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风力发电机

目录

风力发电机的简介

    作为一种价格低廉、运行可靠、无温室气体排放的新型发电系统,风力发电系统的安装容量正在以每年超过30%的增长率在世界范围得到日益广泛的应用,已经形成一个年产值超过五十亿美元的全球性产业。但是用于边远地区独立供电的小型风力发电系统还需要克服很多技术上的难点才能得以广泛的应用。随着我国对“三农”投入力度加大,经济持续快速发展,广大农、牧、渔民对改善生活环境,提高生活质量,解决生活用电的迫切要求,采用小型风力发电系统为局部负载提供电力,不仅可以减少一次性巨额投资,还可以免除火力发电系统的温室气体排放,改善环境和农村地区的能源结构,有益于可持续性发展。
    风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。广义地说,它是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话,还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源,但是却可以长期利用。

风力发电机的运行管理

    风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制,一般都由多个CPU并列运行,其自身的抗干扰能力强,并且通过通信线路与计算机相连,可进行远程控制,这大大降低了运行的工作量。所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。

风力发电机的远程故障排除

    风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。风机的运行和电网质量好坏是息息相关的,为了进行双向保护,风机设置了多重保护故障,如电网电压高、低,电网频率高、低等,这些故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性,所以过风速的极限值也可自动复位。还有温度的限定值也可自动复位,如发电机温度高,齿轮箱温度高、低,环境温度低等。风机的过负荷故障也是可自动复位的。
    除了自动复位的故障以外,其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种:风机控制器误报故障;各检测传感器误动作;控制器认为风机运行不可靠。

风力发电机的运行数据统计分析

    对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析,可对运行维护工作进行考核量化,也可对风电场的设计,风资源的评估,设备选型提供有效的理论依据。
    每个月的发电量统计报表,是运行工作的重要内容之一,其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有:风机的月发电量,场用电量,风机的设备正常工作时间,故障时间,标准利用小时,电网停电,故障时间等。
    风机的功率曲线数据统计与分析,可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。通过对风况数据的统计和分析,掌握各型风机随季节变化的出力规律,并以此可制定合理的定期维护工作时间表,以减少风资源的浪费。

小型风力发电机

    风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看,风力发电机组由两大部分组成:其一是风力机,它的功能是将风能转换为机械能;其二是发电机,它的功能是将机械能转换为电能。
    小型风力发电系统结构一般由风轮、发电机、尾舵和电气控制部分等构成。常规的小型风力发电机组多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC变换器、蓄电池、逆变器组成。在风的吹动下,风轮转动起来,使空气动力能转变成了机械能(转速+扭矩)。风轮的轮毂固定在发电机轴上,风轮的转动驱动了发电机轴的旋转,带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小,发电机发出的电流和电压也随着变化。发出的电经过控制器的整流,由交流电变成了具有一定电压的直流电,并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电,通过逆变器后变成了220V的交流电,供给用户的家用电器。
    风力发电机根据应用场合的不同又分为并网型和离网型风力机。离网型风力发电机亦称独立运行风力机,是应用在无电网地区的风力机,一般功率较小。独立运行风力机一般需要与蓄电池和其他控制装置共同组成独立运行风力机发电系统。这种独立运行系统可以是几kW乃至几十kw,解决一个村落的供电系统,也可以是几十到几百W的小型风力发电机组以解决一家一户的供电。
    由于风能的随机性,发电机所发出电能的频率和电压都是不稳定的,以及蓄电池只能存储直流电能,无法为交流负载直接供电。因此,为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电,需要在发电机和负载之间加入电力变换装置,这种电力变换装置主要由整流器、逆变器、控制器、蓄电池等组成。
    小型风力发电系统作为农村能源的组成部分,它的推广应用对于改善用电结构,特别是边远山区的生产、生活用能,推动生态环境建设诸领域的发展将发挥积极作用,因此具有广阔的市场前景。风能具有随机性和不确定性,风力发电系统是一个复杂系统。简化小型风力发电系统的结构、降低成本、提高可靠性及实现系统优化运行,对于小型风力风力发电系统的推广具有非常重要意义。

风力发电机维护

    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。

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,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。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。

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。
    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,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。

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