第三章機組運行與維護1.機組運行

風電機組通電自檢后進入待機狀態,在一定的風速驅動下起動,發電功率隨著風速的升高而增加,在額定風速下達到滿負荷,并在超過額定風速后保持額定功率輸出。包括自動運行狀態、受控運行狀態和手動操作。機組運行由風電機組控制系統根據風況和電網狀況,對機組發出通電自檢、待機、起動、并網發電,以及暫停或停機指令。自動運行狀態

當風電機組通電或完成復位操作后,機組控制系統起動,開始自檢程序,對各部件狀態位、傳感器、開關、繼電器等進行檢査,此時液壓系統、變槳系統、偏航系統開始工作。通電自檢葉片槳距角保持在90°

風電機組通電自檢后未發現故障,顯示系統狀態正常。待機

此時若風速低于起動風速,機組處于待機狀態,槳距角度保持0°或葉尖制動在正常運行位置。外界風速達到切入風速(2~4m/s)后,系統開始起動。起動

變槳系統將葉片角度調節到45°左右,風輪旋轉。當加速到并網要求的轉速時,機組并入電網運行。

在正常情況下,風電機組并網輸出功率。風電機組控制系統根據風速和風向變化情況自動改變機組的轉速、偏航角度和葉片角度,并根據風速變化隨時進行調整機組功率輸出。并網發電

當控制系統檢測出電網、氣候等外部環境因素出現異常,不滿足運行要求時,將風電機組置于暫停狀態。暫停

在暫停狀態下：風電機組液壓系統自動保持壓力,偏航系統保持自動偏航,變槳系統將葉片順槳(變為90°位置),機組甩掉負荷。

在暫停狀態下：可以對風電機組進行調試、維護和檢修。發電機與電網解列偏航系統不再動作變槳系統使葉片順槳機械制動系統開始時保持松開狀態待風電機組轉速低于某個設定值后,機械制動系統再開始制動停機——正常停機

當出現電網掉電、發電機轉子超速、機艙過振動等安全鏈觸發動作或人工按動緊急停機按鈕時,所有操作都不再起作用。停機——緊急停機

此時空氣動力制動和機械制動系統起動作,直至將安全鏈觸電復歸或緊急停機按鈕復位。在人工干預或電網狀態異常情況下的風電機組運行狀態,包括有功功率控制、無功功率控制、低電壓穿越和限扇區控制運行。受控運行狀態

用于發生緊急情況或者對風電機組進行試驗、維護時,手動操作完成機組起動、停機、偏航、復位等動作。機組的手動操作就地復位遠方復位復位操作

故障停機和緊急停機狀態下的風電機組手動起動操作。復位操作——就地復位

風電機組在故障停機和緊急停機后,如故障已排除且具備起動的條件,重新起動前必須按“重置”或“復位”就地控制按鈕,方能按自動起動操作方式進行起動。

風電機組運行中出現的某些故障可通過升壓變電站的風電機組監控系統進行遠方復位而消除。復位操作——遠方復位風電場監控系統2.機組檢修

為恢復風電機組正常發電能力所開展的工作。風電機組投入運行后,由于設計、制造、安裝、調試、運行維護不當,設備老化和磨損,以及環境影響等因素可能引發機組設備故障和異常,造成機組性能下降或故障停機,需要及時開展檢修工作,恢復設備的正常運行。機組檢修風電機組檢修工作是風電場的項日常工作,及時和有效的檢修可提高風電機組的發電量和可利用率。消缺檢修故障檢修大型檢修檢修類型為避免缺陷發展引發設備故障或事故所安排的檢査、維修工作。消缺檢修

通過定期或不定期地開展設備巡視檢查和隱患排查,在發現機組存在銹蝕、裂紋、位移、滲漏、磨損、油位不正常,緊固、潤滑不良等情況。

在風電機組正常運行中,機組控制系統發出告警,指示設備存在異常而停機時需進行的維修處理工作故障檢修

除消缺檢修和故障檢修外,機組塔架、葉片、機艙、齒輪箱、發電機、主軸等大型部件的更換和維修工作。大型檢修特點1.高空作業多。2.受天氣影響較大。3.專業性較強。4.大型部件更換需動用大型吊裝設備,海上風電場還需專用的浮吊設備。5.風電機組種類多,零部件繁多,備品備件有專用的庫房進行分類保管。葉片主軸齒輪箱發電機測風設備工作內容——設備檢修偏航系統控制系統液壓系統變槳系統制動系統工作內容——系統檢修3.機組維護項目機組維護項目對設備和設施的外觀進行檢查,更換磨損、老化部件對注油設備進行潤滑對設備性能指標進行測量對各部件功能進行測試,對設備進行清潔螺栓葉片主軸高速聯軸器發電機液壓系統變槳系統塔架控制系統安全鏈電氣系統風向標風速儀維護的部件、設備和設施包括：

風電機組的各主要部件和其他輔助設備一般都采用螺栓緊固,每次維護時要進行檢查或力矩校驗。螺栓維護檢査可采用目視或敲擊方式,發現松動則應進行重新緊固。對于重要的螺栓,如葉片固定螺栓等,需使用力矩扳手對螺栓的力矩進行校驗。

對重要螺栓的力矩檢查,螺栓數量不多的一般全部進行檢查,螺栓數量大的，如偏航系統固定螺栓等,在首次維護時必須全部進行力矩校驗,之后的維護可采用抽檢方式,抽檢量一般為螺栓數量的5%~10%。齒輪箱維護①檢查風電機組齒輪箱本體、油循環冷卻系統、精濾系統等部件運行狀況,有無油滲漏;②檢查油循環系統的過濾器是否需要更換;③檢查齒輪箱油位是否正常;齒輪箱維護④檢查齒輪箱內齒面有無崩齒情況,如發現有崩齒,則進行維修和處理,齒面崩齒小于10%齒面長度的,進行表面打磨后可以繼續運行,但需要加強觀察;⑤觀察油質情況,發現齒輪油顏色發黑,或有雜質,或油樣化驗結果不達標的,則需更換油品或濾油處理。潤滑油的更換周期,礦物油為18個月,合成油為48~60個月。葉片維護①對葉片表面進行目測檢查,發現葉片裂紋或損傷的,乘坐吊車或吊籃進行維修;②檢查葉片內接閃器的引線是否連接正常;③對于變槳距機組的葉片,將槳葉軸承內的廢油排出,加注新油脂。①檢查主軸與齒輪箱連接是否正常;②檢查主軸軸承密封是否良好,有無滲漏油脂;③定期加注新油脂，高速聯軸器維護主要檢查高速聯軸器表面有無裂紋,固定螺栓有無松動。主軸維護①檢查風電機組的發電機軸承有無異常聲音;②按要求加注新油脂;③檢查發電機冷卻系統是否運行正常;④使用絕緣電阻表檢查發電機絕緣是否良好,使用電橋檢查發電機各繞組直流電阻是否正常;發電機維護⑤使用千分表或激光對中儀對發電機和齒輪箱高速輸出軸同軸度進行檢查,如同軸度超過規定值,則進行調整;⑥對帶集電環的發電機,檢査集電環室內積碳情況,必要時進行清理;⑦檢査碳刷架固定是否良好,碳刷磨損情況是否達到更換要求。①檢查風電機組液壓系統各管路是否存在滲漏油情況,對各液壓部件的連接部件逐個進行緊固;②液壓馬達起動建壓后,檢查液壓系統測試點的壓力值是否滿足要求;③對液壓系統自起動功能進行測試,手動泄壓后,檢查液壓系統重新建壓時間是否滿足要求,壓力值是否達到標準值。液壓系統維護液壓變槳系統機構示意圖

應檢查各部位有無滲漏油情況,變槳執行機構有無卡澀,執行單元壓力是否正常,并補充潤滑油脂。變槳系統維護——液壓變槳系統

檢查變槳電機、控制元件有無過熱和放電,變槳執行機構有無卡澀,后備電源系統的電壓和容量是否正常。變槳系統維護——電動變槳系統維護后都要通過控制系統對其進行測試，檢查機組是否按照設定的變槳角度進行槳葉調整。①檢查風電機組塔架表面油漆有無脫落,塔架本體有無銹蝕,必要時進行補漆或防銹處理;②檢查塔架間的接地連接線有無松動和斷裂;③檢查塔架的爬梯固定螺栓有無松動,必要時應進行緊固;④對塔架的各平臺進行檢查,發現有油漬進行清理,對固定平臺的螺栓進行緊固。塔架維護

主要檢查控制系統各部件有無過熱或損壞,有無接線松動等情況。另外,通過控制系統的控制程序,對機組進行起動、停機測試,偏航系統測試,檢查控制系統是否正確響應,系統顯示的各參數是否與機組現有狀態一致,以及機組頂部和底部控制設備通信是否良好。同時,還要進行安全鏈測試。控制系統和安全鏈維護主要檢查各部件表面有無放電痕跡,各連接線固定是否牢固,電纜接頭有無過熱情況,采用絕緣檢測儀器檢查絕緣情況是否良好,檢查回路電壓是否正常。電氣系統維護

主要是檢查風向標、風速儀轉動是否靈活,模擬風速儀和風向標工作狀態,同時檢查與控制系統顯示的數值是否一致,并測試風速儀和風向標的加熱系統能否正確動作。風速標和風向儀維護4.機組試驗項目機組試驗項目機組遠程操作試驗失電保護試驗超速保護試驗振動試驗緊急停機按鈕試驗扭纜開關試驗“看門狗”試驗液壓系統試驗變槳系統測試測風裝置試驗操作面板試驗自動偏航試驗加熱器試驗機械制動試驗機組并網及運行試驗起停機操作解纜操作偏航操作數據下載遠程程序上傳通過風電機組的遠程監控系統對機組進行操作。機組遠程操作試驗檢查通信是否正常

風電機組正常運行狀態下,突然發生系統停電或控制系統失電時,檢查機組各項保護是否正確動作,機組能否安全停運。失電保護試驗

一般通過手動切斷主開關或切斷控制系統電源開關進行試驗,并觀察機組的響應是否正確。

可以使用模擬超速和機組實際超速兩種試驗方法進行。機組在超過額定轉速范圍一定比例后,機組超速保護是否工作而停機。超速保護試驗驗證模擬超速方法:通過手動觸發超速保護信號,觀察機組是否動作停機。機組實際超速試驗:將機組目標轉速設置在超過發電機額定轉速,觀察在超過超速保護設定值時超速保護是否動作。通過觸發振動傳感器的觸點,檢驗風電機組是否緊急停機。振動試驗

振動傳感器一般是擺錘或小球,通過手動試驗使擺錘偏離幅度超過一定角度或使小球掉落,觸發振動傳感器發出緊急停機信號。

風電機組在底部控制柜、頂部控制柜、偏航法蘭盤和機艙主軸等幾個部位,設置若干緊急停機按鈕。試驗時按下緊急停機按鈕,觀察機組是否立即響應并緊急停機。緊急停機按鈕試驗風電機組上的扭纜開關為行程開關。扭纜開關試驗

當風電機組偏航傳感器故障或異常,風電機組扭纜圈數超過規定值,達到扭纜開關動作值時,將發出信號。試驗時扳動扭纜開關,觀察機組是否立即停運。正常運行時,“看門狗”與控制器持續通信。通信一旦失去,“看門狗”將立即觸發,將機組停運。“看門狗”試驗

試驗時可拔出“看門狗”插件,觀察機組是否立即停機,驗證其工作是否正常。檢驗液壓系統各部件是否正常工作,是否能夠提供足夠的壓力驅動操作機構正確動作。液壓系統試驗

尤其是試驗液壓泵、電動機,以及各類電磁控制閥、壓力傳感器等是否工作正常。液壓系統由電動機驅動液壓泵,通過管路、電磁控制閥和各種液壓閥、壓力傳感器等部件,提供或卸放壓力油,為風電機組內的動作機構提供液壓動力。試驗壓力開關是否正常。試驗液壓系統建壓時間是否正常。試驗各安全閥是否正常。液壓系統試驗——試驗內容

可通過在控制系統中設置目標槳距角,檢驗變槳系統是否按照指令正確動作,觀察反饋與實際變槳角度的吻合度。主要是檢驗變槳系統執行指令是否正確,信號反饋是否正常。變槳系統測試

同時,做變槳速度試驗,檢驗變槳系統動力機構和執行機構是否足以在規定時間內驅動槳葉完成調整動作。

對于電動變槳系統,還要做失電試驗,即檢驗機組的后備電源是否正常,是否足以驅動機組在緊急狀態下完成順槳動作。

試驗方式為通過用手撥動或停止風速儀、風向儀,觀察控制系統測量值是否與實際一致,另外還可以采用手持式風速儀、風向儀進行對比測量,驗證機組上風速儀、風向儀是否正常檢驗風速儀、風向儀測量數據是否準確。測風裝置試驗三杯式風速儀風電機組控制系統有專用的操作面板,用于對風電機組進行操作、數據查詢和控制。操作面板試驗

一般有機組復位、停機、起動、偏航、菜單鍵及上下左右的操作鍵。試驗時逐個操作,驗證面板功能試驗可以檢驗機組控制系統及執行機構是否正常工作。

試驗時可人工將風電機組手動偏航,使風電機組偏離風向,將機組切換到自動對風狀態。在工作風速范圍內,機組應自動對準風向。主要檢驗偏航系統動作是否準確,能否完成自動對風。自動偏航試驗起動加熱器,檢測元件溫度傳感器工作是否正常。加熱器試驗

在風電機組控制柜、測風裝置、機艙(低溫型風電機組)中安裝有加熱器,用于除濕和加熱。

用于驗證制動盤間距調整是否正常,制動系統能否正常工作。驗證在故障情況下需要停機時,風電機組能否在規定時間內將轉速降低。機械制動試驗檢驗機組并網性能是否良好,并網后機組運行是否穩定。機組并網及運行試驗

一般在完成機組各項試驗后進行,即將機組并網運行后,觀察機組噪聲、振動、各電壓值和電流值是否處于正常范圍。5.機組檢修項目授課教師：王華彪機組檢修項目葉片主軸齒輪箱發電機測風設備工作內容——設備檢修偏航系統控制系統液壓系統變槳系統制動系統工作內容——系統檢修

風沙或鹽霧的侵蝕會造成風電機組葉片表面受損,受雷擊后容易引起葉片開裂,由于質量問題也會導致葉片產生裂紋或結構性損傷,需要進行維修。葉片檢修葉片檢修的工序是:對受損范圍進行污垢清除和打磨,打磨范圍略大升葉片損壞部位,對打磨好后的損壞部位進行清潔后重新鋪設玻璃纖維并注膠,待固化后打磨成型,最后涂上防護漆,防護漆干燥后進行拋光處理。葉片主梁或抗剪腹板損壞的葉片不宜進行修復,需整體更換。1.對于損壞不嚴重的葉片,一般使用專用的回廊式檢修平臺在空中進行修復,也可通過吊車掛上吊籠或用繩索拴住工作人員從機艙下掛到作業點進行維修作業,

損壞嚴重的葉片或損壞范圍過大的葉片,則需要吊裝至地面進行修復。葉片檢修——檢修要點2.葉片檢修時,工作人員穿防護服、戴橡膠手套和護目眼睛、護耳耳罩、專用呼吸面具,防止粉塵和化學物質對人體的傷害,并使用專用打磨、拋光、噴涂、加熱工具和卡鉗等,保證檢修工作的質量。3.雷電天氣、雨天大霧天和溫度過低都不宜進行檢修作業,正常情況下環境溫度不宜低于5℃,低于該溫度需使用專用的加熱毯等輔助設備進行修復。4.葉片檢修所用的材料須與原使用材料一致。5.修復后的葉片質量應與其他葉片質量基本保持一致,質量差別一般不得超過5kg。

主軸運行中容易出現位移、螺栓斷裂或卡澀、軸承溫度高等故障。主軸檢修主軸檢修——檢修要點1.固定螺栓有無斷裂和松動軸承座有無裂紋和位移有無滲漏油脂軸承溫度有無異常轉動時聲音是否正常2.更換主軸本體、軸承及軸承座等部件一般需要動用大型吊車輔助進行維修。拆裝軸承需使用軸承加熱器、千斤頂等專用設備。3.發現主軸本體表面受損,打磨處理后可繼續使用;發現主軸表面損壞嚴重或出現彎軸狀況,需更換主軸本體。齒輪箱容易出現軸承卡澀、齒輪油溫高、齒輪損壞等故障。齒輪箱檢修齒輪箱檢修分為本體和輔助系統兩大部分。風力發電機增速齒輪箱齒輪箱檢修——本體檢修齒輪箱各結合面有無滲漏油內部齒面是否完整軸承溫度是否正常油位是否正常固定和支撐部件有無位移和裂紋。本體缺陷和故障一般需吊裝至地面進行修復。多級行星齒輪增速箱齒輪箱輔助系統包括冷卻系統、潤滑油循環系統和過濾系統等。齒輪箱檢修——輔助系統檢修各部件的連接管路是否正常有無滲漏油過濾器有無堵塞各電氣和控制回路部件及接線是否正常檢測電氣和液壓參數是否在正常范圍發電機故障主要分機械和電氣兩類。發電機檢修

主要是軸承故障失效或整體出現位移。故障軸承可在風電機組機艙內進行更換。發電機檢修——機械故障

主要是定、轉子回路絕緣破壞或過流。

出現絕緣損壞的發電機,須使用大型吊裝設備進行整體更換。發電機檢修——電氣故障測風設備因安裝在機艙外部,受外部環境影響較大,是風電機組故障率較高的部件。測風設備檢修

檢修測風設備需出艙進行作業,并做好安全保護措施。主要檢查風速儀、風向儀的傳感器轉動是否靈活、有無卡澀接線有無松動和老化測量數據是否準確偏航系統缺陷和故障后將出現對風不準確或無法執行偏航指令等問題。偏航系統檢修

偏