蒋艳敏
中国大唐集团有限公司内蒙古分公司赤峰事业部 内蒙古赤峰 024000
摘要：在各种发电方式当中，风电发电的应用率较高，与其他发电方式相比，风力发电的环境相对较差，并且目前的发展尚未完善，因此风力发电机组的运行具有巨大的发展空间。然而由于风力发电机组运行中会遇到各种各样的问题，风电安全事故频发，加强风力发电机组的安全保护势在必行。基于此，本文分析了风力发电机组当前的运行现状，并对风力发电机组的安全运行展开探析，并探讨保障风力发电机组安全运行的保护技术，以期促进风力发电机组的安全运行。
关键词：风力发电；发电机组运行；安全控制
中图分类号：TM315 文献标识码：A
1 引言
在风电行业中，设备所具有的质量及可靠性是推动其发展的根基，同时设备也与风电企业的生存有着密切关系，更与工作人员的人身安全有着较大的影响。目前，风力发电机组所具备的可靠性已经成为该行业所普遍关注的问题。通过对相关的指标进行有效地分配，使设计者可以与供应商对自身研制产品的可靠性要求可以充分掌握，从而制定出有效的技术方案；可以显露出机组中可靠性较为不足的部分，以提高设计的有效性；为各个组成部分中部件的材料选择和可靠性设计提供有效的选择依据；同时也为由外采购的产品所具有的可靠性定量要求提供可靠的依据。
2 风力发电机组分析
风力发电机组的运行需要借助风力，以风力推动风轮的转动，进而实现风能向机械能的转化。通过电机的持续旋转，电机的机械能量再次转化为电能，这就是风力发电机组发电的工作原理。之后，在变压器的作用下将电能输送至国家电网，进而为生活用电以及工业用电提供保障。风力发电机组主要采用的是并网运行的方式，控制方式主要有两种，一是恒速恒频控制方式，另一种是变速恒频控制方式，这两种方式下，电能的频率始终处于一致的状态。在科技不断进行的当下，风电技术得以优化与完善，目前变桨距技术应用率较高，其可在风速变化下实现风轮转速的改变，并在变流技术作用的辅助下控制发电机的转距，进而在保持电流频率不变的情况下最大化的提高发电效率。
3 当前风力发电机组的运行现状
3.1 温度交变的影响
由于风资源的不稳定性，风机频繁启停和昼夜温差产生的温度交变、冲击将会带来周期性的热机械应力作用，严重影响发电机绝缘系统的整体性。特别在机组大型化趋势下，电机轴向长度加长，金属及绝缘材料热膨胀系数不匹配带来的影响会导致上述问题进一步加剧。标准IEC60018-34描述了热机械应力引发绝缘老化失效的机理，认为热机械应力周期作用促使绕组绝缘树脂粘结力降低，绝缘层间分层、周向裂纹，绕组变形引起机械损伤等老化现象发展并积，最终完全破坏绝缘。同时，标准规定了一个温度交变循环试验，用以验证绝缘结构对热机械应力老化的抵抗能力。
3.2 传动机组故障
一般来说，传动链出现故障的影响非常大，此类故障不可忽视。在常见的传动链故障中，以齿轮箱的轮齿故障和齿轮轮体故障最为显著。
齿轮轮齿故障。在发电过程中，传动系统一般处于机械运转的高负荷运行下，尤其是在风力不稳定的情况下，其齿轮的可靠性以及稳定性会逐步性地降低，而磨损率却在逐渐地增加。长此以往，其齿轮的磨合度以及应用效果会大打折扣，而且机组的传动能力以及运行效率也会降低，因此，对齿轮轮齿进行定期的保养以及维护对于整个传动系统而言具有十分重要的意义。
通常可以采用定时更换齿轮或者是对磨损严重的齿轮进行传动打磨或是替换，便可有效地解决这个技术故障问题。
齿轮轮体故障。对于齿轮的轮体故障在机组的传动中较为少见。其基本 2-3 年左右才会出现一次故障。从整体的故障体系上来分析，在轮齿的故障控制中，需要对其轴承以及轴心的向心力和风力进行测算，对其稳定性进行数据性的分析，若不超过安全范围值，可根据实际的需要，对其进行基础的保养工作。如：清洁轴心杂物，增加润滑性等方式进行技术诊断。若出现超范围值，则必须引起重视，可根据实际的需要对轴心或者是轴承进行必要性的替换。并计算出较为合理的数值，结合其发电机的数据进行综合性地诊断。
4 风力发电机的运行维护措施
4.1 加强设备巡检管理
系统的运行状况取决于控制系统软硬件的应用情况，在风力发电机组运行时，工作人员必须在控制室内对各个机组的运行情况进行严密监控，并对其运行参数进行准确记录，定期到运行现场进行巡检，以确保风机叶片正常运行，系统运行无异响。将软硬件系统的检查纳入到日常检查项目当中，定期进行系统软件参数的测定，加强设备的维护与检修工作，从主动预防入手，减少设备故障问题的发生。同时，要制定设备巡检操作标准，确保检查后将检查情况详细记录于检修台账之上，并对具体的检查情况加以分析与总结，以便于日后保养与维修工作的查阅与参考。
4.2 材料优化
从风力发电机普遍采用变频器供电的角度考虑，设计时需要强化匝间绝缘材料的耐电晕性能。采用成型绕组的兆瓦级风力发电机匝间绝缘通常采用耐电晕薄膜烧结或云母带绕包两种设计。得益于材料廉价、起晕电压高和耐电晕寿命长等优点，云母绕包设计应用相对更为广泛，适合风力发电机这种对匝间绝缘减薄要求不高的领域。此外，发电机绝缘性能在很大程度上也取决于所选VPI树脂体系。从目前风电制造行业使用最多的3种主流VPI树脂体系：聚酯亚胺、环氧树脂以及环氧改性不饱和聚酯的性能对比看，后者克服了环氧树脂耐热低的缺点，粘接强度和机械性能又比聚酯亚胺具有优势，有助于绝缘结构抵抗因温度交变产生的热机械应力老化作用，在风电行业具有更大应用潜力。
4.3 发电机传感系统的故障排查
对于发电机而言，传感系统一般是故障排查的重点。因为，在保证硬件设施进行电磁切割进行发电的同时，电力若无监测箱的变压以及传输，很难使得风力发电得到有效地利用。因此，在进行故障排查的过程中，首先需要结合监测箱的智能排查系统，对其进行系统化的排查。与此同时，还要结合监测的数据对其进行PLC软件数据的临时修正，使得部分自动化程序能够控制解决一些基础性的故障，如电力自动化复位以及零点复位等基础性的故障。若智能化复位效果不够显著，或者是反复性出现此类故障，则可以利用监测的数据，对控源数据进行重新的编写，并排查传感器以及电磁继电器是否存在一定的故障。若有故障则需要进行及时性的排除，并复位自动化故障排除装置，让监测箱的故障排查能力得以恢复正常。
5 结束语
历经多年的发展，风力发电领域的研究逐步深入，实现了稳定与长效的发展。由于风力发电机组故障频发，进而使其运行状况受到了不利影响。面对风力发电机组的隐患问题，应采取有效的技术手段进行安全维护，从事前预防入手，减少发电机组的故障隐患，使之运行过程中的风险发生率得以降低，进而为风电机组的安全运行提供保障，推动风力发电领域的稳步发展。
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