孙起超 梁靖
华能新能源蒙西分公司 内蒙古呼和浩特市010010
摘要：近年来，我国越来越重视绿色能源的开发利用，而风能作为一种绿色能源，对我国绿色能源的开发利用具有重要的研究意义。随着风能的开发利用，风电机组设备也随之快速发展，在这种情况下，为保证风电机组的持续高效工作，对风电机组的检修显得尤为重要。本文分析了电气和控制设备在风电机组中的检修。
关键词：电气；控制设备；风电机组；检修
随着能源领域改革的深入，我国能源结构也得到了初步的优化及改善，其中清洁能源的应用水平不断提高，特别是风能的使用效率及应用水平得到了很大进步。然而，因风力机组所处位置特殊和相关部门目前对风力发电的重视度不够，因而风力机组电气和控制设备的检修工作出现了许多失误,严重影响了风电水平的提高和风力机组的运行周期。因此，分析我国风电机组电气与控制设备的检修工作具有重要的意义。
一、风电机组的发展现况
近年来，越来越多的风电机组设备被使用，在为社会带来很好效益的同时，也带来了巨大的经济效益。然而，就我国风电机组设备而言，一般质保2至5年的时间，在这样的情况下就必须需要风电场自己组织检修工作人员来对风电机组过保后进行日常检修。由于我国使用风电机组的时间与一些发达国家相比比较晚一些，暂时还比较缺乏风电机组设备检修的专业人才，因此风电场的检修队伍大多数新员工之前几乎未接触过风电机组，对如何正确检测风电机组的还比较迷惘；另外，由于风电机组发生故障机率小，很难实现让新员工在实习期间积累完整的风电机组检修经验。
二、电气与控制设备在风电机组的检修思路
风电机组电气与控制设备中最为重要的部分就是控制系统，它是整个风电机组的核心，其主要担负着对风电机组所有系统设备的反馈和控制作用，因此，新员工首先必须掌握控制系统的检查和维修方法。一般而言，控制系统主要有PLC主机、PLC通讯模块、数字输入DI、数字输出DO模块、安全链模块及模拟输入模块AI等几大部分组成。通过通讯协议通信模块能将PLC主机指令传递给其他机组设备，并能将设备运行信息传回给PLC主机，若通讯模块出现故障必然导致信息无法传输。风电机组安全链回路模块往往是使用串联回路对接点进行连接，一旦其中一个接点断开，则整个安全链都处于短路状态，这样能有效避免安全事故的发生，安全链回路主要是用于监控：超速、振动、变桨、偏航扭缆、紧急停机按钮、PLC主机等项目，一旦对应的项目出现故障，则安全链便会断开处于短路状态。由此可见，在对风电机组进行检修时，先要检查PLC，再检查通讯功能，之后检测安全链，最后针对检查出的故障来源，进行对系统设备的检查和修理。
三、电气和控制设备在风电机组的检修方式
1、PLC主机检修。PLC主机属于风电机组的核心机构,在检修工作开展过程中,工作人员应提高专注度。在具体开展检修工作时,首先应将工作重点放在软件版本的检查及工作状态是否满足标准上,一旦发现系统存在过热情况,应立即停止PLC主机,避免该结构出现更大程度的损坏。其次,在操作界面检查过程中,工作人员的检查重点应放在主机的工作状态上,通过对其运动状态的观察,便可对PLC外壳情况进行感知,为后续工作的开展提供基础条件。此外,若PLC主机故障问题无法在第一时间内明确,相关工作人员还可根据反馈信号情况对其进行分析,从而实现对信息相对应的位置进行查验。
2、通讯系统故障检修。PLC存在很多的通讯接口，是保证就地通讯和远程通讯的重要端口。
因此在完成PLC故障检测后，要对系统的通讯功能进行检测，其判断依据主要是通过安全链内的设备状态信号的检测过程，即在能检测到设备状态信号且信号特征稳定时说明通讯功能良好，当无法检测到设备状态信号时则说明通讯功能存在故障。具体的检测部分包括电源供电模块、各种接头位置和对接线路等，此外还要关注通讯地址和通讯信号的强度等特征。通讯功能的表达直接影响到控制系统的功能作用，即只有在保证通讯功能的基础上才能实现对风电机组的运行控制。
3、安全链故障检修。在通讯功能正常后，再检查安全链回路。根据风电机组的控制逻辑，若安全链回路不闭合，机组的主要设备不能开始工作。安全连回路检查流程中，要确认安全链模块的工作状态及软件工作的正常，若安全链模块已发生损坏，则在更换新模块前，后面一切检查都是徒劳的。若安全链软件有问题，则需重新下载或灌装安全链程序。
排除软硬件故障后，在根据电路图纸接线原理，根据回路检查各安全节点的功能是否正常，检查过程中要分清故障原因。有的情况是安全链信号传输过程中存在干扰或故障，而非发生了不安全事件。而有的故障原因是设备运行状态确实达到了触发安全报警的极限。如发生了严重的扭缆状态、机舱振动超限等。当所有安全链回路闭合，且状态正常后，主设备开始工作，之后就能进行各分系统的检查和故障排除。
4、分系统故障检修。风电机组的内部结构较复杂，而且会涉及多方面的专业知识与技能，需根据热工保护系统的运行原理及内部机构进行分析。在电子器件运行中会产生大量的热能，即可知道热工保护系统在运行过程中使用的交流电在运行中容易受到电流的影响，不仅影响交流电的传输效率，还影响着整个系统运行的稳定性与安全性。电气回路检查包括控制回路和动力回路，应注意电流传感分压电阻的质量水平，通过综合分析与检测电压、温度、位置及电流等多种信号，然后对供PLC卡件进行测量，利用PLC卡件检查风电机组的控制信号强弱，从而达到电源切断或阻隔的目的。
四、强化电气与控制系统在风电机组中检修
1、做好培训工作。新员工现场实际操作培训中，要了解现场危险点和反事故措施，并结合安全规程、运行规程和检修规程开展操作。对风电机组内部的控制系统和电气系统的原理有一个明确的认识。同时，风电机组内各系统的功能原理学习也尤为重要。因此，要求新员工熟悉设备检修作业指导书，会识别标准电气图纸，掌握检修用工器具和仪器仪表的使用方法。在现场操作环境，应择选气象条件好的条件下开展，例如风小不发电，最大限度的保障发电任务。另外，预先做好试题的出题和验证工作，保证设备安全。同时，在具体的培训过程中，故障点数量不应过多。
2、人机交互式切换控制设计。体现风电机组自动化程度的重要指标之一就是人机交互式切换控制的实现，机组运行的各项参数值都可通过MCGS组态软件设计的操作界面被操作者操作和设计，进而通过工控机来对相关指令进行识别和接受，借助PLC控制系统通讯环节来实现远程控制风电机组。此外，机组反馈回来的运行参数及状态和设定好的参数进行比较，以便于操作者及时准确判断出整个风电机组的运行状态。
3、制动控制设计。制动设计环节包括设备自行保护措施、主控制保护系统和主控制保护系统限制不了的保护系统三个主要部分。设计制动控制时，应确保整个设计有不少于两套不相互依赖的刹车设备，比如，可利用冗余原则来设计主控制系统限制不了的保护系统，由于主控制保护系统是安全链中不被主控制系统限制的重要环节，这就要求必须要确保最高优先级的安全链，一旦电网或主控制保护系统有严重故障出现，安全链应马上制动，以使风电机组立刻停机，从而实现安全拖网。
总之，风电机组电气和控制系统的检修是一个复杂且重要的过程,为了确保检修的正确无误,必须落实每位检测人员都掌握好完善的检修方法,按PLC主机检查、通讯功能检查、安全链回路检查、对应系统设备检查的步骤，对整个风电机组电气和控制系统进行完整的检查,以确保风电机组各个设备都始终都处于健康、安全、经济的运行状态。
参考文献：
[1]张军治.浅析电气与控制设备在风电机组的检修策略[J].南方农机,2016(09).
[2]汪海成.电气和控制设备在风电机组的检修分析[J].电子测试,2016(13).