風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修分析

張朕瑋

[摘 ? ?要]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)于電能的需求也越來(lái)越多，可以說(shuō)電力能源是維持社會(huì)生活正常運(yùn)作的重要保障。以往我國(guó)大部分電力都來(lái)源于火力發(fā)電，但是隨著能源問(wèn)題與環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，如果繼續(xù)沿用火力發(fā)電已經(jīng)不符合社會(huì)發(fā)展的需求，基于此形勢(shì)下必須要運(yùn)用新能源技術(shù)來(lái)制造電力，風(fēng)力發(fā)電便是其中之一。在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中最為重要莫過(guò)于控制系統(tǒng)了，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的檢修，能夠保障整個(gè)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)作，主要對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;電氣控制;系統(tǒng)檢修

[中圖分類號(hào)]TM315 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]With the continuous development of my country's social economy， there is an increasing demand for electrical energy. It can be said that electrical energy is an important guarantee for maintaining the normal operation of social life. In the past， most of our countrys electricity was derived from thermal power generation. However， as energy and environmental pollution problems become more and more serious， if we continue to use thermal power generation， it is no longer in line with the needs of social development. Based on this situation， new energy must be used. Technology to produce electricity， wind power is one of them. The most important thing in the entire wind power generator is the control system. The timely maintenance of the control system can effectively guarantee the normal operation of the entire wind power generator， and this is also the topic we are discussing today.

[Keywords]wind turbine; electrical control; system maintenance

近些年來(lái)，能源枯竭問(wèn)題應(yīng)該成為一種全球化的問(wèn)題，但是社會(huì)經(jīng)濟(jì)卻是在不斷進(jìn)步與發(fā)展的，需要大量的能源來(lái)維持發(fā)展，面對(duì)這樣的情況，我國(guó)越發(fā)地重視新能源開(kāi)發(fā)問(wèn)題，希望通過(guò)新能源開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的偉大戰(zhàn)略。在這樣的社會(huì)背景下，風(fēng)力發(fā)電自然就成為國(guó)家格外重視的項(xiàng)目之一，就當(dāng)前的風(fēng)力發(fā)電情況來(lái)看，整個(gè)項(xiàng)目的技術(shù)都是處于一種穩(wěn)步提高的狀態(tài)，有望能夠成為為我國(guó)提供大量電能的一種新興技術(shù)。

1 風(fēng)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修綜述

在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組中，最為重要的莫過(guò)于電氣控制系統(tǒng)，它的作用就好比如人類的大腦與神經(jīng)一樣，對(duì)于維持整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)作有著極其重要的作用。電氣控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組中的工作設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的感知與控制，指揮它們?nèi)ネ瓿上鄳?yīng)的工作，由此可以看出定期檢修風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)極其重要。電氣系統(tǒng)本質(zhì)上屬于一種具有通信功能的模塊，只不過(guò)這個(gè)模塊并不是一個(gè)完整的整體，它是有具有多種功能的模塊結(jié)合在一起來(lái)形成的一個(gè)系統(tǒng)，包括PLC通訊、安全鏈、輸入/輸出、模擬輸入AI模塊等。在整個(gè)體統(tǒng)中PLC主機(jī)就相當(dāng)一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)的作用，與其他模塊的輸入輸出信息進(jìn)行協(xié)調(diào)，將主機(jī)的指令與各設(shè)備的運(yùn)作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳遞，由此來(lái)保障整個(gè)風(fēng)電機(jī)組都是處于正常工作的程序中。

在風(fēng)電機(jī)組體系中，還有一個(gè)極其重要的模塊，即安全鏈回路，它是整個(gè)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)正常運(yùn)作的重要安全保障，由多個(gè)串聯(lián)回路結(jié)合起來(lái)的，在風(fēng)電機(jī)組工作時(shí)只要回路中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接不起來(lái)，安全鏈便能緊急輸出相關(guān)的信息給風(fēng)電組控制系統(tǒng)，迫使整個(gè)風(fēng)電機(jī)組停止運(yùn)作，這樣能夠避免發(fā)生更大的安全事故，避免整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的遭到更大的損害。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組實(shí)時(shí)接收到故障信息后，檢修人員需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行實(shí)地的故障檢查，這項(xiàng)工作任務(wù)是比較考驗(yàn)檢修人員的檢修能力的，尤其是對(duì)于一些新員工來(lái)說(shuō)，由于他們?nèi)狈σ欢ǖ臋z修經(jīng)驗(yàn)，所以在實(shí)地檢修時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)一些“治標(biāo)不治本”的情況。檢修員工的認(rèn)知性、對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的整體、持續(xù)、綜合性認(rèn)識(shí)對(duì)于檢修工作的順利進(jìn)行都有著很大的關(guān)聯(lián)。對(duì)于檢修工作不能只看到表面，應(yīng)該進(jìn)行深入了解，由此才能夠保障整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)作，為人們的生活提供源源不斷的電能。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)

就大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，對(duì)其進(jìn)行有效的控制、進(jìn)行安全規(guī)劃是非常有必要的，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)作的過(guò)程中對(duì)題控制系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的檢修，在一定程度上是可以有效的降低機(jī)組設(shè)備的故障率，最大程度上保障機(jī)電設(shè)備的收益率。風(fēng)力設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，從而影響發(fā)電效率。面對(duì)這樣的情況，最好的解決辦法就是檢修人員及時(shí)的排查出故障原因，然后根據(jù)故障原因展開(kāi)及時(shí)的維修。

控制功能一般包括風(fēng)輪限速、電氣負(fù)載的連接、功率極限、紐纜限制、機(jī)艙對(duì)風(fēng)、溫度參數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)電等。在整個(gè)過(guò)程中分為被動(dòng)、主動(dòng)兩種形態(tài)來(lái)對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，確保其能夠在人為設(shè)定的參數(shù)內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的運(yùn)作。在實(shí)際的運(yùn)作中，有些參數(shù)并不是一成不變，根本不會(huì)存在毫無(wú)誤差的控制系統(tǒng)，風(fēng)電機(jī)組的控制功能只要在正常的參數(shù)范圍內(nèi)浮動(dòng)都是沒(méi)有問(wèn)題的，這樣就可以保障每個(gè)機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

在實(shí)際的風(fēng)力機(jī)組維護(hù)過(guò)程中，應(yīng)該遵循無(wú)效—維護(hù)的原則。這樣的情況是指在一些不可避免的情況出現(xiàn)時(shí)導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)作，但是機(jī)組中的安全維護(hù)設(shè)備仍然能夠處于正常保護(hù)機(jī)電組的狀態(tài)下，使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仍處于安全的狀態(tài)下，當(dāng)機(jī)組系統(tǒng)中發(fā)生超速、負(fù)荷過(guò)大等情況時(shí)，仍有保護(hù)主要機(jī)組設(shè)備的功能。在整個(gè)安全系統(tǒng)中，各個(gè)設(shè)備的安全鏈都發(fā)揮著各自的作用，有效地保護(hù)機(jī)電設(shè)備不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)部位的問(wèn)題而遭受到不可避免的損害。另外，還應(yīng)該注重風(fēng)電機(jī)組中的避雷裝備，對(duì)主路、管制電子回路進(jìn)行有效的避雷保護(hù)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)作形態(tài)并不是一成不變的，其存在多種形式的運(yùn)作狀態(tài)，包括運(yùn)轉(zhuǎn)、暫停、關(guān)停、火速關(guān)停這四種。在這幾種形態(tài)中最為重要的就屬運(yùn)轉(zhuǎn)了，而最低的則是火速關(guān)停。在實(shí)際的風(fēng)電機(jī)組工作運(yùn)作時(shí)，應(yīng)該秉持著一層層提升形態(tài)的原則進(jìn)行的，逐漸維持風(fēng)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)作，而在使風(fēng)電機(jī)組停止工作運(yùn)作時(shí)，是可以進(jìn)行越級(jí)操作機(jī)電運(yùn)作形態(tài)的。這樣的操作原則是屬于維持整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)作的基礎(chǔ)原則，其能夠最大程度上保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性。

3 風(fēng)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修具體操作

3.1 PLC檢查

在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中最為重要的就是PLC主機(jī)，所以在實(shí)施檢修時(shí)最應(yīng)該注重也就是這個(gè)部位。①檢修人員應(yīng)該對(duì)整個(gè)PLC進(jìn)行系統(tǒng)、全面的檢查，確保其是否處理正常運(yùn)作的狀態(tài)中;②檢查PLC的顯示操作，查看其版本是否存在問(wèn)題，查看其操作頁(yè)面是否存在問(wèn)題等;③還應(yīng)該檢查PLC主機(jī)的外圍是否存在問(wèn)題，查看整個(gè)主機(jī)的外殼是否存在溫度過(guò)高的問(wèn)題，以及查看外圍線路是否存在有紕漏的情況，只有充分地檢查PLC的內(nèi)部與外部所有的元素，才能夠保證風(fēng)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的安全性，保證整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的正常工作，釋放源源不斷的電能。

3.2 通訊檢查

在對(duì)PLC進(jìn)行了充分的檢查后，接下來(lái)應(yīng)該進(jìn)行的檢查步驟便是對(duì)于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的通訊功能進(jìn)行檢查。如果說(shuō)PLC主機(jī)的功能相當(dāng)于人類的大腦，那么通訊設(shè)備便是人類的神經(jīng)，起著有效及時(shí)傳輸信息的作用。在風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，一旦通訊功能出現(xiàn)故障，那么必定會(huì)影響到整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的后續(xù)的工作。后續(xù)的安全鏈回路都會(huì)接收不到信息，這樣就極有可能牽扯到整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的安全性能，所以說(shuō)對(duì)通訊功能進(jìn)行及時(shí)的檢查是非常有必要的。在對(duì)通訊功能進(jìn)行檢查時(shí)，可以從這幾個(gè)方面入手：

（1）檢查通訊模塊的電源方面是否存在問(wèn)題，這是屬于最基本的檢查內(nèi)容，檢查通訊模塊的接頭與接線問(wèn)題是否合理;

（2）檢查通訊模塊中的所設(shè)置的波特率是否合適;

（3）檢查整個(gè)通訊的光纖信號(hào)的強(qiáng)弱程度、光纖的接頭是否正確等。

3.3 安全鏈檢查

在確保整個(gè)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中的通訊功能沒(méi)有問(wèn)題后，接下來(lái)的檢查工作就是安全鏈。在對(duì)安全鏈進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格按照風(fēng)電機(jī)組中控制系統(tǒng)的參數(shù)來(lái)進(jìn)行，在這個(gè)過(guò)程中假設(shè)安全鏈回路是處于不閉合的狀態(tài)，那么整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的其他設(shè)備都是不可以正常運(yùn)作的，所以進(jìn)行安全鏈回路檢查是極其重要的，要有安全鏈回路檢測(cè)正常，才能夠允許其他設(shè)備展開(kāi)正常工作，保障整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的安全性。

（1）查看安全模塊是否處于一種正常的狀態(tài)中，當(dāng)確認(rèn)安全鏈模塊沒(méi)有問(wèn)題后，才可以展開(kāi)下一步的檢查，否則繼續(xù)下一步的工作都是毫無(wú)意義的。

（2）檢查安全鏈的軟件問(wèn)題，一到發(fā)現(xiàn)安全鏈存在問(wèn)題，就需要對(duì)其進(jìn)行整改或者重新下載，要有效的保障安全模塊能夠?qū)踩畔⒄_的傳遞出去。在對(duì)安全鏈的軟硬件問(wèn)題全面的核實(shí)之后，接下來(lái)就需要對(duì)回路進(jìn)行檢查了，在檢查回路時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格的按照整個(gè)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的設(shè)計(jì)圖來(lái)全面落實(shí)檢查工作，且不可有大意的想法，要對(duì)每個(gè)安全節(jié)點(diǎn)都開(kāi)展認(rèn)真的排查工作，在明確安全鏈回路中每個(gè)節(jié)點(diǎn)完成故障的原因是什么。在安全鏈模塊中，經(jīng)常存在這樣的問(wèn)題，那便是有氣候安全信號(hào)遭到干擾而出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，本質(zhì)上并不是出現(xiàn)了安全事故。而有的時(shí)候確實(shí)是因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的實(shí)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)了安全事故才會(huì)發(fā)出警報(bào)，檢修人員在對(duì)安全鏈模塊進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)該注重這些細(xì)節(jié)方面的處理，針對(duì)不同的情況展開(kāi)不同的檢修工作。

3.4 各分系統(tǒng)設(shè)備檢查

在對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的主體設(shè)備進(jìn)行檢修以后，還要對(duì)其他的各個(gè)分系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢修，只有將完整的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行整體的檢修后，逐一排查所有的故障問(wèn)題，才能夠保障整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)作，持續(xù)輸出大量的電能。在風(fēng)電機(jī)組分系統(tǒng)中占據(jù)較多比例的設(shè)備有：變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等。在真正的落實(shí)檢修工作時(shí)，需要檢修人員嚴(yán)格風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，主要去排查電氣回路中的控制回路與動(dòng)力回路方面的問(wèn)題。

在風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)、控制、信息傳遞功效的部位非控制回路莫屬，在這個(gè)過(guò)程中傳感器起到了非常重要的作用，它能夠快速地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能。傳感器中傳遞出的溫度、壓力、電流、電壓、電功率等有效的信息時(shí)，檢修人員就可以根據(jù)傳感器中所傳遞出來(lái)的信息來(lái)分析相應(yīng)的設(shè)備中是否存在故障問(wèn)題。在檢測(cè)傳感器時(shí)，有時(shí)候接受到的信號(hào)是電流，有的時(shí)候是電壓，在這時(shí)就要注重區(qū)別傳感器回路中的分壓電阻情況，如果需要對(duì)傳感器進(jìn)行更換，那也一定要將分壓電阻進(jìn)行一并的替換。

PLC主機(jī)用微弱的電流來(lái)控制接觸器的閉合情況，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或者斷開(kāi)電源的情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停電氣設(shè)備的目的，保障風(fēng)電機(jī)組的安全性。在實(shí)際的控制體統(tǒng)中，導(dǎo)致接觸器不能自動(dòng)控制的原因有很多，既包括觸頭黏連一起，也包括電磁線圈失效等。不論是哪種原因都會(huì)影響到風(fēng)電機(jī)組控制功能的正常運(yùn)作，如果在日常的檢測(cè)中不對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的檢查與分析，就有可能會(huì)使問(wèn)題累積的越來(lái)越嚴(yán)重，直至每項(xiàng)參數(shù)都超出正常的范圍，最后導(dǎo)致出現(xiàn)故障問(wèn)題，給整個(gè)風(fēng)電機(jī)組造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，是需要各個(gè)設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的信息反饋，才能夠確保每個(gè)設(shè)備是否處于正常運(yùn)作過(guò)程中，而這個(gè)功能主要是通過(guò)反饋性功能回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在每個(gè)設(shè)備中都具備漏電保護(hù)、過(guò)流保護(hù)的開(kāi)關(guān)、接觸器等，反饋性功能回路就是用來(lái)檢測(cè)這些設(shè)備是否存在漏電、過(guò)流問(wèn)題的。這些一般都是與PLC主機(jī)中的數(shù)學(xué)輸入進(jìn)行相關(guān)聯(lián)形成回路的，通過(guò)反饋回路將相應(yīng)的信息傳遞給控制主機(jī)，進(jìn)而監(jiān)控各個(gè)設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)。

機(jī)電組分系統(tǒng)中組成動(dòng)力回路的一般包括三相回路與單相回路。其中單相電壓一般是分為220 V與380 V這兩種狀態(tài)。在實(shí)際的風(fēng)電機(jī)電氣系統(tǒng)的檢修工作中，不論是對(duì)接觸器還是連線端子進(jìn)行檢查時(shí)，都需要進(jìn)行及時(shí)的斷電與與驗(yàn)電處理，以免出現(xiàn)較為嚴(yán)重的電力事故，造成不必要的人力、物力損害。在檢修完成后的通電前，還需要對(duì)設(shè)備的地絕緣情況進(jìn)行檢查，避免短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，由此來(lái)保護(hù)相關(guān)設(shè)備。

在對(duì)電氣設(shè)備的故障問(wèn)題進(jìn)行檢查時(shí)，首先要做的就是要嚴(yán)格根據(jù)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)圖紙去尋找能夠引起設(shè)備故障的電氣回路，認(rèn)真查找整個(gè)回路中是否存在可直接發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，比如燒損、線脫松等情況，根據(jù)這些情況去判斷是否是因?yàn)榱慵Ф鴮?dǎo)致的故障發(fā)生，如果真的是因?yàn)檫@些情況而導(dǎo)致出現(xiàn)的電氣設(shè)備故障，則要對(duì)這些零件進(jìn)行及時(shí)的更換。如果相關(guān)的設(shè)備沒(méi)有問(wèn)題，則要查看反饋回路與測(cè)量回路是否存在問(wèn)題，如果都沒(méi)有問(wèn)題那么便要檢查控制回路與元件的問(wèn)題，通過(guò)一步步的檢查來(lái)逐步排查出電氣設(shè)備的故障所在，保證電氣控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)力發(fā)電作為一種新型的能源技術(shù)，在未來(lái)有可望取代傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)，為我國(guó)提供大量能夠維持社會(huì)發(fā)展所需的電能。在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的就是控制系統(tǒng)，它是維持整個(gè)風(fēng)力發(fā)電體統(tǒng)正常運(yùn)作的重要保障，因此，相關(guān)人員必須要注中關(guān)于控制系統(tǒng)的檢修工作，對(duì)控制系統(tǒng)重的相關(guān)運(yùn)作內(nèi)容進(jìn)行逐一的檢修，確保整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全正常工作，由此來(lái)保障電能的持續(xù)輸出，為人們的電力生活提供有力的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 張倩.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修分析[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2019，46（12）：60-62.

[2] 張學(xué)健.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)檢修的分析[J].電子測(cè)試，2019（9）：110-111.

[3] 周國(guó)旭.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)快速檢修思路研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（14）：68-69.