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                风电场的维护

                发布时间: 2016-02-24 15:05:12   作者:无   来源:

                  

                第一部分:概述
                第二部分:技术原理
                第三部分:国内发展和应用现状
                第四部分;国外发展和应用现状
                第五部分:供应商信息
                第六部分:经典案例
                第七部分:参考文献
                 
                概述
                风力发电机是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品,各部分紧密联系,息息相关。风力机维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低;风力机本身性能的好坏,也要通过维护检修来保持,维护工作及时有效可以发现故障隐患,减少故障的发生,提高风机效率。
                风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。
                1.风机的定期检修维护
                定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态,并延长风机的使用寿命。定期检修维护工作的主要内容有:风机联接件之间的螺栓力矩检查(包括电气连接),各传动部件之间的润滑和各项功能测试。
                风机在正常运行中时,各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中,极易使其松动,为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切,我们必须定期对其进行螺栓力矩的检查。在环境温度低于-5℃时,应使其力矩下降到额定力矩的80%进行紧固,并在温度高于-5℃后进行复查。我们一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季,以避开风机的高出力季节。
                风机的润滑系统主要有稀油润滑(或称矿物油润滑)和干油润滑(或称润滑脂润滑)两种方式。风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式,其维护方法是补加和采样化验,若化验结果表明该润滑油已无法再使用,则进行更换。干油润滑部件有发电机轴承,偏航轴承,偏航齿等。这些部件由于运行温度较高,极易变质,导致轴承磨损,定期维护时,必须每次都对其进行补加。另外,发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入,不可过多,防止太多后挤入电机绕组,使电机烧坏。
                定期维护的功能测试主要有过速测试,紧急停机测试,液压系统各元件定值测试,振动开关测试,扭缆开关测试。还可以对控制器的极限定值进行一些常规测试。
                定期维护除以上三大项以外,还要检查液压油位,各传感器有无损坏,传感器的电源是否可靠工作,闸片及闸盘的磨损情况等方面。
                2.日常排故维护
                风机在运行当中,也会出现一些故障必须到现场去处理,这样我们就可顺便进行一下常规维护。首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固,有无连接螺栓松动,控制柜内有无糊味,电缆线有无位移,夹板是否松动,扭缆传感器拉环是否磨损破裂,偏航齿的润滑是否干枯变质,偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常,液压站的表计压力是否正常,转动部件与旋转部件之间有无磨损,看各油管接头有无渗漏,齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。第二是听,听一下控制柜里是否有放电的声音,有声音就可能是有接线端子松动,或接触不良,须仔细检查,听偏航时的声音是否正常,有无干磨的声响,听发电机轴承有无异响,听齿轮箱有无异响,听闸盘与闸垫之间有无异响,听叶片的切风声音是否正常。第三,清理干净自己的工作现场,并将液压站各元件及管接头擦净,以便于今后观察有无泄漏。
                虽然上述的常规维护项目并不是很完全,但我们只要每次都能做到认真、仔细,一定能防止出现故障隐患,提高设备的完好率和可利用率。
                要想运行维护好风力发电机组,在平时还要对风机相关理论知识进行深入地研究和学习,认真做好各种维护记录并存档,对库存的备件进行定时清点,对各类风机的多发性故障进行深入细致分析,并力求对其做出有效预防。只有防患于未然,才是我们运行维护的最高境界。
                 
                技术原理
                (1)风力发电机组的润滑维护:
                风力发电机的工作原理很简单.空气流动的动能作用在叶轮上,将动能转换成机械能推动叶轮旋转,叶轮的转轴与发电机的转轴通过变速箱相连,从而带动发电机发电。如图1所示,风力发电机主要的润滑部位包括叶片轴承、土轴承、齿轮箱、发电机轴承、偏航系统等。其中,齿轮箱与偏航减速机目前多采用油润滑、而其他几个润滑部位主要采用润滑脂润滑。
                 
                齿轮箱是风力发电机的主要润滑部位.用油量占风力发电机用油量的3/4庄右。风力发电机齿轮箱主要为多级平行轴行星斜齿轮变速箱。可以将很低的风轮转速(850 kW的风力发电机通常为27 r/rain)变为很高的发电机转速(通常1 600 r/min),多采用油池飞溅式润滑或压力强制循环润滑。考虑到我国的风力发电机多安装在边远及沿海地区,润滑油受气候温差、湿度等影响较大。齿轮箱维修不便,因此设计要求齿轮箱使用寿命长、承受负荷大等。所用的齿轮油除了具有良好的极压抗磨性能、冷却性能和清洗性能外.还应具有良好的热氧化稳定性、水解安定性、抗乳化性能、抗泡性能、高低温性能以及长的使用寿命。同时还应具有较低的摩擦系数以降低齿轮传动中的功率损耗。
                (2)风力发电设备的灾害对策:
                IEC关于风车标准(1993年初版)中,有关风的数据取自稳定刮偏西风的欧洲。因此,亚洲的季节风气侯特有的台风,对按欧洲标准的风车是超越了气象条件。
                1997年袭击印度南部的旋风,将符合IEC标准的风车328台中的129台吹倒损坏。从此将风车的耐受风速定为7倍平均风速的I E C标准,开始令人置疑。
                1999年,18号台风将在日本鹿儿岛县野间岬将300 kW风车吹倒;把在兽岛250kW风车翼折损。还因14号台风对冲绳县宫古岛直击,将该岛3处的400kW~600kW 7台风车全部损坏。
                通过“宫古岛灾害事件”,NEDO开展两个课题:(1)组织调查委员会,调查包括04~07年度风车事故。(2)制订日本风力发电指南谋划事业(05~07年度台风、乱流、冬季雷的研究)。提出了针对台风盛行条件下,如何修订标准,提高风力发电利用率和安全性。
                具体内容有:①改善风速风向计的耐风速裕度;②停电后的风向追从的维持;③根据台风选定何种风机机种。
                原来风车叶片用不导电的玻璃纤维强化塑料(G F R P)制成,普遍认为不会遭雷击。但风车的大型化后高度非常高,往往不导电的叶片也遭雷击,频发折损与烧损事故。尤其在日本海沿岸,对马暖流与西伯利亚寒气团的温度差引发广范围的雷云时,雷击事故频繁发生。
                因此,N E D O、风车设置者、风车制造商等一起,在设计风车的同时开发了叶片的避雷针和叶片内避雷导线,并将它们装备在风车上。
                日本的经验,对因台风与雷击使风电设备受害的国家(如中国、加勒比海诸国)是有用的。估计日本在这方面的努力,将在日后的I E C国际标准上会发生重要影响。
                 
                国内发展和应用现状
                目前,大型的风力发电机的塔筒高度通常在50~100m,叶轮长度通常在30~50m。风力发电场主要集中在拥有巨大风能资源的偏远地区,右在山谷旷野处的,也有在近海地区的。由于风力发电机价格昂贵,工作环境恶劣, 设备高度较高,维修保养十分不便,因此,确保风力发电机可靠稳定地长周期运行时最根本的要求,这就对润滑油脂的性能提出了严格的要求。风力发电机的主要润滑部位包括增速齿轮箱、液压刹车系统、主轴、偏航系统及变桨系统、发电机轴承等。
                 
                国外发展和应用现状
                进入21世纪以来,风力发电市场每年都以30%以上的比例增长,成为世界上增长最快的产业之一。从各大洲或主要地区来看,风力发电占电力能源比例较高的仍为欧洲,部分国家计划将风力发电的比例提高到总电力需求的20%。2009年,全球新增风电装机容量37466MW,累计风电装机容量157899MW。截至2009年底,世界风电累计装机容量居前6位的国家依次为美国、中国、德国、西班牙、印度和意大利,其中美国,中国正成为新增风电装机的主要区域。2009年全球累计风电装机容量区域分布见图1。
                 
                随着风电行业的发展,更多更大功率的机组投入商业化运营,因而其维修费用更高。虽然世界上著明的齿轮箱制造企业,如德国的Renk 公司,Fland 公司,Eickhoof 公司以及一些中小企业在这方面都作了研究,并且有的企业也付出了很大的代价,但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。
                 
                供应商信息
                中国石化润滑油公司
                弗兰德公司
                丹尼森公司
                力士乐公司
                德国Renk 公司
                德国Fland 公司
                德国Eickhoof 公司
                 
                经典案例
                详情见“国内风电设备的润滑现状与“昆仑”风电设备润滑解决方案.pdf
                宁夏贺兰山风力发电厂风力发电机组偏航减速机基本上全部采用进口油品润滑,在使用时这些偏航减速机漏油严重。造成减速机缺油蜗轮蜗杆系统磨损严重的问题。由于国外风电机组制造厂没有提供相应的减速机用油。所以影响了贺兰山风电厂风力发电机组的正常运行。为了帮助用户解决问题.中国石油兰州润滑油研究开发中心为贺兰山风电厂提供了昆仑风电机组偏航减速机专用油.并在贺兰山风电厂的2台Gamesa G52—850kW的组上进行了使用试验。表7为昆仑风电偏航减速机专用油典型数据。从表中数据可知:对比产品有良好的抗磨性及氧化寿命,但该润滑油采用聚醚作为基础油.产品的密封适应性较差且油品的低温启动性和承载性能也较差。长期使用易造成偏航齿轮箱因润滑不良而磨损或泄漏:昆仑风电设备偏航齿轮专用润滑脂产品在保证其他性能优于对比产品基础上,对低温启动性、与密封材料的适应性及抗擦伤性能方而进行了加强。
                 
                参考文献
                [1] 续景,王晓波,张龙华,王会东. 国内风电设备的润滑现状与“昆仑”风电设备润滑解决方案[A]. 2008年电网与清洁能源技术论坛论文集[C].西安:2008.95-100.
                [2] 杨钦慧. 风力发电设备的灾害对策[J].电机技术,2010,(3):60-61.
                [3] 申宝武. 风力发电行业发展现状及其设备润滑维护[J].石油商计,2010,28(2):4-10.
                [4] 李志清. G58-850KW风机的建设维护及输出功率分析[D].重庆:重庆大学,2006.