湘能風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)備技術(shù)分析

湘能風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)備技術(shù)分析

1風(fēng)景秀麗的屋頂結(jié)構(gòu)1.1發(fā)電機(jī)在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用湖南能風(fēng)能機(jī)組主要由葉片、車輪、機(jī)艙、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、永興同步電機(jī)、變流器、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、塔筒等組成。見圖1所示。湘能風(fēng)電主要特點(diǎn)是采用永磁同步直驅(qū)發(fā)電機(jī),無碳刷和滑環(huán),克服了雙饋發(fā)電機(jī)滑環(huán)故障率高、碳刷碳粉需定期清掃的問題,一定程度上提高了風(fēng)機(jī)的可利用率。發(fā)電機(jī)無勵(lì)磁損耗,傳動(dòng)鏈中無齒輪箱等機(jī)械部件,噪聲小,結(jié)構(gòu)簡單,易于維護(hù),風(fēng)機(jī)無增速齒輪箱,較好地解決了齒輪箱故障率高而影響風(fēng)機(jī)可靠性的問題。風(fēng)機(jī)采用變速恒頻控制系統(tǒng),具有全功率變流器使輸送到電網(wǎng)的高次諧波少、電源質(zhì)量好等特點(diǎn)。由于采用了就地廂式變的升壓方案,簡化了機(jī)箱的結(jié)構(gòu),一定程度上提高了維檢的便利性,但同時(shí)也增加了征地和施工的工作量。另外,由于風(fēng)機(jī)設(shè)備整體質(zhì)量不如維斯塔斯,降低了風(fēng)電機(jī)組的可利用率,增加了維護(hù)檢修的工作量。1.2多處理器控制模塊維斯塔斯風(fēng)機(jī)屬于槳距調(diào)節(jié)的上風(fēng)向風(fēng)機(jī),配有主動(dòng)偏航和三葉片風(fēng)輪。機(jī)艙內(nèi)部主要由槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)、變頻器系統(tǒng)、高壓變壓器和多處理器控制模塊等組成。見圖2所示。槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)可將葉片槳距角不斷根據(jù)風(fēng)況變化調(diào)到最佳角度,實(shí)現(xiàn)出力優(yōu)化,降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音水平。變頻器系統(tǒng)主要用來確保穩(wěn)定均衡風(fēng)機(jī)電功率,由1臺異步發(fā)電機(jī)、1臺功率變換器、接觸器和保護(hù)裝置構(gòu)成。高壓變壓器為三相干式自熄變壓器,高壓電纜從機(jī)艙風(fēng)的變壓器引到塔架底部。多處理器控制模塊包括1臺地面控制器、一個(gè)用于變頻控制的VCP板、1臺頂部控制器和1臺輪轂控制器。地面處理器與操作面板實(shí)現(xiàn)集成,VCP板負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)的切入和切出、電流和電壓的測量和變頻器的控制,頂部控制器負(fù)責(zé)控制機(jī)艙內(nèi)的事件,如速度、偏航和內(nèi)部溫度控制等,輪轂控制器負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制變漿系統(tǒng),包括控制全順漿閥。由于采取了槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)和變頻器系統(tǒng),維斯塔斯風(fēng)機(jī)一方面能充分利用低風(fēng)速和變風(fēng)速的風(fēng)力資源,提高發(fā)電量,另一方面由于峰值負(fù)荷降低,齒輪箱、葉片和塔架磨損也相應(yīng)地減少,也降低了噪音水平。由于是異步雙饋型風(fēng)電機(jī)組,大量設(shè)備都集中在機(jī)艙內(nèi),加上采用液壓變漿,機(jī)艙內(nèi)溫度較高,一方面增大了維檢難度,另一方面變速箱幾乎一直處于運(yùn)行狀態(tài),設(shè)備損耗較快。維斯塔斯和湘電兩類3種不同型號的風(fēng)機(jī)設(shè)備技術(shù)差異見表1。2變配電設(shè)備檢修維護(hù)風(fēng)機(jī)設(shè)備維檢工作主要內(nèi)容是風(fēng)機(jī)設(shè)備的技術(shù)管理及消缺、定檢等。風(fēng)電場的主要設(shè)備分為變配電設(shè)備及風(fēng)機(jī)本體設(shè)備2大部分,變配電設(shè)備的檢修維護(hù)有章可巡,故障率較低,以定期檢修、檢測的管理手段基本上能夠保障其正常運(yùn)行的。風(fēng)機(jī)本體設(shè)備具有布置分散、運(yùn)行強(qiáng)度大、環(huán)境惡劣、維檢難度大等特點(diǎn),成為風(fēng)電場維檢工作的主要對象。2.1試驗(yàn)資料及設(shè)備技術(shù)管理具體包括:技術(shù)檔案及設(shè)備臺帳、各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)的修編、年度技改及技措的修訂等。技術(shù)檔案及設(shè)備臺帳主要包括設(shè)備制造廠家使用說明書、主要部件清單、專用工具清單、設(shè)備出廠試驗(yàn)記錄、安裝交接的有關(guān)資料、設(shè)備的改進(jìn)及大小修施工記錄和竣工報(bào)告、設(shè)備歷年大修及定期預(yù)防性試驗(yàn)報(bào)告、風(fēng)電設(shè)備事故和障礙及運(yùn)行分析專題報(bào)告、風(fēng)電設(shè)備日常運(yùn)行及檢修報(bào)告、風(fēng)電設(shè)備發(fā)生的嚴(yán)重缺陷和設(shè)備變動(dòng)情況及改進(jìn)記錄等。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)主要包括設(shè)備缺陷管理制度、設(shè)備檢修管理辦法及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備檢修規(guī)程、工藝方法、備品備件管理辦法等。2.2計(jì)劃的編制和維護(hù)消缺和定檢工作具體包括:日常故障處理及消缺、大部件非常規(guī)維護(hù)、定維定檢項(xiàng)目及計(jì)劃的制定及實(shí)施、備品備件動(dòng)態(tài)管理、工器具及裝備維護(hù)管理、消耗性材料管理、檢修作業(yè)安全管理、維護(hù)記錄填寫等內(nèi)容。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組年度例行維護(hù)計(jì)劃的編制以機(jī)組制造商提供的年度例行維護(hù)內(nèi)容為主要依據(jù),結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀況,在每個(gè)維護(hù)周期到來之前進(jìn)行整理編制。在計(jì)劃編制時(shí)需結(jié)合風(fēng)電場所處地理環(huán)境和不同廠家風(fēng)機(jī)機(jī)型的維護(hù)工作特點(diǎn),在保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的前提下,根據(jù)實(shí)際需要合理地調(diào)整維護(hù)工作時(shí)間,盡量避開風(fēng)速較高或氣象條件惡劣的時(shí)段,減少由維護(hù)工作導(dǎo)致計(jì)劃停機(jī)的電量損失,降低維護(hù)成本,而且有助于改善維護(hù)人員的工作環(huán)境,進(jìn)一步增加工作的安全系數(shù),提高工作效率。備品備件管理主要目的是科學(xué)合理地分析風(fēng)電場(特別是風(fēng)機(jī)設(shè)備)備品備件的消耗規(guī)律,尋找符合生產(chǎn)實(shí)際需求的管理方法,在保證生產(chǎn)實(shí)際需求的前提下,減少庫存,避免積壓,降低運(yùn)行成本。2.3液壓系統(tǒng)運(yùn)行故障的保護(hù)定期維護(hù)主要是按廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行全面的檢查、清掃、試驗(yàn)、測量、檢驗(yàn)、注油潤滑和修理,清除設(shè)備和系統(tǒng)的缺陷,更換已到期的、需定期更換的部件。定期維護(hù)的功能測試主要有過速測試,緊急停機(jī)測試,液壓系統(tǒng)各元件定值測試,振動(dòng)開關(guān)測試,扭纜開關(guān)測試等,還有對控制器的極限定值進(jìn)行一些常規(guī)測試。一般情況下,已投運(yùn)風(fēng)機(jī)定期維護(hù)周期:半年期例行維護(hù);1年期例行維護(hù)。部分機(jī)型在運(yùn)行滿3a或5a時(shí),在5000h例行維護(hù)的基礎(chǔ)上增加了部分檢查項(xiàng)目。非常規(guī)定期維護(hù)主要是對技術(shù)復(fù)雜、工作量大、工期長、耗用器材多、費(fèi)用高的風(fēng)機(jī)大部件(如葉片、齒輪箱、主軸、偏航軸承等)進(jìn)行相關(guān)檢查、測試或檢修。風(fēng)機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中,會出現(xiàn)一些故障導(dǎo)致風(fēng)機(jī)停機(jī),需要及時(shí)消缺,保障風(fēng)機(jī)可利用率。3目前風(fēng)電公司的管理模式目前,國內(nèi)各風(fēng)電企業(yè)的對風(fēng)電場的運(yùn)維管理模式還處在積極的探索階段,由于經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)水平不足,安全管理難度較大。當(dāng)前各風(fēng)電公司基本上還是采取各風(fēng)電場運(yùn)維一體,統(tǒng)一管理的運(yùn)作格局。國內(nèi)外風(fēng)機(jī)維護(hù)主要有風(fēng)電場業(yè)主自行維護(hù)和專業(yè)運(yùn)行公司承包運(yùn)行維護(hù)兩種模式。3.1風(fēng)力機(jī)運(yùn)行維護(hù)準(zhǔn)備周期風(fēng)電場業(yè)主自己擁有一支具有過硬專業(yè)知識和豐富管理經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行維護(hù)隊(duì)伍,同時(shí)還需配備風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)所必需的工具及裝備,而且還必須擁有一定的人員技術(shù)儲備和比較完善的運(yùn)行維護(hù)前期培訓(xùn),準(zhǔn)備周期較長。目前國內(nèi)的幾家建場歷史較長,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量較大的電場多采用此種維護(hù)方式。3.2長期技術(shù)服務(wù)模式目前這種運(yùn)行方式在國內(nèi)還處于起步階段,專業(yè)維護(hù)公司的規(guī)模有待進(jìn)一步發(fā)展壯大,管理模式有待進(jìn)一步規(guī)范。由于地域原因,國外一些品牌風(fēng)機(jī)廠家在完成質(zhì)保期內(nèi)的服務(wù)工作后,很難保證繼續(xù)提供快捷、周到的技術(shù)服務(wù),或是服務(wù)費(fèi)用較高,風(fēng)電場業(yè)主不能承受。隨著國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商的增多,服務(wù)時(shí)效和費(fèi)用的問題已得到了較好的解決。一些國內(nèi)廠家已初步具備了為業(yè)主提供長期技術(shù)服務(wù)的能力,這種運(yùn)行模式在今后也會有一定的發(fā)展空間。目前國內(nèi)已有多個(gè)風(fēng)電場采用委托給專業(yè)公司或主機(jī)廠維檢,分別采用人工費(fèi)承包、風(fēng)機(jī)維檢全包和部分承包3種方式進(jìn)行。所謂的總承包是指承包方保證可利用率,風(fēng)機(jī)故障的維修、大部件更換、定維等所需人力、工器具、備件、耗品等全部由承包方負(fù)責(zé)。一般總承包方承諾的可利用率是95%,低于95%的部分按損失電量由承包方賠償,高于95%的部分,按約定的比例進(jìn)行分成;所謂的部分承包是指承包方負(fù)責(zé)故障處理、定維,小部件、耗品由承包方提供,大部件如損壞,由業(yè)主采購部件,承包負(fù)責(zé)更換;所謂的人工承包是指承包方負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)行維護(hù)、日常故障處理及半年檢修與全年檢修、大部件更換,備件由業(yè)主提供的方式。4風(fēng)電場不同維檢模式經(jīng)濟(jì)性比較下面以福建莆田石城風(fēng)電場Ⅰ期20臺維斯塔斯V80為例,風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行期按20a考慮,剔除2a設(shè)備投運(yùn)質(zhì)保期,綜合比較不同維檢模式的經(jīng)濟(jì)性,具體情況見表2。與自行維檢相比,風(fēng)電場總承包模式每臺風(fēng)機(jī)每年維檢費(fèi)用增加7萬元左右,以單機(jī)2MW、0.61元/kWh上網(wǎng)電價(jià)計(jì),影響風(fēng)機(jī)等效利用57h左右;部分承包模式每臺風(fēng)機(jī)每年維檢費(fèi)用節(jié)省0.9萬元左右;人工費(fèi)承包每臺風(fēng)機(jī)每年維檢費(fèi)用增加0.5萬元左右.5總承包維檢模式總的來看,為了減少企業(yè)的管理難度和安全風(fēng)險(xiǎn),不同類型的風(fēng)電場的維檢模式建議均要考慮以外包委托維檢為主。對于