风力发电机组运行安全及控制措施的探索 刘志超

风力发电机组运行安全及控制措施的探索刘志超
发表时间：2019-04-01T11:27:20.557Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：刘志超
[导读] 摘要：发电机在风力发电系统中占据着十分重要的地位，所以应对风力发电机运行维护工作加以重视，使风力发电机能够始终处于良好运行状态之下。

（国华瑞丰（沾化）风力发电有限公司 256800）
摘要：发电机在风力发电系统中占据着十分重要的地位，所以应对风力发电机运行维护工作加以重视，使风力发电机能够始终处于良好运行状态之下。

为贯彻这一目标，在风力发电机日常维护之中，应以其实际运作情况为出发点，对其中所存在的故障进行有效分析，进而采取积极有效方法使故障获得解决，以实现对风力发电机的良好维护，降低故障问题对风力发电机影响的概率，使风力发电机安全性与可靠性获得保障，最终使风力发电机运行维护工作的重要作用可以得到彰显。

关键词：风力发电机组；运行安全；控制措施
引言
在我国电力系统中风力发电所占的比例逐渐的提高，我国的风力资源丰富，并且风力资源是可持续利用的清洁能源，因此风力发电逐渐得到了人们的认可，但是风力发电机组的运营安全和控制成为了一个问题，本文主要介绍一下我国风力发电机组运行安全的分析和主要控制措施。

1风力发电机组的介绍
风力发电主要是利用风力资源吹动风机，促使风机开始旋转，在风机旋转的过程中利用电磁感应的原理，将风机的机械能转化为电能，最后将转化的电能经过变压器的电压调控再并入到国家电网中，输送到各个地区达到使用的目的。

在风力发电机组进行工作的时候，为了保证风力发电的频率保持稳定，在我国并网型的风力发电机组运行系统中主要使用的是恒速恒频和变速恒频两种设备。

在我国过去的风力发电机组运行中主要使用的是恒速恒频的技术，随着我国风力发电技术不断发展创新，目前采用的是变浆距的一种技术，它可以实现叶轮的转速随着风速的变化而产生一定的变化，并且利用变流的技术对发电机的转矩记性控制，保障了风力发电的输出频率恒定，由于变速恒频技术的巨大优势，我国目前大多数的风力发电机组并网系统都是采取的该技术[1]。

2风力发电机组运行安全性的分析
2.1运行环境恶劣
在风力发电运行的过程中由于长期在野外进行作业，工作的条件非常的恶劣，并且风力资源不是人为可以进行控制的，在一些极端环境中最高风速可以达到五十米每秒，风机承载着超负荷的载荷，风力发电机组的运营安全随时随地都受到外界环境的影响。

为了保障风机的质量，在进行风机制造的时候需要对制造风机的材料进行大量的实验，主要是测试该材料的疲劳时间、耐高温性能、耐低温性能、耐腐蚀性能和抗冲击性能，在经过测试之后才能确定，并且风机的设计寿命一般是20年，对风机的结构安全性能提出了更高的要求。

2.2风机的设计
在风机运行过程中通过使用变浆距技术可以有效减低，风机在运营过程中承受的风力载荷，并且在无风的环境中风机可以自动的调整到最大浆叶角的位置，这样在出现风力资源的时候，可以保证风机运行的安全性。

在进行风机系统制动的时候，可以利用三套独立的叶片变桨结构来进行安全稳定的制动，在遇到极端的环境的时候，为了很好的保护风力发电机组不受到破坏，一般会提前对风机记性制动，一般是采取启动刹车系统，保证风机的叶片都回到最大桨叶角的位置。

主要是风机在运行时的动态载荷是非常大远远超出了静止状态下载荷，因为在预报有极端恶劣的天气的时候，工作人员会预先对风机进行保护，保障风力发电机组的设备安全。

2.3风力发电机组的安全保护系统
在风力发电机组工作的过程中还需要对机组进行一定的保护，在风机运行的过程中都是采取自动化控制的，自动控制系统要保障发电机组在无人值班环境下的自动运行，并且将实时的监测数据信息上传给控制系统。

其中可编程控制器是风力发电机组自动控制的核心要素，还包括了PLC、各种传感器、控制器和主要的执行设备，通过传感器的数据采集再上传到控制器中，通过计算处理下达给执行设备的下一步指令，从而保障风力发电系统的运行安全性。

3风力发电机组运行安全控制的主要措施
3.1设备的检修
在风机运行过程各个设备的安全质量成为了关键，任何一个设备零配件中的可靠性出现了问题，都会影响到风机的正常运行。

这就需要对风机的各项设备进行定期的检测维修，要保障所有的设备零配件的质量过关，各项技术参数都达到了国家的技术要求，在检测的过程中及时的发现问题，有效的排除存在的安全隐患，有效的预防风机运行的风险出现。

在检测的过程中还需要对各个设备的零配件之间连接部位进行一定的润滑和紧固，要通过主动预防来有效的提高风机运行的可靠性，这样才能有效的保证工作人员的施工安全和风电系统的安全性。

在预报极端天气的时候，工作人员需要预先对所有的设备进行一次快速的临时检测，确保各个风机的运行状态可以抵抗极端天气的变化，并且在极端天气过后还需要对所有的风机和系统进行全面的检测，保障在极端天气过后各个风机组没有产生巨大的变化，还保持着之前的检测状态[2]。

3.2风机安装质量的保障
在风力发电机组运行的过程中风机安装的质量直接影响到了风力发电的效益和安全，由于风机运行环境的恶劣，在进行风机安装的时候对紧固件的扭矩值要记性严格的把控，所有的设备结合部位在进行完成之后，还需要对连接部件电气线缆接头进行特殊的检查。

因为在风机事故统计中绝大多数的风机是由于连接部门没有有效的进行连接，导致了风机倒塌的事故出现，并且在倒塌之后，由于电力系统的短路产生火花，最终形成了火灾，给风力发电系统造成了无法预估的损失。

因此我们在风机安装的时候需要对施工的质量进行严格的控制，在安装施工时候还需要对所有的风机组进行质量的验收和检测，全面的保障风机发现组达到了实际的运行效果。

3.3数据监测的分析
在风力发电过程中很多数据信息的变化都会对风机的运行造成一定的影响，在风机运行过程中需要对工作环境的温度、风机的实际转速、电力功率的检测、并网电力数据信息的监测等。

在风机高速旋转的过程中产生的机械能也是非常多，并且导致了叶轮的工作温度不断的升高。

有可能出现异常数据信息的监测模块主要有发电机组的绕组线圈的温度、控制柜的温度、机舱的实际温度、三相电压、电流、电
压等信息，在超出了预期的设定值时我们需要将数据信息及时的上传到控制系统中，并且及时的通过远程控制系统对一些设备进行有效的调控，防止安全事故的发生。

3.4日常维护
运行维护主要由两部分组成，即远程操作和现场维护。

其中，远程操作是指通过远程控制来实现维护及故障的排查、处理。

无论是电网电压还是温度控制，均可采用远程复位得以维护。

此外，利用远程控制还能自动采集机组相关运行参数，对输出功率及风况等实施收集与远程传输，进而为控制人员提供可靠的参考依据，进而完成高水平的远程维护。

实践表明，通过对远程维护的合理应用，能实现对故障的准确分析，缩短停机时间，保证利用率。

虽然远程维护作用显著，但仍有很多维护工作与故障的排查和处理需要到达现场进行。

所谓定期检修，指的是对机组联接件所设螺栓的力矩与传动部件进行润滑测试，在发现问题后，应立即进行维护与处理，保证机组稳定运行。

对于日常维护，是指对机组所有部件进行定期检查和维修，包括安全平台、升降装置、液压装置等，还涉及到基本的清理工作。

通过有效的日常维护，能在第一时间发现潜在的故障隐患，并采取相应的预防措施，保证设备的完好性，使其安全、稳定的运行。

风电机组具有持续运行时间较长、体积与自重大等特点，这对维护和检修有较大的影响。

若部分细节问题未能及时发现，则会使其不断积累成更严重的故障，对机组实际运行造成严重影响。

对此，机组故障检修至关重要，需要关注以下几方面内容：①设备状态检修，以日常维护为基础，对机组及设备的运行情况进行准确判断，及时发现并解决实际问题；②预防性检修，根据机组实际运行规律与相关技术标准，对机组所有部件实施定期检修处理，包括更换、紧固和调整等。

预防性检修主要针对的是小部件；③故障维修，当机组中的大型部件与电气系统产生故障时，机组可能停止运行，需对重要部件进行修复与更换。

结束语
风能作为清洁能源正得到越来越大的应用，风力发电机组规模不断扩大，机组控制及运行维护成为关键内容，直接影响到机组运行的稳定性、可靠性及运行效率。

针对风力发电机组，在对其风力发电机组控制进行分析介绍的基础上，对风力发电机组的运行维护进行深入分析，为风力发电的发展奠定坚实基础。

参考文献
[1]李鑫泉,胡建华,薛鹏,王晓刚.风力发电机组安全运行控制措施探析[J].中国高新区,2017(11):102.
[2]吕大朋.风力发电机组控制及运行维护技术[J].信息记录材料,2017,18(05):51-53.
[3]张志春.双馈风力发电机组运行可靠性建模及若干相关问题研究[D].天津大学,2017.。