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风力发电机组运行安全及控制措施分析

彭先伟 张瑞银
摘要：目前，风力发电机组的运行质量还有很大的提升空间。风力发电机组在运行过程中常出现故障，甚至导致风电事故发生，因此，要保障风力发电机组运行安全，就需要排查安全隐患，并采取安全控制措施。基于此，本文就对风力发电机组运行安全及控制措施有关内容展开分析。
关键词：风力发电;发电机组运行;安全控制
1风力发电机组运行现状分析
风能作为一种清洁能源，对于环境的保护以及气候的改善具有积极的促进作用。在我国已经制定了相应的政策对风力发电行业进行支持，例如分摊电费财税优惠等。要加强对风能的利用，使其成为发电过程中的补充能源，促进风力发电的规模效应的发挥，首先应加强具体的硬件设施建设，即加强风力发电厂的建设以及发展。目前市场上具有百家风力发电厂，其规模不一，位置主要是分布在三北东南沿海，主要是由于这些地区的风力资源比较丰富，风能分布比较密集，因此有助于风力发电行业的有效开展。当前，我国对风力发电的支持程度十分高，对风力发电的投入也十分巨大，加强了各种设备的投入，以保证风力发电的硬件需求。很多数据都表明我国的风力发电行业已经进入了规模化发展的阶段。但是，在风力发电过程中仍然存在一些问题。
2风力发电机组安全运行分析
风力发电机组所处环境复杂，设置于野外，工作条件恶劣，而且自然风力受人为制约因素小，不受控制的风能在极端情况下甚至会达到50m/s以上，因此，风力发电机组在運行过程中，会承受许多复杂多变的荷载，多变的外在自然因素也会对风机的正常运行产生负面影响。为了确保风机运行时有足够的承载能力，风力发电机组的制造材料会选择经过大量性能检测的金属结构材料，筛选出的材料还要保证具备耐高温、抗低温、耐腐蚀以及耐冲击等特征，使地发电机组可正常运行二十年，风力发电机组的结构设计也要进行相应加强。风力发电机组全天候处于工作状态下，运行过程中也一直处于自动控制下，其运行系统需要满足无人自动运行要求。目前应用的风力发电机组控制系统核心为可编程控制器，系统包括PLC、传感器、控制器等。传感器实时显示发电机组运行状态，在机组各项指标发生波动时由PLC参与进行异常处理，最后由控制器完成各项控制功能，控制系统的功能可靠性对于风力发电机组的运行也发挥着一定的影响作用。应用风力发电机组控制系统实现各项控制功能，切实保障了风机的安全稳定运行。当前，普遍应用的风力发电机组大多采取独立于常规运行控制系统的安全链保护系统，该保护系统应用单回路的机构，所有重点监测点共同组成了一个单回路，在发电机组发生异动时，如超常振动、过速、扭缆、变桨超限等问题时，单回路及时中断，安全链随之失去完整性，风机停止运行，运行安全性得到提升。对于风机运行的控制主要通过变桨距的控制实现，控制变桨距可实现风电机组荷载的有效降低。当机组停止运转时，自动调节桨叶角到最大桨叶角位置，使风力发电机组处于安全位置。在风力发电机组的制动环节，采用三套独立的叶片变桨机构，如果风机运行进入异常极端情况，进行紧急顺浆可以帮助叶片恢复最大桨叶角度，达到气动刹车目的。
3风力发电机组安全运行控制措施分析
3.1定时定期维修风力发电机组
在风力发电机组运行中，任何一个微小零件发生故障都可能导致整个风力发电机组瘫痪，这就需要定期对风力发电机的各个零件，各个设备进行定期检测和维修。当相关人员在进行相应检测时，如果发现问题应当立即解决，从而有效避免安全事故的发生。监测人员在监测中，应该对各个部位的零件连接部分进行润滑和加工，通过加强各个部件之间的连接来提高整个发动机组的运行机能，只有这样才能保证工作人员和风力发电机组运行的安全。在极端天气出现后，无论发电机组是否出现故障，设备维修人员都应对风力发电机组进行全面检查，保证风机的各个部位都没有受到损害。
3.2落实风机运行数据监测分析工作
数据监测主要包含电网数据监测、功率监测、转速监测等。通过分析控制柜温度、三相电压、功率、发电机绕组温度等相关信息，能够对风力发电机组运行情况进行监测、判断，此外，发现机组的报警信息与运行参数信息能够直接向主控制器传递，进而实现远程操控。
3.3对特殊危险情况采取有效应对措施
风力发电机组的运行处于户外，自然环境中的天气变化频繁，雷雨闪电等现象更会对风力发电机组的运行安全带来隐患威胁，因此必须做好机组电压保护和雷电接收传导系统强化。此外，等电位的连接也要采取相关防范措施，定期对机组的接地系统进行检修，减少机组受到雷击的几率。同时，风力发电机组的运行还可能会因风速问题而超出安全运行范围，自然风速过快，发电机组功率过大，机组运行的安全性降低，此时必须通过远程控制促使发电机组停机。另外，在寒冷潮湿的环境中风力发电机组过长时间停止运行也会导致叶片结冰等现象，当再次起动风力发电机组时必须做好事先的绝缘设备检查，检测合格后再行启动。
3.4做好风电齿轮箱的维护工作
风力发电机组中齿轮箱的定期检查是机组安全运行的重要保障。对于风电齿轮箱的定期检查主要包括齿轮箱是否漏油、油位是否正常、目视检查齿面是否平整、震动和噪音是否处于正常范围。除检查风电齿轮箱的本体维护外，还需要对整体传动链和齿轮箱相关部件进行检查，如主轴轴承、弹性支承及高速轴联轴器等，当上述零件的检查出现遗漏，将给齿轮箱的应用带来非常严重的不良影响。例如在三点支撑结构的风机中，弹性支承体失去效用或发生变形后，将引发齿轮箱的偏心并造成最终的齿轮轴承的偏载失效。另外主轴轴承的失效或者轴箱定位松动也会使风机齿轮箱荷载过多而加速行星架轴承的失效。
4结语
风力发电产生的电能属于清洁能源，这种发电方式在我国今后很长一段时间内都会运行，使用范围会越来越广。但是，由于当前对于风力发电机组的维护仍存在很多缺陷，因此，风力发电机组仍旧会发生故障问题，风力发电的运行性能受到打击。对于风力发电机组存在的运行隐患，必须及时采取有效措施进行解决，坚决杜绝发电机组带病运行的情况。降低机组运行风险，从而最大限度降低安全事故的发生，保障风力发电机组的优化运行和安全运行。
参考文献
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作者介绍：
彭先伟（1984.12-）;男;湖北随州;汉族;硕士研究生;工程师;从事风机发电机组控制系统设计;东方电气风电有限公司。

-全文完-