《风力发电技术》课件-第三章 机组运行与维护VIP

第三章机组运行与维护1.机组运行

风电机组通电自检后进入待机状态,在一定的风速驱动下起动,发电功率随着风速的升高而增加,在额定风速下达到满负荷,并在超过额定风速后保持额定功率输出。包括自动运行状态、受控运行状态和手动操作。机组运行由风电机组控制系统根据风况和电网状况,对机组发出通电自检、待机、起动、并网发电,以及暂停或停机指令。自动运行状态

当风电机组通电或完成复位操作后,机组控制系统起动,开始自检程序,对各部件状态位、传感器、开关、继电器等进行检査,此时液压系统、变桨系统、偏航系统开始工作。通电自检叶片桨距角保持在90°

风电机组通电自检后未发现故障,显示系统状态正常。待机

此时若风速低于起动风速,机组处于待机状态,桨距角度保持0°或叶尖制动在正常运行位置。外界风速达到切入风速(2~4m/s)后,系统开始起动。起动

变桨系统将叶片角度调节到45°左右,风轮旋转。当加速到并网要求的转速时,机组并入电网运行。

在正常情况下,风电机组并网输出功率。风电机组控制系统根据风速和风向变化情况自动改变机组的转速、偏航角度和叶片角度,并根据风速变化随时进行调整机组功率输出。并网发电

当控制系统检测出电网、气候等外部环境因素出现异常,不满足运行要求时,将风电机组置于暂停状态。暂停

在暂停状态下：风电机组液压系统自动保持压力,偏航系统保持自动偏航,变桨系统将叶片顺桨(变为90°位置),机组甩掉负荷。

在暂停状态下：可以对风电机组进行调试、维护和检修。发电机与电网解列偏航系统不再动作变桨系统使叶片顺桨机械制动系统开始时保持松开状态待风电机组转速低于某个设定值后,机械制动系统再开始制动停机——正常停机

当出现电网掉电、发电机转子超速、机舱过振动等安全链触发动作或人工按动紧急停机按钮时,所有操作都不再起作用。停机——紧急停机

此时空气动力制动和机械制动系统起动作,直至将安全链触电复归或紧急停机按钮复位。在人工干预或电网状态异常情况下的风电机组运行状态,包括有功功率控制、无功功率控制、低电压穿越和限扇区控制运行。受控运行状态

用于发生紧急情况或者对风电机组进行试验、维护时,手动操作完成机组起动、停机、偏航、复位等动作。机组的手动操作就地复位远方复位复位操作

故障停机和紧急停机状态下的风电机组手动起动操作。复位操作——就地复位

风电机组在故障停机和紧急停机后,如故障已排除且具备起动的条件,重新起动前必须按“重置”或“复位”就地控制按钮,方能按自动起动操作方式进行起动。

风电机组运行中出现的某些故障可通过升压变电站的风电机组监控系统进行远方复位而消除。复位操作——远方复位风电场监控系统2.机组检修

为恢复风电机组正常发电能力所开展的工作。风电机组投入运行后,由于设计、制造、安装、调试、运行维护不当,设备老化和磨损,以及环境影响等因素可能引发机组设备故障和异常,造成机组性能下降或故障停机,需要及时开展检修工作,恢复设备的正常运行。机组检修风电机组检修工作是风电场的项日常工作,及时和有效的检修可提高风电机组的发电量和可利用率。消缺检修故障检修大型检修检修类型为避免缺陷发展引发设备故障或事故所安排的检査、维修工作。消缺检修

通过定期或不定期地开展设备巡视检查和隐患排查,在发现机组存在锈蚀、裂纹、位移、渗漏、磨损、油位不正常,紧固、润滑不良等情况。

在风电机组正常运行中,机组控制系统发出告警,指示设备存在异常而停机时需进行的维修处理工作故障检修

除消缺检修和故障检修外,机组塔架、叶片、机舱、齿轮箱、发电机、主轴等大型部件的更换和维修工作。大型检修特点1.高空作业多。2.受天气影响较大。3.专业性较强。4.大型部件更换需动用大型吊装设备,海上风电场还需专用的浮吊设备。5.风电机组种类多,零部件繁多,备品备件有专用的库房进行分类保管。叶片主轴齿轮箱发电机测风设备工作内容——设备检修偏航系统控制系统液压系统变桨系统制动系统工作内容——系统检修3.机组维护项目机组维护项目对设备和设施的外观进行检查,更换磨损、老化部件对注油设备进行润滑对设备性能指标进行测量对各部件功能进行测试,对设备进行清洁螺栓叶片主轴高速联轴器发电机液压系统变桨系统塔架控制系统安全链电气系统风向标风速仪维护的部件、设备和设施包括：

风电机组的各主要部件和其他辅助设备一般都采用螺栓紧固,每次维护时要进行检查或力矩校验。螺栓维护检査可采用目视或敲击方式,发现松动则应进行重新紧固。对于重要的螺栓,如叶片固定螺栓等,需使用力矩扳手对螺栓的力矩进行校验。

对重要螺栓的力矩检查,螺栓数量不多的一般全部进行检查,螺栓数量大的，如偏航系统固定螺栓等,在首次维护时必须全部进行力矩校验,之后的维护可采用抽检方式,抽检量一般为螺栓数量的5%~10%。齿轮箱维护①检查风电机组齿轮箱本体、油循环冷却系统、精滤系统等部件运行状况,有无油渗漏;②检查油循环系统的过滤器是否需要更换;③检查齿轮箱油位是否正常;齿轮箱维护④检查齿轮箱内齿面有无崩齿情况,如发现有崩齿,则进行维修和处理,齿面崩齿小于10%齿面长度的,进行表面打磨后可以继续运行,但需要加强观察;⑤观察油质情况,发现齿轮油颜色发黑,或有杂质,或油样化验结果不达标的,则需更换油品或滤油处理。润滑油的更换周期,矿物油为18个月,合成油为48~60个月。叶片维护①对叶片表面进行目测检查,发现叶片裂纹或损伤的,乘坐吊车或吊篮进行维修;②检查叶片内接闪器的引线是否连接正常;③对于变桨距机组的叶片,将桨叶轴承内的废油排出,加注新油脂。①检查主轴与齿轮箱连接是否正常;②检查主轴轴承密封是否良好,有无渗漏油脂;③定期加注新油脂，高速联轴器维护主要检查高速联轴器表面有无裂纹,固定螺栓有无松动。主轴维护①检查风电机组的发电机轴承有无异常声音;②按要求加注新油脂;③检查发电机冷却系统是否运行正常;④使用绝缘电阻表检查发电机绝缘是否良好,使用电桥检查发电机各绕组直流电阻是否正常;发电机维护⑤使用千分表或激光对中仪对发电机和齿轮箱高速输出轴同轴度进行检查,如同轴度超过规定值,则进行调整;⑥对带集电环的发电机,检査集电环室内积碳情况,必要时进行清理;⑦检査碳刷架固定是否良好,碳刷磨损情况是否达到更换要求。①检查风电机组液压系统各管路是否存在渗漏油情况,对各液压部件的连接部件逐个进行紧固;②液压马达起动建压后,检查液压系统测试点的压力值是否满足要求;③对液压系统自起动功能进行测试,手动泄压后,检查液压系统重新建压时间是否满足要求,压力值是否达到标准值。液压系统维护液压变桨系统机构示意图

应检查各部位有无渗漏油情况,变桨执行机构有无卡涩,执行单元压力是否正常,并补充润滑油脂。变桨系统维护——液压变桨系统

检查变桨电机、控制元件有无过热和放电,变桨执行机构有无卡涩,后备电源系统的电压和容量是否正常。变桨系统维护——电动变桨系统维护后都要通过控制系统对其进行测试，检查机组是否按照设定的变桨角度进行桨叶调整。①检查风电机组塔架表面油漆有无脱落,塔架本体有无锈蚀,必要时进行补漆或防锈处理;②检查塔架间的接地连接线有无松动和断裂;③检查塔架的爬梯固定螺栓有无松动,必要时应进行紧固;④对塔架的各平台进行检查,发现有油渍进行清理,对固定平台的螺栓进行紧固。塔架维护

主要检查控制系统各部件有无过热或损坏,有无接线松动等情况。另外,通过控制系统的控制程序,对机组进行起动、停机测试,偏航系统测试,检查控制系统是否正确响应,系统显示的各参数是否与机组现有状态一致,以及机组顶部和底部控制设备通信是否良好。同时,还要进行安全链测试。控制系统和安全链维护主要检查各部件表面有无放电痕迹,各连接线固定是否牢固,电缆接头有无过热情况,采用绝缘检测仪器检查绝缘情况是否良好,检查回路电压是否正常。电气系统维护

主要是检查风向标、风速仪转动是否灵活,模拟风速仪和风向标工作状态,同时检查与控制系统显示的数值是否一致,并测试风速仪和风向标的加热系统能否正确动作。风速标和风向仪维护4.机组试验项目机组试验项目机组远程操作试验失电保护试验超速保护试验振动试验紧急停机按钮试验扭缆开关试验“看门狗”试验液压系统试验变桨系统测试测风装置试验操作面板试验自动偏航试验加热器试验机械制动试验机组并网及运行试验起停机操作解缆操作偏航操作数据下载远程程序上传通过风电机组的远程监控系统对机组进行操作。机组远程操作试验检查通信是否正常

风电机组正常运行状态下,突然发生系统停电或控制系统失电时,检查机组各项保护是否正确动作,机组能否安全停运。失电保护试验

一般通过手动切断主开关或切断控制系统电源开关进行试验,并观察机组的响应是否正确。

可以使用模拟超速和机组实际超速两种试验方法进行。机组在超过额定转速范围一定比例后,机组超速保护是否工作而停机。超速保护试验验证模拟超速方法:通过手动触发超速保护信号,观察机组是否动作停机。机组实际超速试验:将机组目标转速设置在超过发电机额定转速,观察在超过超速保护设定值时超速保护是否动作。通过触发振动传感器的触点,检验风电机组是否紧急停机。振动试验

振动传感器一般是摆锤或小球,通过手动试验使摆锤偏离幅度超过一定角度或使小球掉落,触发振动传感器发出紧急停机信号。

风电机组在底部控制柜、顶部控制柜、偏航法兰盘和机舱主轴等几个部位,设置若干紧急停机按钮。试验时按下紧急停机按钮,观察机组是否立即响应并紧急停机。紧急停机按钮试验风电机组上的扭缆开关为行程开关。扭缆开关试验

当风电机组偏航传感器故障或异常,风电机组扭缆圈数超过规定值,达到扭缆开关动作值时,将发出信号。试验时扳动扭缆开关,观察机组是否立即停运。正常运行时,“看门狗”与控制器持续通信。通信一旦失去,“看门狗”将立即触发,将机组停运。“看门狗”试验

试验时可拔出“看门狗”插件,观察机组是否立即停机,验证其工作是否正常。检验液压系统各部件是否正常工作,是否能够提供足够的压力驱动操作机构正确动作。液压系统试验

尤其是试验液压泵、电动机,以及各类电磁控制阀、压力传感器等是否工作正常。液压系统由电动机驱动液压泵,通过管路、电磁控制阀和各种液压阀、压力传感器等部件,提供或卸放压力油,为风电机组内的动作机构提供液压动力。试验压力开关是否正常。试验液压系统建压时间是否正常。试验各安全阀是否正常。液压系统试验——试验内容

可通过在控制系统中设置目标桨距角,检验变桨系统是否按照指令正确动作,观察反馈与实际变桨角度的吻合度。主要是检验变桨系统执行指令是否正确,信号反馈是否正常。变桨系统测试

同时,做变桨速度试验,检验变桨系统动力机构和执行机构是否足以在规定时间内驱动桨叶完成调整动作。

对于电动变桨系统,还要做失电试验,即检验机组的后备电源是否正常,是否足以驱动机组在紧急状态下完成顺桨动作。

试验方式为通过用手拨动或停止风速仪、风向仪,观察控制系统测量值是否与实际一致,另外还可以采用手持式风速仪、风向仪进行对比测量,验证机组上风速仪、风向仪是否正常检验风速仪、风向仪测量数据是否准确。测风装置试验三杯式风速仪风电机组控制系统有专用的操作面板,用于对风电机组进行操作、数据查询和控制。操作面板试验

一般有机组复位、停机、起动、偏航、菜单键及上下左右的操作键。试验时逐个操作,验证面板功能试验可以检验机组控制系统及执行机构是否正常工作。

试验时可人工将风电机组手动偏航,使风电机组偏离风向,将机组切换到自动对风状态。在工作风速范围内,机组应自动对准风向。主要检验偏航系统动作是否准确,能否完成自动对风。自动偏航试验起动加热器,检测元件温度传感器工作是否正常。加热器试验

在风电机组控制柜、测风装置、机舱(低温型风电机组)中安装有加热器,用于除湿和加热。

用于验证制动盘间距调整是否正常,制动系统能否正常工作。验证在故障情况下需要停机时,风电机组能否在规定时间内将转速降低。机械制动试验检验机组并网性能是否良好,并网后机组运行是否稳定。机组并网及运行试验

一般在完成机组各项试验后进行,即将机组并网运行后,观察机组噪声、振动、各电压值和电流值是否处于正常范围。5.机组检修项目授课教师：王华彪机组检修项目叶片主轴齿轮箱发电机测风设备工作内容——设备检修偏航系统控制系统液压系统变桨系统制动系统工作内容——系统检修

风沙或盐雾的侵蚀会造成风电机组叶片表面受损,受雷击后容易引起叶片开裂,由于质量问题也会导致叶片产生裂纹或结构性损伤,需要进行维修。叶片检修叶片检修的工序是:对受损范围进行污垢清除和打磨,打磨范围略大升叶片损坏部位,对打磨好后的损坏部位进行清洁后重新铺设玻璃纤维并注胶,待固化后打磨成型,最后涂上防护漆,防护漆干燥后进行抛光处理。叶片主梁或抗剪腹板损坏的叶片不宜进行修复,需整体更换。1.对于损坏不严重的叶片,一般使用专用的回廊式检修平台在空中进行修复,也可通过吊车挂上吊笼或用绳索拴住工作人员从机舱下挂到作业点进行维修作业,

损坏严重的叶片或损坏范围过大的叶片,则需要吊装至地面进行修复。叶片检修——检修要点2.叶片检修时,工作人员穿防护服、戴橡胶手套和护目眼睛、护耳耳罩、专用呼吸面具,防止粉尘和化学物质对人体的伤害,并使用专用打磨、抛光、喷涂、加热工具和卡钳等,保证检修工作的质量。3.雷电天气、雨天大雾天和温度过低都不宜进行检修作业,正常情况下环境温度不宜低于5℃,低于该温度需使用专用的加热毯等辅助设备进行修复。4.叶片检修所用的材料须与原使用材料一致。5.修复后的叶片质量应与其他叶片质量基本保持一致,质量差别一般不得超过5kg。

主轴运行中容易出现位移、螺栓断裂或卡涩、轴承温度高等故障。主轴检修主轴检修——检修要点1.固定螺栓有无断裂和松动轴承座有无裂纹和位移有无渗漏油脂轴承温度有无异常转动时声音是否正常2.更换主轴本体、轴承及轴承座等部件一般需要动用大型吊车辅助进行维修。拆装轴承需使用轴承加热器、千斤顶等专用设备。3.发现主轴本体表面受损,打磨处理后可继续使用;发现主轴表面损坏严重或出现弯轴状况,需更换主轴本体。齿轮箱容易出现轴承卡涩、齿轮油温高、齿轮损坏等故障。齿轮箱检修齿轮箱检修分为本体和辅助系统两大部分。风力发电机增速齿轮箱齿轮箱检修——本体检修齿轮箱各结合面有无渗漏油内部齿面是否完整轴承温度是否正常油位是否正常固定和支撑部件有无位移和裂纹。本体缺陷和故障一般需吊装至地面进行修复。多级行星齿轮增速箱齿轮箱辅助系统包括冷却系统、润滑油循环系统和过滤系统等。齿轮箱检修——辅助系统检修各部件的连接管路是否正常有无渗漏油过滤器有无堵塞各电气和控制回路部件及接线是否正常检测电气和液压参数是否在正常范围发电机故障主要分机械和电气两类。发电机检修

主要是轴承故障失效或整体出现位移。故障轴承可在风电机组机舱内进行更换。发电机检修——机械故障

主要是定、转子回路绝缘破坏或过流。

出现绝缘损坏的发电机,须使用大型吊装设备进行整体更换。发电机检修——电气故障测风设备因安装在机舱外部,受外部环境影响较大,是风电机组故障率较高的部件。测风设备检修

检修测风设备需出舱进行作业,并做好安全保护措施。主要检查风速仪、风向仪的传感器转动是否灵活、有无卡涩接线有无松动和老化测量数据是否准确偏航系统缺陷和故障后将出现对风不准确或无法执行偏航指令等问题。偏航系统检修

偏