关于风电机组安全运行的研究

发表时间:2020/5/21   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:严丽波
[导读] 摘要:风电机组运行中不可避免会发生一些异常工况或故障问题,导致机组无法正常运行和稳定发电。
        (大唐云南发电有限公司 新能源分公司  650200)
        摘要:风电机组运行中不可避免会发生一些异常工况或故障问题,导致机组无法正常运行和稳定发电。影响风电机组安全运行的常见因素,总结来说主要有电气因素、机械因素、环境因素等。无论是从风电机组运行管理还是风电公司自身效益来考虑,都必须严格做好风电机组的安全运行管理。本文结合实际工作经验,分别从加强电气安装控制、做好运动部件及环控装置管理,以及重点做好机组日常维护等方面,提出了几点保障机组安全运行的建议。
        关键词:风电机组;连接螺栓;电气安装;环控装置
        引言
        近年来,我国风电市场规模不断扩大,同时风电机组发生安全运行问题的频率也有增加趋势。这些安全问题的存在,除了会给风电公司带来直接的利益损失外,还有可能导致发电质量下降,风电并网后对电网运行也会造成影响。在这一背景下,探究优化风电机组安全运行管理的可行性策略,在维护风电公司自身利益和推进我国风电事业的可持续发展等方面有一定帮助。
        一、风电机组运行中面临的安全隐患
        1、电气因素
        风电机组系统中包含了大量的电气设备和连接线路,随着机组投入运行时间的增加,以及这些设备、材料长期处于复杂环境(潮湿、高温、电磁场等)下,绝缘性能也会有明显的下降。例如母排间绝缘、线路间绝缘出现问题,很有可能出现击穿现象。另外,在电气设备的安装和连接过程中,现场安装人员没有严格执行相关的技术规范,有可能导致电气问题。像电缆与电气设备的接线柱之间没有紧固,或是因为振动等原因使得电缆松动,出现了接触不良。虚接导致线路中电阻过大、温度升高,增加了电器设备受热损坏的概率。另外,风电机组中包含的电子电气元件种类多样,并且相互之间可能存在不兼容的问题。如果没有提前做好选型,或者是安装之后没有做好检查,都有可能引起运行故障。
        2、机械因素
        风电机组中连接螺栓较多,比如发电机连接螺栓、叶片连接螺栓、机舱连接螺栓、叶轮连接螺栓。除了这些主要连接部件的螺栓之外,还有导流罩、支架、机舱连接螺栓等。如果这些螺栓本身的质量不好,或者是安装方法不对。在风电机组投入运行之后,极有可能出现螺栓松动、断裂等质量问题,进而影响风电机组的运行安全。另外,在风电机组投入运行达到500小时之后,没有及时的对机组内部的机械连接部件进行相应的检查。一些高频率运动的部件可能会因为润滑减少而导致摩擦力增大,严重时直接报废。除了会增加风电机组的运行能耗外,还会引发安全事故。
        3、环境因素
        根据风电机组所在环境的不同,应当选用与该地区环境相符的风电设备。例如在海域风电场选择沿海型机组和海上型机组;位于高海拔地区的风电场,尽量选择高海拔机组、低温型机组。如果在风电机组的设计、安装过程中没有充分考虑环境因素带来的影响,或是没有提供与环境相符的专项设计方案,就很有可能因为不适应当地环境而对风电机组的运行安全带来损害。另外,环控装置也是风电机组系统的重要组成设备。常用的有柜体散热风扇、发电机散热系统等。如果环控装置发生故障、失去效用,无法为风电机组提供良好的运行环境,增加了发生安全故障的概率。
        4、人为因素
        风电机组在运行中受到上述环境因素、电气因素的影响发生一些故障在所难免。但是多数情况下,这些安全故障的发生都会经历一个过程,如果能够做好维修养护,可以最大程度上保证风电机组运行稳定。目前来看,部分风电场还存在运维管理制度不完善、检修方式方法滞后等一系列问题。没有严格的责任分工机制,导致风电机组日常的运行维护无法高质量的开展。另外,随着风电技术的发展,风电机组内部结构更加复杂,电气系统的维修难度也随之升高。现有的一些运行维护人员,其专业技术不能紧跟行业发展的趋势,也会导致在面临一些新设备的新问题时无法采取针对性的维护措施。


        二、风电机组安全运行的具体措施
        1、加强电气安装控制,严格电气接线标准
        机组在调试与安装阶段,应该严格执行接线工艺,电缆安排应该利于维护工作开展,远离移动旋转部件,避免摆动悬挂。元器件应该及时进行维护,设备包含了多个功能模块,功能模块就是由无数的电子元件构成,设备的正常运行与电子元件的可靠有密切关系。现场安装人员应该在机组施工前统一参加技术培训,了解技术规范,严格接线标准。像电缆的排布方式,电缆与电气设备的接触部位都应当进行二次检查,确定与设计方案完全一致,消除安全隐患。在电气系统完成安装之后,还应当进行一次全面的检查,保证整个电气系统能够正常通电运行。在风电机组的日常维护中,应当定期做好绝缘材料的检查以及测试绝缘性能。如果发现绝缘防护不到位的情况,应当及时更换绝缘材料,防止出现击穿现象。
        2、做好运动部件润滑与防腐处理
        在风电机组的日常维护中,做好设备润滑是一项重要工作。特别是针对一些高频率的运动部件,通过日常维护不仅可以提高这些部件的运转效率,而且也可以减少因为严重磨损、造成报废带来的经济损失。另外,由于风电机组本身运行环境的复杂性,日常维护中做好防腐处理,或是对已经出现锈蚀的部件进行除锈或更换也是十分重要的。要注意到不同的部件,对防腐等级也有特殊要求。采取的防腐处理措施应当满足相关标准做出的最低规定,才能取得良好的防腐效果。
        风电机组吊装完成后需要对连接螺栓力矩值进行全部校核检验,确保螺栓力矩值能够满足要求。机组首次投运后的500小时检修,原则采用液压扳手进行力矩校核,液压扳手力矩误差要求不大于3%,进行螺栓力矩检验时,若发现螺栓螺母转动超过20°,应该将所有螺栓全部进行检测紧固。
        3、保证环控装置良好运行
        环控装置在保障风电机组安全运行方面发挥了至关重要的作用。因此,在日常的检修和维护中,要把环控装置列为重点检查对象。例如散热风扇如果发生故障,就会导致环境温度上升,而电器元件长期处于高温、高负荷的状态,就会有大概率发生电气事故。因此,技术人员要对风电机组系统中不同类型的环控装置做好严格的检查。尤其是一些特殊地区使用的专项环控装置,像云南地区许多风电机组位于风能充裕的高原、山地等地区,就需要使用高海拔环控装置。在环控装置的选型、维护等方面,也要体现出针对性。
        4、严格落实机组日常维护与专项检修
        风电公司应当制定严格的运行检修和设备维护制度,技术人员通过严格执行这些规章制度,做好风电机组安全检查从而确保安全隐患的早发现、早处理。在检修工作中可以借助一些先进的测量检测设备。能够识别机组内部的一些潜在隐患。严格落实机组运行维护的管理责任机制。同时,还要注重发挥风电机组智能控制系统的作用,它能够通过实时地收集系统运行状态参数,然后反映出异常工况。技术人员可以结合这些信息,做到针对性的重点维修。
        三、结语
        风电公司在关注发电效益和的同时,也要做好风电机组运行维护保养。要树立全过程的管理理念,从风电机组前期的规划设计和设备安装,以及中期运行后的日常维护检修,都要安排专人负责。实施精细化管理,才能让风电机组的安全运行的前提下,为风电公司创造更好的效益。
        参考文献
        [1]陈华忠,庞志强,许志斌,etal.基于运行数据模糊评价的风电机组可靠性研究[J].自动化与仪器仪表,2019(6):154-155.
        [2]孙培旺,张磊,肖成,etal.基于数据驱动的风电机组状态评估方法研究[J].可再生能源,2019(3):451-455.
        [3]李景波.试析大数据技术在风电机组运行状态监测评估中的应用[J].机电信息,2017(9):67-68.
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