般风电场不会备此类备件．这些设备损坏会造成较大　外成像检查时应注意风速不能超过《风电场安全规程》所规　电量损失　状态监测可以提前预知相关部件可能将损坏．从　定的允许登机风速　而提前准备相关备件及专用工器具．并在弱风期提前进行更　４制定检修策略需考虑的几个问题　换．从而减少电量损失　但状态检修是建立在诊断状态的基　不同电场的风向变化频率、环境温度、湿度、污秽等级、　础上的．诊断手段作为一种新技术．它本身还处于不断发展　空气腐蚀性、湍流等都有较大区别。不同的工作环境，部件的　和完善之中．并不是机组所有系统都可以用设备诊断技术进　寿命．系统的协调性等显然是不一样的　因此制定检修策略　行维修．且状态检测投入较大　时应考虑到不同的使用环境．同一型号风力发电机组的故障　综合考虑风力发电机组的故障特点、部件损坏可能造成　特点不同　同一风电场风力发电机组因为部署位置不同．各　的后果、目前状态检测的造价及技术水平，笔者认为风力发　系统工作强度干差万别　因此制定风力发电机组的维修策略　电机组的主传动系统、３大轴承、变桨减速器、偏航减速器可　应考虑下列因素：①到同一风电场，不同风力发电机组；②不　用状态检修方式进行检修　同厂家生产的风力发电机组结构差异较大：③同一生产商生　对于主传动系统，可采用振动在线监测、油脂监测、内视　产的不同型号风力发电机组结构及配置也有较大区别．这些　镜复核检查的组合　振动是回转机械运转时的重要特性．利　都会造成不同的故障特点　用数据采集器对机械设备运行状态的振动信息进行采集．然　通过以上分析可见．风力发电机组合理的检修策略应是　后通过振动频谱分析．可以快速、准确地诊断出风力发电机　预防性检修为主，状态检修为辅．被动检修作为临时措施，以　组主要转动部件不对中、轴弯曲、机械松动、轴承损坏、齿轮　改进性检修为补充　同时．因为风力发电机组的故障率与使　损坏、润滑不良等故障：油品监测有在线监测、定期化验２　用环境、人员素质、维护保养等因素密切相关，所以需要进行　种　在线监测主要应用在对齿轮箱润滑油的监测．对齿轮箱　大量的统计与分析工作．才能较为科学合理地确定制定出维　润滑系统和齿轮箱运行工况实时监测和分析．为齿轮箱维护　修策略　保养提供可靠的依据．同时也能对故障进行诊断或预判断．　参考文献　从而提前采取处理措施．避免造成更大经济损失或发生事　１　郭俊峰．浅谈如何降低设备故障率减少维修成本．　故：定期化验主要是为了通过化验油脂内各项化学指标变化　２　ＤＬ７９６—２００１《风电场安全规程》　２ｏ１３．ＮＯ．１