孙作宏
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摘要：随着经济和科技水平的快速发展，我国风电装机容量逐年增长，但由于运行环境恶劣，风电机组故障率高、运维成本高，风电运维水平难以满足实际应用需求。对风电机组运行健康状态进行准确评估可为机组提供智能化故障预警，为实际运维工作的高效开展提供理论依据。根据风险度评估结果，当风电机组处于高风险状态时，则机组可能存在故障隐患，由此可将被动的传统运维方式转化为主动的预防运维方式，降低风电运维成本，提高风电运维智能化水平。
关键词：风电机组；运行；维护
引言
随着我国社会的不断发展，风电机组的投入数量也在逐渐增多，但是在风电机组的运行过程中经常会出现一系列故障，不仅影响风电机组的发电效率，还会导致我国电站设备的运行受到影响，因此必须要保证能够对风电机组的运行状态进行检测，并且及时对风电机组的故障进行诊断，从而保障风电机组的运营维护。风电机组的运行状态直接决定了电站的发电性能，确保能够通过高效的手段提高风电机组的运营维护效果，是当前改善我国电站设备发电性能的重要措施，同时为了防止出现重大的发电事故，节省相应的维修成本，通过对风电机组进行状态检测非常有必要。
1风力发电机常见故障
1.1叶片
风电机组中叶片作为风电机组感应风能的重要构件，叶片往往承受较大风能应力，且所处环境极其恶劣，即使风电机组正常运行，也会出现一些设备故障，如：叶片结构松动造成雨水通过裂纹进入叶片内部，引起叶片不平衡；环境污染等原因增加叶片表面粗糙程度；长期受到风能应力导致叶片变形、叶片结构裂纹、桨距控制失效而造成空气动力不平衡。由于叶片受力出现形变或裂纹时，会释放时变的、高频的、瞬态的声发射信号，风电机组叶片损伤探测与评估常使用声发射检测技术，考虑到叶片故障引发的转子叶片受力不均会传导到机舱上而造成机舱晃动，可在机舱主轴上安装多个振动传感器，通过传感器采集低频振动信号，分析叶片转动空气动力不平衡等故障。
1.2异常振动
当发电机运行时，异常振动问题主要有三方面原因：电机设计方面存在不足，其中零件精度和标准不符，这些不达标零件可能在电机转动期间产生偏移问题，最终导致异常振动；发电机在长期运行时零件出现松动，导致转子质心和发电机旋转中心难以重合，进而发生偏离问题，导致机器出现异常振动；发电机操作、维修和养护与标准不符，也容易出现此类问题。
1.3齿轮箱
齿轮箱通常由一级行星齿轮、两级平行齿轮传动组成，是连接风力发电机与风电机组主轴的重要构件，通过齿轮结构可使主轴上低转速变为较高转速，以此满足风电机组的正常运行转速需要，由于风电机组齿轮箱的工作运行环境非常恶劣、传输功率较大、工况较为复杂，齿轮箱的高速轴侧轴承、行星齿轮、传动侧轴承、中间轴轴承等发生故障的几率较大。由于齿轮受冲击载荷、交变应力等作用影响，很容易出现齿面擦伤、磨损、断齿等问题，造成滚道滑伤、轴承磨损、外圈跑圈、滚子打滑等故障。由于齿轮箱故障所需的部件维修时间较长，维修费用相对较高，对于齿轮箱故障诊断可利用小波神经网络方法分析其振动信号，还可检测分析润滑油温度、油液磨粒、轴承温度等信息，对齿轮箱故障进行诊断。
2风电机组运行风险控制对策
2.1运检模式
随着风电企业规模的逐渐拓展，部分企业由于自身检修能力不足，因此将维护检修业务部分或全权委托给有能力的专业投资公司来负责。这种模式一般比自行维修要省钱，还能使运行人员的工作量保持均衡，其在兼职检修时负责正常的运行和一般缺陷消除。而定检、技改等工作委托专业且经验丰富的检修公司进行，不仅能精简人员、提高效率，运行人员参与检修也能提高其发现问题和解决问题的能力，最大限度减少损失，确保设备安全运行。但这种模式也存在一些不足：例如由于关系复杂，委托合同常流于形式，执行难度大，导致运检效率并不高；企业对委托公司的依赖度较高，不利于自身运行经验的积累及专业化发展。
2.2无损状态检测流程
在针对风电机组进行检测的过程中，无损检测技术得到了广泛的应用，无损检测技术主要是使用超声波检测，射线检测，涡流检测以及磁粉检测等相关技术进行相应的检测，这些常规的检测技术目前已经提高了无损检测的效率，同时新型的激光超声检测，红外线检测，金属磁记忆检测等也逐渐应用在无损检测的过程中，当前风电机组中使用无损检测的主要部件是，塔筒和叶片的检测技术是红外检测技术和超声检测技术，同时还使用了声发射检测技术，超声检测技术，目前在风电机组叶片检测中最为适用。而针对机组中的塔筒，主要使用了金属磁记忆检测技术和超声检测技术，通过国内外相关学者的研究实验表明，将叶片标准试件进行超声波检测红外线检测以及X射线检测的过程中，通过对比分析可以明确不同检测技术的优点及缺点。当前，通过使用闪光灯脉冲激励的方式进行缺陷的检测，可以提高相应的检测准确性，进而说明了红外热波无损检测技术能够应用于叶片生产的检测流程中。
2.3发电机定期维护
机组安全运行定期维护十分重要，维护过程需重点从几方面入手：整机维护。除机组的定期维护外还需展开必要整机维护，将发电机寿命有效延长。将发电机上的锈迹、尘土等及时清理，使其表面保持清洁，降低故障发生率，检查螺栓、垫圈各类紧固件连接牢固情况，检查绝缘电阻、对接线电缆等绝缘性能，以保证满足机组安全运行需求；维护轴承、润滑系统等，将机组润滑油进行定量补充，以免电机使用过程被烧损；维护定子和转子绕组，结合发电机运行规律，对于其定子和转子展开维护。如发电机是首次启动或长期停用后启动可一年展开一次测试，确认绝缘电阻情况，当发电机出现故障后展开其他测试。还需定期检修发电机，使设备处于良好状态下工作，将发电机寿命有效延长，提高其使用效益。
2.4完善管理维护制度
风电场风力发电机的定期维护、日常维护工作以完善的管理维护制度为基础，检测维修制度可以确保发电机运行维护的有序开展，运行维护人员在管理发电机的过程中，应按照管理维护制度，全面有序地检测发电机的各个线路、元件，有针对性测试线路承受能力，采用先局部检测再整体检测的顺序，一旦元件、线路性能不达标，应及时对其进行维修更换。另外，还要完善定期维护制度，利用制度约束运行维护人员，规范维护流程，确保能够顺利开展风力发电机维护工作，明确定期维护方案、维护时间，从根本上提高发电机运行维护效率，降低风力发电机运行故障。
结语
准确评估风电机组运行健康状态对于降低机组故障率、减少运维成本十分有利。输出功率是表征风电机组运行性能的最基本参数之一，输出功率的波动能够直观反映机组运行状态的变化。当实际输出功率明显偏离正常运行状态下的预期值时，则说明机组健康状态可能存在异常，由此文章提出了一种基于输出功率预测的风电机组运行风险度评估方法。所以必须要针对不同检测状态进行相应的分析，并且根据现阶段研究的现状明确其发展趋势，进而保障我国风电机组状态检测技术的应用水平得到有效的提升。同时相关负责人员还要提升技术水平和技术的融合性，为我国风电机组的检测奠定基础。
参考文献：
[1]丁显,徐进,滕伟,柳亦兵.风电机组状态检测技术研究现状及发展趋势[J].可再生能源,2017,35(10):1551-1557.