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。风电机组检修工作是风电场的一项日常工作,及时和有效的检修可提高风电机组的发电量和可利用率。
风电机组检修
为恢复风电机组正常发电能力所开展的工作。
- 英文名称
- wind turbine repairing
- 所属学科
- 电气工程
分为消缺检修、故障检修和大型检修。
为避免缺陷发展引发设备故障或事故所安排的检查、维修工作。通过定期或不定期地开展设备巡视检查和隐患排查,及时发现机组存在锈蚀、裂纹、位移、渗漏、磨损、油位不正常,紧固、润滑不良等情况。
风电机组在正常运行时,机组控制系统发出告警,提示设备存在异常而需停机进行的维修处理工作。
除消缺检修和故障检修外,对风电机组塔架、叶片、机舱、齿轮箱、发电机、主轴等大型部件进行的更换和维修工作。检修人员需经过专业培训,大型检修通常要使用大型吊装设备,工作量大、维修时间长、技术含量高。
主要包括:①高空作业多。风电场绝大部分机组为水平轴风电机组,主要发电设备均安装在高空,大部分检修工作为高空作业,作业人员须经过高空作业和高空救援培训,穿戴安全防护设备。②受天气影响较大。大风、雷电、雨天不宜开展机组检修工作。③专业性较强。风电机组检修涉及空气动力、机械、电气、控制等多个专业,作业人员须熟悉系统和设备的构造、性能和原理,掌握设备的检修工艺、工序、调试方法、质量标准,以及作业安全工作规程。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。
主要包括叶片、主轴、齿轮箱、发电机和测风设备等主要部件、设备的检修,以及偏航系统、控制系统、液压系统、变桨系统、制动系统的检修。
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,自身质量问题也会导致叶片产生裂纹或结构性损伤,对各类损坏的叶片均需要进行维修。叶片检修的一般工序是先对受损范围进行污垢清除和打磨,打磨范围略大于叶片损坏部位;然后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,待固化后再打磨成型;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。
检修要点包括: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。②叶片检修时,工作人员穿防护服、戴橡胶手套和护目眼镜、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5千克。
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。检修要点包括:①全面检查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,轴承温度有无异常和转动时声音是否正常等。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。齿轮箱检修分为本体和辅助系统两大部分。
①本体检修。需先检查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。
②辅助系统检修。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。检修时检查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。机械故障主要是轴承故障失效或整体出现位移,电气故障主要是定、转子回路绝缘破坏或过流。检修轴承可在风电机组机舱内进行更换,需要使用专用的拆装设备;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。对于绕线式发电机检修,还应检查发电机集电环、碳刷装置,出现异常应进行更换或调整。发电机检修完成前进行绝缘试验和直流电阻等测试,并进行并网试验。
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。测风设备部件出现故障后会引起对风不准确或功率偏差等问题。检修测风设备需出舱进行作业,并做好安全保护措施。检修时主要检查风速仪、风向标的传感器转动是否灵活、有无卡涩,接线有无松动和老化,并检查测量数据是否准确。
偏航系统出现缺陷和故障后将会导致对风不准确或无法执行偏航指令等问题。如偏航法兰盘发生崩齿或开裂等情况,则需要将整个机舱吊装至地面进行维修,更换其他部件可以在机舱内完成。检修时的检查工作包括:①偏航电动及控制回路各部件是否良好。②传感器部件及回路是否正常,偏航减速箱有无渗漏油和卡涩,偏航液压回路有无渗漏油及压力是否正常。③偏航减速器与偏航齿圈啮合、润滑情况,以及偏航法兰盘润滑、固定和平整情况等。
控制系统出现缺陷和故障将会导致风电机组无法正常执行控制指令和并网等问题。在采取电气安全措施的前提下,主要检查控制系统各部件有无过热和烧毁,检测回路的电气参数是否正常,有无接线问题,严格核对控制系统的各参数设置。
液压系统的缺陷和故障将会造成压力不足、制动失效等问题。检修时主要检查液压系统泄漏情况,液压回路中各阀体是否正常,各液压回路压力是否正常,控制回路传感器、控制模块及接线状态是否良好,电动机及电气回路各部件是否正常。在拆卸液压系统部件时,必须将液压系统压力完全释放。更换液压系统部件后须进行压力试验,试验前所有部件必须归位并可靠安装。
变桨系统的缺陷和故障将造成变桨指令执行失效,严重的可能引发机组飞车,即风轮转速失控。对于液压变桨系统的检修,主要检查各阀体、变桨液压缸、叶根轴承、变桨传动部件等有无渗漏油或裂纹,变桨控制回路及执行元件是否良好。对于电动变桨系统的检修,主要检查变桨电池状态、电气及控制回路部件状态,变桨伺服电机及减速器是否良好。检修完毕需做变桨测试,检测变桨速度是否正常,是否存在变桨越限情况以及三叶片变桨是否同步。
检修时风电机组机舱风速不得高于安全规程规定的风速,然后锁定风轮,防止风轮转动。主要检查制动片和制动盘的磨损情况、有无裂纹,温度和位置传感器是否正常;检查制动片与制动盘间隙,提供刹车动力的装置是否正常,有无卡涩情况。