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风脉公开课:如何检测和处理机组「限功率」故障?

说到“限功率”,大家可能首先想到的是冬季“弃风限电”的情况,风电场受电网调控,限制了机组的出力。就机组自身而言,因为某些故障原因,通常表现为一些重要部件温度过高(如:齿轮箱油温、齿轮箱轴温、发电机轴承温度、变桨电机温度等),出力情况也会打折扣。本期风脉公开课将以较普遍的“齿轮箱油温高”引起的限功率,与大家进行探讨,看看该情况下功率究竟为何被打了折扣,又该如何破?

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该风电场在春夏季大风天气下,机组限功率情况较为严重。为寻求问题原因,我们首先通过SCADA系统分析数据来探寻线索。

数 据 检 测 

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通过SCADA数据机舱风速与功率对比图,我们可清楚发现,在功率400kw左右时风速点阵图大幅度突起,说明在很多大风天情况下,无论风速如何上升功率都保持不变,被死死限制在400kw。由此我们可确定,风机发生了明显的限功率故障,那么它的原因何在呢?

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通过对比齿轮箱油温与功率时间序列,当发现限功率情况时,齿轮箱油温普遍高于75℃,二者的发生时间几乎完全同步。

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永利皇宫官方网址发现这种相关性后,我们再次返回功率风速比例图,将油温高于75℃的部分标出,可以清晰发现并确认二者的因果关系。显而易见,这就是造成限功率故障的罪魁祸首。

设 备 工 作 原 理

我们以山东沿海某风电场使用的华锐FL1500机组为例,先理清齿轮箱润滑及冷却系统的工作过程及原理,以此弄清原因。

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运 维 技 改 处 理

永利皇宫官方网址不难发现在齿轮箱油的循环路径中,影响其正常工作的主要部件有以下几个。

1、温度传感器

该传感器(PT100)如果损坏,会反馈错误信号,误报油温高。油温传感器的阻值一般为100Ω到120Ω左右。若温度传感器正常,则测量其端电压是否为24V。如两项有不正常项,就应该及时更换PT100或测量模块。

2、温控阀

当油温超过45℃时,如果该阀体因不灵敏或损坏导致没有动作或动作不到位,使得流经散热片的油量小于设计值,从而引发润滑油热量不能及时散失,导致油温高。通过对案例风电场进行巡检排查,发现温控阀的损坏率较高。

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3、溢流阀

齿轮箱润滑系统为了防止系统内部压力过大损坏过滤器及管路,设置有溢流阀,通常10bar。当系统压力超过安全阀值后,会自动溢流,润滑油将不经过散热片直接流回齿轮箱。该阀体打开有两种可能:一是系统管路出现堵塞,二是阀体出现损坏。

4、散热片

润滑油散热采用的是“油/风冷却”形式,它是以空气作为热交换介质进行散热的,油的降温过程是通过冷却器散热片的油通道和风通道的热量置换完成。因此散热片的通风量直接影响散热效率。案例风电场附近有大量柳树,杨树,每年春天飘飞的柳絮、杨絮和尘土附着在齿轮箱散热片上,直接影响了散热效率。

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5、滤芯

滤芯堵塞也是导致齿轮箱油温高的原因之一,应按相关规定定期更换。

为了消除设备故障,避免和降低日后相同故障发生的概率,我们应该有针对性的进行定期检查与维护:

1.对润滑及冷却系统的元器件和接线定期进行检查;

2.对散热片定期清洁;

3.保持齿轮箱油正常油位,油位过高或过低都会影响散热效果;

4.定期进行油样成分及性能检查(是否变质、乳化、出现气泡等);

永利皇宫官方网址5.加强齿轮箱振动及噪音的检查,及早发现故障。

改 造 结 果

永利皇宫官方网址经过对问题机组更换温控阀、全场散热片进行清洗并改造,案例风电场油温高限功率现象得到了有效抑制,机组得以健康运行。其中一台机组运维改造前后两年运行情况对比如下:

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永利皇宫官方网址图中可看出,2015年油温超过75度、发生限功率的情况较频繁。经过运维改造后,2016年相同情况的发生率大幅降低。由此带来的是产能利用率的显著提升。

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结 语

风机维护无小事,再小的部件损伤都可能是影响机组正常运行的重要因素,而打折扣的发电量往往源自于打折扣的数据监控与维护质量。因此,为确保机组发电量的稳定与提升,需要熟练结合数据分析和运维检修两门“功夫”,内功与外功兼修。当然,更重要的是我们从业者的工作态度。保持一份专注、专业的职业精神,做一名追求卓越、昂首前行的风电人。