风电场运行维护管理

风电场运行维护管理 风电场运行维护管理 人员应具备的基本条件 对风机组设备的要求 风电机组运行维护要求 风电机组的试运行 风电机组操作手册 风电机组的维护手册 异常运行和故障处理 正常运行和维护 基本要求 1. 风电场的运行人员必须经过岗位培训，熟悉设备和运 行维护手册，考核合格，健康状况符合上岗条件。 2. 熟悉风电机组的工作原理及基本结构。 3. 掌握计算机监控系统的使用方法。 4. 熟悉风电机组各种状态信息，故障信号及故障属性， 掌握判断一般故障的原因和处理的方法。 5. 熟悉操作票、工作票的填写以及 “ 引用标准 “ 中有关 规程的基本内容。 6. 能统计计算容量系数、风能利用系数、故障率、年可 利用率。 人员应具备的基本条件 对风机组及其附属设备的要求 基本要求 1. 电源相序正确，三相电压平衡。 2. 调向系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行的状态。 3. 风电机组及其附属设备均应有制造厂的金属名牌，应有风电场自己 的名称和编号，并表示在明显位置。 4. 机组所有部件状态在正常范围。 5. 各项保护装置均在正确投入位置，且保护定值均与批准设定的值相 符。 6. 控制电源处于接通位置。 7. 控制计算机现实处于正常运行状态。 8. 手动启动前叶轮上应无结冰现象。 9. 在寒冷和超时地区，长期停用和新投运的风电机组在投入运行前应 检查绝缘，合格后才允许启动。 10. 经维修的风电机组在启动前，所有为检修而设立的各种安全措施应 已拆除。 塔架和机舱 塔架应设攀登设施，中间应设休息平台，攀登设施应 有可靠的防止坠落的保护设施，以保证人身安全。机舱内 部应有消音设施，并应有良好的通风条件，塔架和机舱内 部照明设备齐全，亮度满足工作要求。塔架和机舱应满足 到防雾盐腐蚀、防沙尘暴的要求，机舱、控制箱和筒式塔 架均应有防小动物进入的措施。 风轮 风轮应具有承受沙暴、盐雾侵袭的能力，并有防雷措 施。 制动系统 风电机组至少应具有两种不同原理的能独立有效制动 的制动系统。 对风机组及其附属设备的要求 对风机组及其附属设备的要求 调向系统 1. 调向系统应设有自动解缆和扭缆保护装置。 2. 在寒冷地区 , 测风装置必须有防冰冻措施。 控制系统 风电机组的控制系统应能监测以下主要数据并设有主要报警信号 1. 发电机温度、有功与无功功率、电流、电压、频率、转速、功率 因数。 2. 风轮转速、变桨距角度。 3. 齿轮箱油位与油温。 4. 液压装置油位与油压。 5. 制动刹车片温度。 6. 风速、风向、气温、气压。 7. 机舱温度、塔内控制箱温度。 8. 机组振动超温和制动刹车片磨损报警。 机组 应具备的主要技术文件 1. 风电场每台风电机组应有的技术档案 2. 制造厂提供的设备技术规范和运行操作说明书、出厂试验 记录以及有关图纸和系统图。 3. 风电机组安装记录、现场调试记录和验收记录以及竣工图 纸和资料。 4. 风电机组输出功率与风速关系曲线 ( 实际运行记录 ) 。 5. 风电机组事故和异常运行记录。 6. 风电机组检修和重大改进记录。 7. 风电机组运行记录的主要内容有发电量、运行小时、故障 停机时间、正常停机时间、维修停机时 间 等。 对风机组及其附属设备的要求 风电机组运行维护要求 操作人员对风力机进行正常操作要尽可能在地面上进行 。 现场应该配备手动控制优先于自动或具有遥控功能的提 升设备。 如果发生不危及今后风电机组安全的外部事故，如电网 停电后再恢复供电，允许自动恢复到正常工作状态。 为了保护人员的安全，运动部件的设计要有可靠的安全 要求，能够防止由于接触运动部件而发生的意外，除非 该部件需要频繁使用且其运动是可预见的。 防护装置应该： 1. 安全可靠； 2. 重要的维修工作没有它的情况下也能进行。 3. 设计中应规定用于故障诊断的设备。 4. 为了保证检测和维修人员的安全，设计要包含相关的安 全保护措施 风电机组的试运行 按制造商要提供试运行说明进行。 供电 制造商提供的说明中需包含风电机组电子系统的初始电压。 试运行测试 制造商的说明中需要包含风电机组安装后的测试检查，确保所有 设备、控制系统和仪表功能正常。包括但不限于下列内容： 1. 启动； 2. 停机； 3. 紧急停机； 4. 模拟由于过速或其它典型故障的紧急停机； 5. 安全系统的功能测试。 记录 安装完成后，制造商的说明书需包含测试、试运行、控制参数和 结果等描述，并作为机组档案保存。 试运行后的操作 安装完成后，进入制造商建议的试运行阶段，具体需要的操作将 由制造商完成。这些不仅仅包含紧固部件紧固，更换润滑油，检查 零件的运转，适当调整控制参数。 风场现场要进行危险品的清理和做防腐处理。 风电机组操作手册 运行操作概述 1. 操作手册由风机制造商提供，并结合当地独特的现场状况和客户特 殊的要求。所有的操作都要由经过合格培训的人员进行或在培训合 格人员的指导下进行； 2. 系统描述和设备安全运行极限； 3. 启动和停机操作程序； 4. 报警动作列表； 5. 紧急情况处理程序； 6. 规定的要求有： 在允许的条件下，操作和维修人员要对眼、脚、耳和头的进行 保护； 所有攀爬塔架或在高处作业，需要进行这方面的工作培训，会 使用安全带、安全攀爬辅助设备或其他安全设备等； 在允许的条件下，在高出水面的水域作业要有救生设备； 手册应该使用操作和维修人员能够阅读并理解的语言。 操作和维修记录 手册规定操作和维修记录需要保存下来，下列的内容 是记录里必须的： 1. 机组编号； 2. 发电量； 3. 工作小时数； 4. 停机小时数； 5. 故障名称及发生的日期和时间； 6. 维护和修理的人员、日期和时间； 7. 故障和维护的性质； 8. 进行的操作； 9. 更换的零件。 风电机组操作手册 操作规程 手册应该包括风电机组的操作安全规程，规程 必须考虑到下列因素： 1. 电控系统的操作； 2. 兼顾运行和维修； 3. 操作现场清理规程； 4. 塔架攀爬的规程； 5. 设备操作的规程； 6. 恶劣天气下的操作； 7. 通信方法和应急方案。 风电机组操作手册 风电机组的维护 维护手册 1. 每一个类型的风电机组均有相应的维修手册，至少包含风电机组制造商规定 的维护要求和紧急事件处理程序，同时包含非计划性维修。 2. 维护手册要明确零部件为磨损和更换标准。 3. 维护手册应该包含下列项目： 4. 任何检查和维修工作必须由培训合格或授权的操作人员，在指定的时间，依 照维护手册操作； 5. 对风机子系统及其运行的进行描述； 6. 润滑周期表应该规定更换或添加油脂的周期、牌号和用量等； 7. 更换操作的程序； 8. 维护检查的周期和程序； 9. 保护系统的功能检查程序； 10. 完整的配线和接线图； 11. 拉索的检查和重新张紧周期表、螺栓的检查的重新紧固周期表，包括拉伸力 和力矩值； 12. 故障诊断程序和故障处理指南； 13. 备品备件清单； 14. 现场装配和安装图纸； 15. 工具清单。 风电机组的维护 电气部分例行维护 1. 传感器功能测试与检测回路的检查； 2. 电缆接线端子的检查与紧固； 3. 主回路绝缘测试； 4. 电缆外观与发电机引出线接线柱检查； 5. 主要电气组件外观检查 (如空气断路器、接触器、继电器、熔断 器、补偿电容器、过电压保护装置、避雷装置、变流组件、控制 变压器等 )； 6. 模块式插件检查与紧固； 7. 显示器及控制按键开关功能检查； 8. 电气传动桨距调节系统的回路检查 (驱动电动机、储能电容、变 流装置、集电环等部件的检查、测试和定期更换 )； 9. 控制柜柜体密封情况检查； 10. 机组加热装置工作情况检查； 11. 机组防雷系统检查； 12. 接地装置检查。 风电机组的维护 机械部分例行维护 1. 螺栓连接力矩检查； 2. 各润滑点润滑状况检查及油脂加注； 3. 润滑系统和液压系统油位及压力检查； 4. 滤清器污染程度检查，必要时更换处理； 5. 传动系统主要部件运行状况检查； 6. 叶片表面及叶尖扰流器工作位置检查； 7. 桨距调节系统的功能测试及检查调整； 8. 偏航齿圈啮合情况检查及齿面润滑； 9. 液压系统工作情况检查测试； 10. 钳盘式制动器刹车片间隙检查调整； 11. 缓冲橡胶组件的老化程度检查； 12. 联轴器同轴度检查； 13. 润滑管路、液压管路、冷却循环管路的检查固定及渗漏情况检查； 14. 塔架焊缝、法兰问隙检查及附属设施功能检查； 15. 风力发电机组防腐情况检查 维护范例 -轮毂与变桨系统 变桨系统概述 1. 变桨系统是安装在轮毂内作为气动刹车系统或在额定 功率范围内通过改变叶片角度从而对风力发电机运行 功率进行控制。 2. 变桨功能：从额定功率起，通过控制系统将叶片以精 细的变桨角度向顺桨方向转动，实现风力发电机的功 率控制。 3. 制动功能：理论上三个叶片中的一个动作转动到顺桨 位置，就可以实现气动刹车，可以安全地使风力发电 机停机。变桨系统采用了独立同步的三套控制系统。 具有很高的可靠性。 风电机组的维护 图 3.1-1 变距机构 变桨轴承 变桨电机 变桨齿轮箱 变桨限位撞块 极限工作位置撞块 变桨机构 轮毂 风电机组的维护 变桨轴承检查 防腐检查 1. 检查变桨轴承表面的防腐涂层是否有脱落现象，如果有，按 涂漆规 范 及时补上。 2. 检查变桨轴承表面清洁度 变桨轴承密封检测 1. 检查变桨轴承（内圈、外圈）密封是否完好。 2. 检查变桨轴承齿面 3. 检查齿面是否有点蚀、断齿、腐蚀等现象，发现问题立即修补或更换 新的变桨轴承。 4. 检查变桨轴承噪音 5. 检查变桨轴承是否有异常噪音。如果有异常的噪音，查找噪音的来源 ，判断原因进行修补。 变桨轴承与轮毂安装螺栓的检查 风电机组的维护 风电场运行监视 风电场运行人员每天应按时收听和记录当地天气 预报 ,作好风电场安全运行的事故预想和对策。 运行人员每天应定时通过主控室计算机的屏幕监 视风电机组各项参数变化情况。 运行人员应根据计算机显示的风电机组运行参数 , 检查分析各项参数变化情况 ,发现异常情况应通过 计算机屏幕对该机组进行 连续监视 ,并根据变化 情况作出必要处理。同时在 运行日志上写明原因 ,进行故障记录与统计 。 风电机组的维护 定期循环检查 运行人员应 定期对风电机组、风电场测风装置、 升压 站、 场内高压配电线路 进行巡回检查 , 发现缺 陷 及时处理，并登记在缺陷记录本上。 1. 检查风电机组在运行中有无异常响声、叶片运行状态 、调向系统动作是否正常，电缆有无绞缠情况。 2. 检查风电机组各部分是否渗油。 当气候异常、机组非正常运行、或新设备投入运行时 ，需要增加巡回检查内容及次数。 风电机组的维护 对于标志机组有异常情况的报警信号，运行人员要根据报 警信号所提供的部位进行现场检查和 处理。 液压装置油位及齿轮箱油位偏低 ，应检查液压系统及齿轮 箱有无泄漏 ,并及时加油恢复正常油面。 测风仪故障。风电机组显示输出功率与对应风速有偏差时 , 检查风速仪、风向仪的传雪 元故障 , 如有故障则予以 排除。 风电机组在运行中发现有异常声 音 ,应 查明响声部位 ,分 析原因 ,并做出处理。 风电机组在运行中发生设备和部件超过运行温度而自动停 机的处理 : 风电机组在运行中发电机温度、可控硅温度、控制箱温度 、齿轮箱油温、机械制动刹车片温度 超 定值均会造成自动 停机。待故障排除后 ,才能再启动风电机组。 风电机组液压控制系统油压过低而自动停机的处理： 运行人员应检查油泵工作是否正常。如油压不正常 ,应检 查油泵、油压缸及有关阀门 ,待故障排除后再恢复机组 自 启动。 异常运行和事故处理 风电机组因调向故障而造成自动停机的处理： 运行人员应检查调向机构电气回路、偏航电动机与缠绕传 感器工作是否正常，电动机损坏应予更换，对于因缠绕传 感器故障致使电缆不能松线的应予处理。待故障排除后再 恢复自启动。风 电机组转速超过极限或振动超过允许振幅而自动停机的处 理： 风电机组运行中，由于叶尖制动系统或变桨系统失灵 会造成风电机组超速；机械不平衡，则造成风电机组振动 超过极限值。以上情况发生均使风电机组安全停机。运行 人员应检查超速、振动的原因，经处理后，才允许重新启 动。 风电机组运行中发生系统断电或线路开关跳闸处理： 当电网发生系统故障造成断电或线路故障导致线路开关 跳闸时，运行人员应检查线路断电或跳闸原因（若逢夜间 应首先恢复主控室用电），待系统恢复正常，则重新启动 机组并通过计算机并网。 异常运行和事故处理 风电场事故处理 发生下列事故之一者，风电机组应立即停机处理： 1. 叶片处于不正常位置或相互位置与正常运行状态不符时。 2. 风电机组主要保护装置拒动或失灵时。 3. 风电机组因雷击损坏时。 4. 风电机组因发生叶片断裂等严重机械故障时。 5. 制动系统故障时。 当机组发生起火时，运行人员应立即停机并切断电源，迅速采取灭火 措施，防止火势蔓延；当机组发生危及人员和设备安全的故障时，值 班人员应立即拉开该机组线路侧的断路器。 风电机组主开关发生跳闸，要先检查主回路可控硅、发电机绝缘是否 击穿，主开关整定动作值是否正确，确定无误后才能重合开关，否则 应退出运行进一步检查。 机组出现振动故障时，要先检查保护回路，若不是误动，应立即停止 运行做进一步检查。 输变电设备出现故障参照相应的标准处理。 异常运行和事故处理 风电机组的停机顺序 风电机组因异常需要立即进行停机操作的顺序： 1. 利用主控室计算机进行遥控停机。 2. 当遥控停机无效时，则就地按正常停机按钮停机。 3. 当正常停机无效时，使用 紧急停机 按钮停机。 4. 仍然无效时，拉开风电机组主开关或连接此台机组的 线路断路器。 5. 偏航到侧风 90度位置。 异常运行和事故处理 正常发电运行 发电功率预测与优化 运行个部件的载荷冲击最小化 风电场的规划与输出能量的最大化 风电场的风电机组运行监控管理 提高发电功率的控制方法 风电机组的运行功率曲线 正常发电运行 不同时间段的功率曲线 正常发电运行 根据管理监控软件记录的数据，进行功率预测，与实际测试 结果对比 正常发电运行 功率计算的公式和结果 正常发电运行 用小时作时间单位的功率预测结果 正常发电运行 变桨距控制的优化方法 正常发电运行 偏航角控制的优化方法 正常发电运行 变距角和偏航角同时采用的优化方法 风电机组寿命问题 变载荷，解决的关键是减小极限载荷应力 正常发电运行 风电场规划与能量输出的最大化 不同安装地点的风速测试，风电机组安装布置在合 理的考虑机组之间的间距确保能量输出的最大化。 正常发电运行 1、风电场有功功率调节 无功功率调节容量为风电场额定运行时功率因数 0.98（超前） 0.9（滞后） 所确定的无功容量范围 百万千万级以上的风电基地，上述功率因数调整为 0.97（超前） 0.97（滞后） 并网点电压在额定电压的 3 7 2、风电场 无 功功率和电压调节 正常发电运行 风电场装机容量（ MW） 10min最大变化量（ MW） 1min最大变化量（ MW） 150 100 30 3、风电场低电压穿越 正常发电运行 1 0 . 9 0 . 8 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 1 43210 1 . 2 1 . 1 1 . 0 电 网 故 障 引 起 电 压 跌 落 要 求 风 电 机 组 不 间 断 并 网 运 行 风 电 机 组 可 以 从 电 网 切 出 时 间 （ s ） 并 网 点 电 压 （ p u ） 风 电 场 低 电 压 穿 越 要 求 的 规 定 0 . 6 2 5 当并网点电压跌落到 0.2时，要求风电场还能并网运行 625ms，以保证电力系 统有足够的时间来切除故障。