海装2.0mw风机发电机的运行与维护

绪论1.1研究背景随着全球经济的快速发展和人类生活水平的不断提高，人们对能源的需求也在不断增长。化石燃料是人类最早的能源之一。18世纪以来，化石资源先是煤炭，然后是石油和天然气，在人类社会生活的各个方面逐渐取代了柴火，有力地促进了社会生产力的发展。虽然到目前为止，世界经济的支柱能源仍然是煤炭、石油、天然气等化石能源，但化石能源供需矛盾日益尖锐，传统能源生产与能源需求的差距不断扩大。因此，化石资源的有限性和对环境的危害日益严重。有利土地威胁着人类社会的安全与发展。充足的能源和清洁的环境是经济持续发展和人类健康生活的基本条件。1.2研究意义风能作为一种绿色能源，引起了世界各国的广泛关注。而且它资源丰富，能源不会枯竭，价格便宜，而且可以获得范围广，清洁无污染，不会影响气候。目前，没有能源有这么多优点。在风力发电中，由于风速的不可预测性，研究风力发电的先进技术，提高风电机组的效率，充分利用风能资源具有重要意义。

2变速恒频风力发电技术2.1变速恒频风力发电系统结构在变速恒频风力发电系统中，需要功率转换装置将发电机产生的功率控制在恒定频率。变速恒频风力发电系统示意图如图2-1所示。其主要组成部分和功能如下：1）风力机将风能转化为动能。2）变速箱用于将风扇的低速转换为发电机运行所需的高速。3）风力发电机将从风力涡轮机输出的机械能转换成电能。4）发电机侧变换器由自开关器件（如GIR、IGBT、GTO等）组成，构成AC/DC变换器，采用一定的控制方法将变换器AC变换成DC。5）直流链路：恒定的直流链路电压控制是恒定的。6）网侧变换器是由自开关器件组成的DC/AC变换器，通过将直流电流变换成三相正弦交流电（如50Hz、690V三相交流电），可以有效地补偿电网的功率因数。7）变压器、开关和保护装置用于将电能转换成高压交流电（例如110kV或33kV）。图2-1变速恒频风力发电系统其中3）～5）可称为变频器，其能量流向在某些控制方案中是双向的，上述变频器为交一直一交变频器，变频器有许多不同的拓扑结构，根据不同的实际需要而加以采用。变速恒频风力发电系统具有以下共同的优点：1）最大限度地捕捉风能。2）较宽转速运行范围，以适应由于风速变化引起的风力机转速的变化。3）采用一定的控制策略可灵活调节系统的有功和无功功率，对电网而言这种系统可起到功率因数补偿的作用。4）采用先进的PWM控制技术，可抑制谐波，减小开关损耗，提高效率，降低成本。2.2变速恒频风力发电机组的运行原理风力机的作用是从空气中获取能量，将风能转化为动能。根据空气动力学的原理，风力机的功率与风速的三次方成正比，风轮叶片从风中获取的能量公式为：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）其中为空气密度，单位kg/；为风速，单位m/s；A为风力机的扫掠面积，单位；为风力机的输出功率系数（一般=1/3-2/5，最大不超过16/27=0.59），它是叶尖速比和桨叶节距角的函数；为风力机机械角速度；R为风轮半径。在桨叶节距角为一定时，对于一台确定的风力机，在桨叶节距角不变时总有一个对应着最佳功率系数的最佳时尖速比，此时风力机的转换效率最高。换而言之，对于一个特定的风速，风力机只有运行在一个特定的转速∞下才会有最高的风能转换效率。变桨距风力机的风能利用系数，与尖速比和桨叶的节距角成非线性关系。对于不同的节距角，风机拥有不同的效率。根据式（2-2），（2-3）得出的变桨距的风机特性曲线如图2-2所示。由图2-2可以看出：1）对于某一固定桨距角，存在唯一的风能利用系数最大值。2）桨叶节距角增大，风能利用系数明显减小。变速风力机的运行可根据不同的风况分为三个不同的阶段。第一阶段是启动阶段。发电机的速度从静止上升到切入速度。在切入速度下，发电机不工作，机组在风力的作用下机械地旋转，这不涉及发电机速度变化的控制，因此不讨论这个阶段。第二阶段是风力涡轮机进入电网时低于额定风速。风力涡轮机开始获取能量并将其转换成电能。理论上，根据风速的变化，风力机可以以任何速度运行。然而，由于操作速度的限制，该阶段必须分为两部分。每个区域，即变速操作区域和恒速操作区域。在变速区域时应保持恒定为最大值，以便最大限度地获取能量。为了使风轮能在最大区运行，必须使变速发电机转速能够被控制以跟踪风速的变化。当风速不断增大时，风力发电机转速会达到其极限值，因此风力发电机组开始运行在在恒速区域下，发电机转速为其额定转速，其降低，但发电机输出功率仍旧增加。在更高的风速下，风力发电机组的机械和电气极限要求转子速度和输出功率维持在限定值以下，这个限制就确定了变速风力发电机组的第三个运行阶段，该阶段称为功率恒定区。551520-0.1012345尖速比10图2-2变桨距功率系数曲线变速风力发电机组的桨叶节距角开始是恒定的。当风速达到起动风速后，风轮转速由零增大到发电机可以切入的转速，值不断上升，风力发电机组开始做发电运行。通过对发电机转速进行控制，风力发电机组逐渐进入恒定区(=)这时机组在最佳状态下运行。在变速运行区，发电机转速总是跟从风速。图2-3是在不同风速下最大输出功率点的连线，即最佳风力机组输出功率特性曲线。图2-3风力机输出功率特性根据方程（2-1）、（2-3），令，则可得风力机运行在曲线上输出的最大功率的方程为：（2-5）可以看出，在同一风速下，不同的转速会使风力机输出不同的功率，要想追踪曲线，必须在风速变化时及时调整转速，保持最佳叶尖速比。以为指令调节发电机输出功率，即可实现最大功率俘获的目的。

3风力机维护项目3.1主传动链维护3.1.1主轴检查主轴表面是否有刮伤、划痕，如有则打磨光整后补漆。3.1.2发电机1)润滑发电机轴承，清除废酯2)检查发电机有无外部损伤，及其螺栓松紧情况3)检查发电机运行中的噪音，有无异常4)检查发电机弹性支撑是否检查发电机弹性支撑是否有老化、破损,如有则必须更换5)每年向发电机集中润滑系统注入1L润滑脂,润滑脂牌号参考润滑油配套表检查空气滤清器,每年检查并清洗一次6)定期检查发电机绝缘、直流电阻等有关电气参数3.1.3齿轮箱运行时是否有异常噪音1)检查油位检查齿轮箱的油位。如果不足须向齿轮箱加入相同牌号的齿轮油。2)检查齿轮箱是否有泄漏检查齿轮箱所有连接面，高速轴、低速轴密封端面以及各管接头是否漏油。若出现漏油现象，现场采取密封措施，若不能请及时通知公司返厂维修。3)检查油液状况并更换油液在500小时后必须进行油液的抽样检查，不管运行状况如何，抽样的时间不能迟于一年。油液更换时，必须使用和先前同一牌号的油液。不允许使用混合油或不同生产厂家的油液。更换步骤：a在放油堵头下放置合适的积油容器；b卸下箱体顶部的放气螺帽；c把油槽及凹处的残留油液吸出，或用新油进行冲洗，这样也可以把油槽中的杂质清除干净；d清洁位于放油堵头处的永磁铁；e拧紧放油堵头(检查油封，堵头处受压油封可能失效)，必要时可更换放油堵头；f卸下联接螺栓，抬起齿轮箱观察盖板进行检查；g将新的油液过滤后注入齿轮箱。(过滤精度:50µm及更高精度)；h检查油位(油液必须加到油位标记处)；j盖上观察盖板。3.2偏航系统维护项目3.2.1偏航轴承维护1)检查螺栓力矩螺栓力矩应达2820N/m2)检查密封圈密封带和密封系统必须至少每年检查一次。正确的操作中，密封带不能有泄漏痕迹，且没有灰尘。3)检查齿面的磨损情况检查偏航轴承内齿和驱动器输出小齿轮，不得有点蚀，锈蚀，刮伤，裂纹等破坏痕迹。3.2.2偏航驱动器维护1)换油检查油位应在偏航和变桨齿轮箱静止状态时为准。a观察油位高度(发现不足及时补充)；b偏航齿轮箱润滑油更换周期：首次500个工作小时换油，换油周期不应超过三年，每年抽取油样并送检，亦可并根据检测结果更换；c换油周期受偏航工作温度影响：工作温度每升高10度运行时间减少大约一半；d换油排油应在偏航和变桨齿轮箱热机状态下进行；在环境温度过低时应加入适量预热过的新油进行冲洗，以便遗留的废油排出；e每次换油都应仔细清洗箱体，加油时请使用过滤器或滤网。每年对油质进行如下检查，如有问题则必须换油。－观察箱体底部有无沉淀物，每年清理磁性堵头的沉淀铁屑；－观察有无水或乳状物，若有则可开启放油堵塞，放掉部分油后在加注到规定油位；－检查粘度与原来相比如差值，超过20%说明油已失效，须换油；2)运行维护记录运行及维护记录：每次现场维护查阅偏航齿轮箱工作负荷、转速、工作温度的记录，情况如有异常变化情况应及时分析研究及早发现问题。3.3液压站的维护3.3.1换油要求使用合成油，并每年检测油质，可根据检测结果参照液压站使用说明书更换液压油，最长不应超过三年。

(1)断开本液压动力单元的所有电源并解除内部的油压；

(2)松开末端的螺栓，打开排油阀，做好废油回收；

(3)关闭排油阀并装好末端螺栓；

(4)重新给蓄油池灌油，达到蓄油池边上可见的玻璃上的标记，油的粘度为20～

200st；

(5)再次连接电源，启动泵。让本单元旋转10圈（加压或减压各10圈）。通过加压使制动器松闸。如果必要通过减压重新加油3.3.2更换滤芯

(1)断开本液压动力单元的所有电源并解除内部的油压；

(2)用开口扳手顺时针地旋转过滤器箱直到它与过滤器集成块脱离；

(3)取下滤芯并清洁过滤器箱的内部，安装新滤芯；

(4)清洁过滤箱外面的O型圈和聚四氟乙烯圈。必要时可以更换；

(5)重新安装好过滤箱。3.3.3更换通气装置

(1)断开液压动力单元的所有电源并解除内部的油压。本通气装置包括两个部分：一个是蓄油池内的过滤网，一个是盖子上的滤芯；

(2)通气装置是用3个小螺钉安装在蓄油池上。用起子取下螺钉，沿着密封的方向取下通气装置；

(3)安装新的通气装置，3个小螺钉的紧固力矩为1—3Nm3.3.4其它检查事项

(1)螺栓：检查各连接螺栓是否松动，对偏航制动器和高速轴制动器，要求500小时维护和一年维护时检查一次，螺栓为M36拧紧力矩为2600N.m并按照A类螺栓维护；

(2)液压制动系统的泄漏、破损，尤其是软管和管道；

(3)刹车片磨损情况和制动盘是否清洁；

(4)查看电机、阀发出的异常噪声；

(5)为检查液压系统是否有溢漏必须将所有残余油脂完全清理掉。找出任何轻微的泄露的原因；

(6)用户应保证制动器和液压总成清洁、无灰尘、无油渍。在液压系统上工作时必须注意别让任何污染物进入液压系统，即便是轻微的污染都会给制动系统带严重的后果；

(7)在修理之后重新启动风机之前必须检查两处制动器的制动功能。3.4冷却夜的更换关闭供水装置泵、冷却风扇，在供水装置开关阀上联结一管，另一端与废水收集装置相连，打开开关阀，让管路中的水流入废水装置直到不能再流出为止，对于管路和各部件残留水，可在每个零件的最低点拆掉管接头进行放水，注意废水的收集，排完后拧紧各接头。加水步骤：1)检查水冷系统各管路接头是否拧紧；2)打开管路最高点（油/水热交换器出水口、发电机进水口）排气阀；3)准备好防冻液及充液泵（含管子），连接管子，水泵入口处用铁丝拧紧并打开水泵上的开关阀；4)启动充液泵，直到最高点处有防冻液溢出，关闭排气阀；5)继续充液，直到供水装置上压力表指针指示到2bar，可在充液的同时在最高点短暂排气；6)启动供水装置电机，检查泵的声音是否正常，观察表指针显示是否小于2bar，指针是否左右摆动，有则打开最高点排气阀排气并继续充液到2bar，然后关闭水泵开关阀；(7)启动供水装置电机，检查泵的声音及表指针显示压力，如声音无异常且表压力值恒定则充液完成，拆掉供水装置上进液管子；如异常则重复。3.5起重机3.5.1起重机维护1)检查制动器的动作在每次操作前，都应检查制动器的动作情况。检查方式：空载情况下，启动双速电机，在两种速度下均能平稳制动，且无异响，然后试吊重物，在靠近地面的位置检查制动器是否能平稳制动。2)链条润滑每6个月检查一次，目视链条，链条清洁无锈蚀且无破损。加注方法：在导向装置处，用小口径容器倾倒在链条上，启动电机，让链条收缩，直至所有链条都润滑为止。3)检查链条和吊钩的磨损每年检查1次，检测方法：对于链条，测量11个链环，长度伸长了2％，即长度超过199.9mm，就应立即更换链条；对于挂钩：开口尺寸大于原尺寸的15％，即开口超过30mm，就应立即更换挂钩。3.6塔筒3.6.1拧紧螺栓必须检查并按规定力矩拧紧螺栓：1)塔筒段连接螺栓2)平台安装螺栓3)电梯吊梁连接螺栓(若塔筒含电梯)4)电缆导轨和支撑连接螺栓(若塔筒含电梯)5)安全装置上的所有螺栓500小时维护时100%紧固螺栓，每年按10％抽样检查塔筒螺栓，并做好标记，并要求每次检查不同的螺栓。如有松动和断裂，应作100％检查，并替换失效螺栓。螺栓力矩如下表3-1。表3-1螺栓力矩螺纹规格M6（8.8）M8（8.8）M10（8.8）M12（8.8）M16（8.8）螺栓紧固力矩N*m10.4254984208螺纹规格M20（8.8）M36（8.8）M42（8.8）M48（8.8）M56（8.8）螺栓紧固力矩N*m407280045006500106003.6.2检查焊缝1)检查时必须确保的要求a表面所有污物（如润滑油和脱落的涂料微粒等）都已被清除干净。表面光亮，焊缝所有位置清晰可见b表面必须达到满足要求的亮度c因为仅为目视检查，所以全部的焊缝检查必须非常仔细2)检查位置和方法塔架，机舱上及它们周围的焊缝应经常检查以尽早发现这些地方形成裂痕的迹象，这些位置上不允许有裂痕出现。3.6.3门和舱口的目视检查1)检查门和舱口的橡胶件和封锁装置，若出现破碎，老化，应及时更换2)目视检查腐蚀情况，每年定期涂刷油漆3)目测塔筒门及塔壁焊接有无裂纹3.6.4安全装置的目视检查1)安全装置的钢绳是否有损坏及腐蚀2)安全带及其支撑装置是否损坏如这些安全装置的任一部分稍有不可靠，此部件须马上更换；螺栓松动，马上紧固。3.6.5平台的检查1)清理排油法兰2)检查排油法兰上的螺栓堵头是否漏油3)检查护栏的腐蚀情况4)检查各焊接点和螺栓的连接情况3.6.6塔筒内照明设施和电缆每年应检查塔筒内照明设施，要求全部情况应良好可用，如发现灯具损坏或照明电缆老化，应及时更换。

4海装2.0mw风力发电机运行维护的策略探讨4.1提高风力发电机运行维护技术在风力发电机组的维护中，必须加强维护技术。首先要注意观察，如风机内梯子和安全平台连接是否牢固，风机控制柜内电缆是否松动，是否有异味，是否有夹板移位，液压站的表压是否异常，W旋转部件和旋转部件异常。是否有磨损或失效现象。其次，应注意风机运行时的声音，并通过声音的异常情况来确认发电机是否出现故障。例如，我们应该注意控制柜内是否有放电声音。如果有放电声，我们可以确认控制柜内的接线端子相互接触不良。我们应该对这些终端进行重点检查；我们还可以听变速箱的声音并发电。机器轴承等有无异常情况，风停时听发电机风扇叶片有无异常声音。第三，为了维护润滑系统，风机润滑系统对发电机的效率有很大的影响，主要有两种润滑方式：稀油润滑和干油润滑。其中，稀油润滑主要用于风力机变速箱和偏航减速齿轮箱。这部分维修主要采用抽样试验和加润滑油的方法，以保证齿轮箱和偏航减速齿轮箱上有足够的润滑油。对于偏航轴承、发电机轴承、偏航齿轮和发电机的其他部件，一般采用甘油润滑。由于这些部件在运行中容易出现高温，高温会导致润滑油质量问题，因此在运行和维护中，这些润滑油应进行测试、添加和更换。此外，在检测基本故障时，只需清理工作现场、机电设备，方便下一步观察各种故障。4.2完善检修管理制度4.2.1完善风力发电机检测维修流程在风电机组的测试和维修过程中，必须建立一套完善的管理流程，使风电机组的维护和测试有序进行。在风力发电机组的管理过程中，正常的顺序是测试风力发电机组的部件和线路。一旦发现风力涡轮机的某些部件出现故障，应测试线路的耐久性。如果确定管路或部件不能再使用，则应更换它们。如果维修后质量检验合格，可以重新投入使用。在使用中。检测序列通常是检测局部故障，然后检测和维护整个线路网络。4.2.2加强定期维护制度的完善在风机运行和维护过程中，应定期进行维护和检查，主要检查风机的连接部件，尤其是螺栓力矩，以保证发电机各传动部件的润滑性能和各项试验功能。由于风机运行时振动大，螺栓容易松动，因此有必要定期检查风机的螺栓紧固情况。拧紧螺栓时，应避免风力发电机组的高出力季节，一般可在夏季布置。此外，还应确定定期维护的时间和计划，如制定专业维护方案，维护人员应按照相应的维护管理规范进行维护。在检修计划中，要反映检修时间、检修项目、检修结果的检查等方面，提高风电机组检修质量。4.3加强检修人员的业务技能水平的提升、解决技术问题风力发电机的维修和使用对于检修工作人员的技术能力有较高要求，这与风力发电机是否能够安全便捷高效运行有着直接的联系。例如如果在日常的运行过程中零部件发生了故障，工作人员根据以往经验可以进行初步的判断，但是如果检修人员的业务能力水平不够，将会导致更大的问题发生。因此在日常工作中，应该加强检修工作人员技术能力水平的提升，让他们掌握更全面的维修技术，对一些简单的故障进行处理，避免出现大问题。在风电机组的运行维护过程中，维护人员的服务技能水平是影响风电机组安全运行效率的重要因素。例如，风机部件在日常运行过程中是否发生故障，可以通过工作经验来判断，但由于维护人员的服务技能水平不够高，可以用于日常工作。问题严重时能否及时发现并及时修复，将影响风力发电机组的正常运行。因此，在日常工作中，风电场应加强对风电机组维修人员专业技能的培训，不仅要加强对专业技能的培训，使他们能够掌握更基本的维修技能，及时识别和处理一些简单的故障，防止问题扩大。此外，要加强维护人员责任意识的培养，使维护人员在日常工作中对各种风机的维护保持较强的责任感和态度，及时发现和维护，积极有效地解决各种问题。

5结语于目前严重缺乏风力发电机的运行维护，导致发电机经常会出现故障问题，降低了发电机的运行性能。如果不能合理安排运行维护，就会引起带病作业的情况，增加了风力发电机的运行风险，容易诱发安全事故。近年来逐渐树立了运行维护的意识，致力于采用运行维护和故障诊断的方法，控制风力发电机的运行，排除发电机中的故障，并积极配置科学、合理的技术，实现技术化的运维管理。对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析，可对运行维护工作进行考核量化，也可对风电场的设计，风资源的评估，设备选型提供有效的理论依据。每个月的发电量统计报表，是运行工作的重要内容之一，其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有：风机的月发电量，场用电量，风机的设备正常工作时间，故障时间，标准利用小时，电网停电，故障时间等。风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。例如，在对国产化风机的功率曲线分析后，我们对后三台风机的安装角进行了调节，降低了高风速区的出力，提高了低风速区的利用率，减少了过发故障和发电机温度过高故障，提高了设备的可利用率。通过对风况数据的统计和分析，我们掌握了各型风机随季节变化的出力规律，并以此可制定合理的定期维护工作时间表，以减少风资源的浪费。在全球能源危机和环境污染日益严重的今天，能源和环境是人类生存和发展迫切需要解决的问题。风能作为一种清洁、可再生的绿色能源，具有无污染、建设周期短、投资灵活、占地少等优点。具有良好的经济效益和社会效益。它受到世界各国的高度重视，应用越来越广泛。风力发电机是风电场运行维护的重要设备。风力发电机运行缺陷及故障对风力发电系统的影响较大，严重时还会引起发电中断的问题。因此，应全面落实运行维护的措施，积极提高风力发电机的运行效率，进而提升风力发电系统的生产效益。风力发电机是风电场生产过程中的重要机械设备，在风力发电机的运行过程中经常会出现各种故障，维修管理是确保风力发电机能够正常运行的重要途径，在运行过程中必须要积极加强对各种故障的检查和处理，以提高风力发电机的使用效率，促进风电场的可持续发展。总而言之，风电场中各项工作的运行效率以及安全度与风力发电机有着重要的关系。目前风力发电机中还存在较多的故障隐患，因此相关工作人员要强化自身的安全意识，采用有效的维护和检修措施，快速发现其中的故障问题，提升设备的使用效率，提高风电场的经济效益。

致谢本论文是在导师的谆谆教诲和指导下完成的，从选题、构思到定稿无不渗透着导师的心血和汗水；导师渊博的知识和严谨的学风使我受益终身，在此表示深深的敬意和感谢。这次写论文的经历也会使我终身受益，我感受到，做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有认真学习和钻研，自己就不可能有研究的能力，就不可能有自己的研究，就不会有所收获和突破。希望这个经历，在今后的学习和生活中能够继续激励我前进。另外，还要特别感谢我的家人，他们时刻关心我，给我提供了学习的机