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风电场的运行与维护

作者:易发棋牌最新网站 发布时间:2020-09-08 15:06 点击数:

  风电场的运行与维护 风电场运行维护管理 概述:根据风场管理的目标,提出对风力发电场设备和运行 人员的要求 , 规定了正常运行、维护的内容和方法及 事故处理的原则和方法。主要包括: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 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 1、人员应具备的基本条件 ? 1.1 基本要求 ? 风电机组运行维护人员必须接受过专门的培训, 熟悉设备和运行维护手册。 ? 在允许的条件下,运行和维修人员要对眼、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。具有不适合 高空作业疾病的人员不允许攀爬塔架或在高处作 业。在高出水面的水域作业要经过专业的水上救 生培训,在允许的条件下,要配备救生设备。 1.2 素质要求 ? 风电场的运行人员必须经过岗位培训,考核合格, 健康状况符合上岗条件。 ? 熟悉风电机组的工作原理及基本结构。 ? 掌握计算机监控系统的使用方法。 ? 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。 ? 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。 ? 能统计计算容量系数、风能利用系数、故障率、 年可利用率。 2、对风机组及其附属设备的要求 ? 2.1基本要求 ? 电源相序正确,三相电压平衡。 ? 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。 ? 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。 ? 机组所有部件状态在正常范围。 ? 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。 ? 控制电源处于接通位置。 ? 控制计算机现实处于正常运行状态。 ? 手动启动前叶轮上应无结冰现象。 ? 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。 ? 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。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.2 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。 2.3 风轮 风轮应具有承受沙暴、盐雾侵袭的能力,并有防雷措施。 2.4 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。 2.5 调向系统 调向系统应设有自动解缆和扭缆保护装置。 在寒冷地区 , 测风装置必须有防冰冻措施。 2.6 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。 2.7机组应具备的主要技术文件 ? 风电场每台风电机组应有的技术档案 ? 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。 ? 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。 ? 风电机组输出功率与风速关系曲线 ( 实际运行测试记 录 ) 。 ? 风电机组事故和异常运行记录。 ? 风电机组检修和重大改进记录。 ? 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。 3、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: ? 安全可靠; ? 重要的维修工作没有它的情况下也能进行。 ? 设计中应规定用于故障诊断的设备。 ? 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 4、风电机组的试运行 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 按制造商要提供试运行说明进行。 4.1 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。 4.2 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: 启动; 停机; 紧急停机; 模拟由于过速或其它典型故障的紧急停机; 安全系统的功能测试。 ? 4.3 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。 ? 4.4 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。 5、风电机组操作手册 ? 风电机组应能自动启动和停机。 ? 风电的自动启动:风电机组处于自然状态,当风速达到启动风速范围 时,风电机组按计算机程序自动启动并入电网。 ? 风电机组的自动停机:风电机组处于自动状态,当风速超出正常运行 范围时,风电机组按计算机程序自动与电网解列、停机。 ? 风电机组的手动启动和停机: ? 手动启动和停机的四种操作方式: ? a) 主控室操作:在主控室操作计算机启动键或停机键。 ? b)就地操作:断开遥控操作开关,在风电机组的控制盘上,操作启 动或停机按钮,操作后再合上遥控开关。 ? c)远程操作:在远程终端操作启动键或停机键。 ? d)机舱上的操作:在机舱的控制盘上操作启动键或停机键,但机舱 上操作仅限于调试时使用。 ? 风电机组的手动启动:当风速达到启动风速范围时,手动操作停机键 或按钮,风电机组按计算机停机程序与电网解列、停机。 ? 风电机组的手动停机:当风速超出正常运行范围时,手动操作停机键 或按钮,风电机组按计算机停机程序与电网解列、停机。 ? 凡经手动停机操作后,须再按“启动“按钮,方能使风电机组进入自 启动状态。 5、风电机组操作手册 ? 5.1 运行操作概述 ? 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; ? 系统描述和设备安全运行极限; ? 启动和停机操作程序; ? 报警动作列表; ? 紧急情况处理程序; ? 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。 5.2 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: ? 机组编号; ? 发电量; ? 工作小时数; ? 停机小时数; ? 故障名称及发生的日期和时间; ? 维护和修理的人员、日期和时间; ? 故障和维护的性质; ? 进行的操作; ? 更换的零件。 5.3 意外自动停机 ? 手册必须规定在任何故障或功能失常造成 的意外自动停机后,操作人员必须在查明 原因后再重新启动风机,除非在手册中有 另外的规定。所有的意外自动停机必须有 记录。 ? 不明故障原因的停机 5.5 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: ? a) 电控系统的操作; ? b) 兼顾运行和维修; ? c) 操作现场清理规程; ? d) 塔架攀爬的规程; ? e) 设备操作的规程; ? f) 恶劣天气下的操作; ? g) 通信方法和应急方案。 6、风电机组的维护 6.1维护手册 ? 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。 ? 维护手册要明确零部件为磨损和更换标准。 ? 维护手册应该包含下列项目: ? 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; ? 对风机子系统及其运行的进行描述; ? 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; ? 更换操作的程序; ? 维护检查的周期和程序; ? 保护系统的功能检查程序; ? 完整的配线和接线图; ? 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; ? 故障诊断程序和故障处理指南; ? 备品备件清单; ? 现场装配和安装图纸; ? 工具清单。 叶片螺栓的维护和检查 ? 运行1000小时检查 ? 叶片根部连接是T螺栓连接,有54个等距的M30x2螺栓。 ? 在被检查的螺母上做一个防水的位置标记 (每隔一个螺母 检查1,3,5,.... 或者 2,4,6,...) ? 逐个松开标记的螺母 ? 采用MoS2喷剂润滑螺纹和螺母表面 ? 使用800Nm力矩交叉把紧螺母 ? 使用1000Nm力矩交叉把紧螺母 ? 使用1250Nm力矩交叉把紧螺母 ? 标出螺母的终端位置 ? 如果螺母的终点位置距松开前的位置相差20度以内,说明 预紧力仍在限度以内,如果一个或者多个螺母超过20度, 那么所有的螺母必须松开并重新把紧。 轮毂与变桨系统 ? 变桨系统概述 ? 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。 ? 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。 ? 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。 变距机构 变桨机构 变桨轴承 变桨电机 轮毂 极限工作位置撞块 变桨齿轮箱 变桨限位撞块 变桨轴承检查 ? 防腐检查 ? 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。 ? 检查变桨轴承表面清洁度 ? 由于风力发电机长时间工作,变桨轴承表面可能因灰尘、油气或其它 物质而导致污染,影响正常工作。首先检查表面污染物质和污染程度, 然后用无纤维抹布 清洗剂 无纤维抹布和清洗剂 无纤维抹布 清洗剂清理干净。 ? 变桨轴承密封检测 ? 检查变桨轴承(内圈、外圈)密封是否完好。 ? 检查变桨轴承齿面 ? 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。 ? 检查变桨轴承噪音 ? 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。 变桨轴承螺栓检查 ? 变桨轴承与轮毂安装螺栓的检查(54) ? 用液压力矩扳手HytorcXLT3 SW46mm以规定的力矩1430Nm HytorcXLT3 SW46mm 1430Nm, 1430Nm 检查螺栓54 (M30×290,10.9级)。 ? a) 如果螺母不能被旋转或旋转的角度小于20°,说明预 20° 20 紧力仍在限度以内。 ? b) 如果螺母能被旋转,且旋转角超过20°,那么,就必 20° 20 就必 须把螺母彻底松开,并用液压扳手HytorcXLT3 SW46mm 须把螺母彻底松开 HytorcXLT3 SW46mm以规 定的力矩1430Nm 1430Nm重新把紧。 1430Nm 。 ? 每检查完一个,用笔在螺栓头处做一个圆圈记号,共 48个。 3×48 6.2 风电机组的启动和停机 ? 6.2.1 风电机组的启动和停机有自动和手动两种 方式。 ? 6.2.2 风电机组应能自动启动和停机。 ? 6.2.2.1 风电的自动启动:风电机组处于自然状 态,当风速达到启动风速范围时,风电机组按计 算机程序自动启动并入电网。 ? 6.2.2.2风电机组的自动停机:风电机组处于自动 状态,当风速超出正常运行范围时,风电机组按 计算机程序自动与电网解列、停机。 ? 6.2.3 风电机组的手动启动和停机: 6.3 风电场运行监视 ? 6.3.1 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。 ? 6.3.2 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。 ? 6.3.3 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 连续监视,并根 连续监视 据变化情况作出必要处理。同时在运行日志上写 运行日志上写 明原因,进行故障记录与统计。 明原因,进行故障记录与统计 6.4 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、 定期对风电机组、风电场测风装置、 定期对风电机组 升压站 场内高压配电线路进行巡回检查 , 发现 升压站、场内高压配电线路 缺陷及时处理,并登记在缺陷记录本上。 ? 6.4.1 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。 ? 6.4.2 检查风电机组各部分是否渗油。 ? 6.4.3 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。 7、异常运行和事故处理 ? 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。 ? 7.2. 1. 1 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。 ? 7.2.1.2 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。 ? 7.2.1.3 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。 ? 7.2.2 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。 ? 7.2.3 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。 ? 7.2.4 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。 ? 7.2.5 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。 ? 7.2.6 风电机组运行中发生系统断电或线路开关跳闸的处理: ? 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。 7.3 风电场事故处理 ? 7.3.1 发生下列事故之一者,风电机组应立即停机处理: ? a)叶片处于不正常位置或相互位置与正常运行状态不符 时。 ? b) 风电机组主要保护装置拒动或失灵时。 ? C)风电机组因雷击损坏时。 ? d)风电机组因发生叶片断裂等严重机械故障时。 ? e) 制动系统故障时。 ? 7.3.2 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。 ? 7.3.3 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。 ? 7.3.4 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。 ? 7.3.5、输变电设备出现故障参照相应的标准处理。 7.4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: ? a)利用主控室计算机进行遥控停机。 ? b) 当遥控停机无效时,则就地按正常停机按钮停 机。 ? C)当正常停机无效时,使用紧急停机按钮停机。 ? d)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。 ? 不同机型控制系统的停机顺序 8、正常发电运行 ? 1 发电功率预测与优化 ? 2、运行个部件的载荷冲击最小化 ? 3、风电场的规划与输出能量的最大化 ? 4、风电场的风电机组运行监控管理 ? 5、提高发电功率的控制方法 风电机组的运行功率曲线 不同时间段的功率曲线 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 功率计算的公式和结果 用小时作时间单位的功率预测结果 采用不同的方法功率优化的结果 变桨距控制的优化方法 偏航角控制的优化方法 变距角和偏航角同时采用的优化方法 8.2 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 8.3 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思想能量输出的最大化。 风电机组规划设计 宏观选址 风电场的宏观选址是该场是否能良好运转和可持续发展的决定因素, 宏观 选址首先要收集该地区的气象资料,包括风速、温度、雷电飓风等灾害发生频 率等。其次对地形、环境、电网等外部条件了解后根据以下条件判断是否可以 在该区域建设风电场。 1)风资源良好,即年平均风速高,风频分布较好,风向基本稳定,湍流 强度较小; 2)温度常年在-20℃至+30℃之间,超出该温度范围的时间越短越好; 3)避开灾害天气频发地区,雷电飓风的出现会严重损害叶片等风机主要 部件,地震多发地带不能考虑建场,结冰及沙暴的频繁出现会大大降低风机的 使用年限,结冰可能威胁运行人员及附近居住人群的生命安全; 4)对环境影响较小,避开各级自然保护区,尽量避开鸟类迁徙路线, 尽量避开森林及树木茂密地区并尽量减少破坏植被; 5)接网的可行性,附近是否有一次变电站,是否留有足够余量,尽量 减少接网投资; 6)地理位置 交通方便,要充分考虑吊车和风机各大型部件的运输,同 时要远离居民区,考虑噪声和闪烁污染与最近居民的距离不小于 350 米; 7)地形及地质条件 尽量选择地势较高,高差变化不大的区域以保持 风机长期稳定运行,应对地质条件进行初步了解,尽量选择地耐力大于 250kpa; 8)尽量选择湍流强度小于 12%的区域以提高风机效率和使用寿命; 2. 微观选址 微观选址是在宏观选址所选定的区域中如何布置风力发电机组,以达到最 大发电量,取得最大的经济效益。因此微观选址在风电场建设中起着非 常重要的作用。下面介绍目前使用的几种软件: 1)WAsP 该软件是丹麦国家风能实验室风能应用开发部开发的风能分析处理软 件,主要用于对某地风能资源进行评估,其主要功能如下: 风能数据的统计分析; 风功率密度分布图的生成; 风气候评估; 风力发电机组年发电量计算; 风电场年发电量计算; 2)WindFarmer 该软件是由 WINDOPS 公司研发,对 PARK 进行了改进完善和补充,其主要功 能如下: 对风电发电机组选址进行自动优化; 确定风力发电机组尾流影响; 对水平轴风力发电机组性能进行分析比照; 确定并调整风力发电机组间的最小分布距离; 分析确定风力发电机组噪声级; 对风力发电机组噪声分析及预测; 排除不符合地质要求、技术要求的地段和对环境敏感地段; 完全可视化界面; 财务分析; 计算湍流强度; 计算电气波动及电耗。 以上两个软件各有所长,WAsP 优势在于风数据处理方面,而 且它与目前国内测风数据格式相同,使用方便;而 WindFarmer 的 优点在于它能对某区域的风机布置进行优化比选, 确定最佳方案以 获取最大发电量, 其自动优化功能还适用海上风电场; 目前国内流 行将以上两软件组合使用,即使用 WAsP 对风数据进行处理,用 WindFarmer 进行优化比选。 近期 WindPro 也开始在国内风电领域 使用。 风的流动及扰动在国内乃至世界都处于进一步研究中, 不论用 什么软件所计算得出的结果与安装风机后实际发电情况都有一定 的差距, 所以微观选址中在依据软件的同时, 也应根据经验具体问 题具体分析, 某些情况软件选取的风机点位是不可行的。 根据具体 情况还应考虑以下几方面: 1)选择地势高且较为平坦地区,周围 3 公里内不要有高差超过 50 米的障碍物,尤其主要是主导风向的风源方向; 2)尽量将风机布置在垂直于主导风向的山脊上,如有必要可以不 必遵循列距 5 倍、行距 8 倍直径的布置原则,尽量在该山脊上多布置风 机以获取更高的风能; 3)在较高的山脊上布置多台风机时一定要考虑雷电影响,不论任 何风机的避雷系统都不能彻底避免雷击, 最好在最高处安装除风机外单 独的避雷系统; 4)在丘陵地带,在可能的情况下尽量将风机布置在最高处,以获 得最大风能; 5)在选择风机点位同时,必须考虑吊车安置位置和吊装半径。 问 题 ? 运行维护中如何提高机组的性能? ? 采用什么办法提高机组的发电功率? ? 如何提高风电场能量输出?如何进行规划 设计? ? 如何用风电场监控软件实现功率优化控制 和故障分析诊断?


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