论文部分内容阅读
摘要：风能属于可再生能源，利用风力发电技术可以为其他能源的生产提供技术支持。目前资源能源的需求量不断增加，无污染、可再生能源得到了国家的重视，风力发电机组的研发和应用可以产生清洁能源，在应用的过程中不会对周围的环境造成影响。风力发电技术在广泛应用过程中，风力发電机组运行的安全问题也显现出来。其在运行的过程中会受到多方面因素的影响，管理措施有待完善，存在许多安全隐患。本文首先对风力发电机组运行安全进行分析，并结合实际情况提出了相关控制措施。
关键词：风力发电机组；运行安全；控制措施
一、风力发电机组运行安全分析
1、材料要求
风力发电机组通常都是在露天的环境下运行的，工作环境无法得到保障，而且风能是不可控的，有些风速非常快，那么风力发电机组在运行的过程中所承受的荷载力也是非常大的。其会受到外界环境因素的影响，很容易出现安全问题。为了增强风机承载能力，风机制造所选用的材料一般都经过大量的性能实验和疲劳实验然后进行筛选确定，金属结构件选用耐高温、抗低温、耐腐蚀、耐冲击等机械性能优良的材料，材料的使用寿命超过20年。在结构设计方面，也采用加强结构。
2、系统体系分析
风力发电机组是全天候自动运行的设备，整个运行过程都处于自动控制中，电控系统要能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态监测的要求。当前风力发电机组的控制系统以可编程控制器为核心，控制系统由PLC、传感器、控制器以及各种执行机构组成。传感信号表明了机组运行状态，当各项指标发生变化时，经过PLC处理，由控制器发出指令完成各项控制功能。因此，控制系统的功能及其可靠性直接影响着风力发电机组的运行安全。
3、控制策略分析
在风机运行控制策略方面，变桨距控制技术通过变桨功能可以有效降低机组运行承受的载荷，在机组停机时自动调整桨叶角至最大桨叶角位置，使风机处于安全位置。在制动系统中，采用三套独立的叶片变桨机构，当风机运行遇到极端情况，通过紧急顺桨使叶片回到最大桨叶角，实现气动刹车功能。由于风机在静态时所受到的载荷要远远小于动态载荷，因此，通过变桨和气动刹车使风机停止运行，实现机组安全保护。风机在运行过程中受到风力和传动系统引起的振动对运行安全是有影响的。目前的风机叶片都增加了结构阻尼，这样能够有效消除叶片在高风速下运行时的有害摆振。在风机设计上通过模态分析，使机组的转速、叶片、塔架、传动链固有频率分开，通过控制加阻的方法，降低机组的振动。
二、针对机组运行安全采取的控制措施
1、定期进行设备的检修工作
风力发电机组在实际应用的过程中，想要实现各项控制功能的充分发挥，将整体控制系统体现出来，就一定要保证应用的软件技术和硬件设备有一个良好的运行状态。这就需要对软件、硬件进行定期检测，并控制各项设备的应用参数，避免出现误差而导致安全隐患的出现，这是比较有效的风险预防的方法。同时，还需要对风电机组进行定期的检修工作，要对各个零件的应用情况进行及时的掌握，做好润滑和紧固工作，对于存在安全隐患的部位要提前做好预防控制处理，检修期间要严格按照相关标准进行操作，确保风电机组运行的安全性。
2、风电机组的科学安装
风力发电场在建设的过程中，风力发电使用的机械设备在安装时需要对各方面的内容进行合理的控制。需要进行特别注意的部位风机内部结构中各个零件的连接位置，还有线缆接头的连接一定要保证牢固性，这样在后续的使用中不会出现倒塌的现象，也不会由于线路连接不严密而出现漏电现象，避免了或者火灾事故的发生。
3、做好风机运行数据监测分析工作
数据监测包括温度监测、转速监测、功率监测、电网数据监测等等。通过对异常数据如发电机绕组温度、控制柜温度、机舱温度、叶轮转速、三相电压、电流、频率、功率等信息分析，可以提早判断机组运行状况。同时，机组运行参数和报警信息可以即时传输给主控制器，主控制器可以远程操控实现安全控制。
4、影响因素的控制
风电机组在运行的过程中很容易受到外界环境的影响，尤其是在气候变化频繁的雷雨天气，很容易出现雷击现象，这就需要做好雷电的接收和传导工作，同时还需要对内部的结构进行防雷电保护，保证接地系统的各方面良好，避免雷击事故的发生。有些风力发电机组虽然已经采取了安全防护措施，但是在雷雨天气也有可能出现雷击的现象。在比较恶劣的雷雨环境中，工作人员要远离风电机组；风机在实际应用的过程中也会出现风速过快的现象，如果运转的速度比较快，整体的功率较大，那么风电机组运行的安全就会受到威胁，一旦出现这种情况，要通过远程控制系统对机组进行停机处理，工作人员也需要远离风电机组；如果风机长期在比较寒冷或者潮湿的环境下，如果一直处于静止的状态，那么风机的叶片上就会出水珠或者结冰的情况。如果要重新进行开启应用，一定要做好各个方面的检查工作，特别是绝缘检测，确定各方面性能符合应用标准后才能启动。另外，为了保证工作人员的人身安全，避免叶片脱落使工作人员受伤，则需要工作人员远离风机叶片。
5、提高运维管理质量
风力发电场在经营的过程中，风机安全事故发生的概率比较大，一般认为都是没有进行有效管理导致的事故发生，但是对事故发生的原因进行深入分析发现，风力发电厂的维护计划不完善、监管力度有待加强是导致事故发生的主要原因。风电机组在运行的过程中，一定要重视运维管理，提高整体的管理质量，降低隐患的发生。
6、采取积极地消防措施
风力发电机组在运行的过程中也容易出现火灾事故，通常引发火灾的原因有电气故障、内部零件故障、雷击故障等。虽然许多风电场配备了灭火设备，但这属于事后处理措施，而没有从根本上解决问题。需要应用现代化的监测系统，在没有工作人员值班时可以对容易发生火灾的位置进行探测，在发生火灾时还可以自动进行灭火处理，这样才能避免火灾事故的发生。我国对风力发电机组的消防系统进行了深入研究，应用了自动消防系统，不再是火灾发生后进行被动的处理。自动消防系统的应用原理主要是通过温度感应器和烟雾感应器来对空气中的温度和空气质量进行信号的采集，然后将采集到的数据传输到消防控制中心，控制中心结合实际情况作出正确的决断，如果发现出现火灾情况，就会及时进行预警并进行灭火处理，有效提升了消防效率，该系统的应用优势较为明显。
结语：
我国风力发电在发展过程也暴露了运行安全问题，其中一个问题是当电网故障、闪变或风机发生故障时，机组往往会自动切除进行自我保护，这样同时也加大了电网故障并影响电网安全运行。随着风机生产制造技术的进步和智能电网的开发应用，认真做好风机运行安全与控制措施课题研究，积极开发适用于中国特点的先进风电机组，向经济优化控制方向发展，必将会使风电运行控制能力得到显著提高。
参考文献：
[1]李鑫泉，胡建华，薛鹏，等.风力发电机组安全运行控制措施探析[J].中国高新区，2017（11）.
[2]李亚鹏.风力发电机组运行安全及控制措施的探索[J].丝路视野，2017（32）：177-177.
关键词：风力发电机组；运行安全；控制措施
一、风力发电机组运行安全分析
1、材料要求
风力发电机组通常都是在露天的环境下运行的，工作环境无法得到保障，而且风能是不可控的，有些风速非常快，那么风力发电机组在运行的过程中所承受的荷载力也是非常大的。其会受到外界环境因素的影响，很容易出现安全问题。为了增强风机承载能力，风机制造所选用的材料一般都经过大量的性能实验和疲劳实验然后进行筛选确定，金属结构件选用耐高温、抗低温、耐腐蚀、耐冲击等机械性能优良的材料，材料的使用寿命超过20年。在结构设计方面，也采用加强结构。
2、系统体系分析
风力发电机组是全天候自动运行的设备，整个运行过程都处于自动控制中，电控系统要能够满足风力发电机组无人值守、自动运行、状态监测的要求。当前风力发电机组的控制系统以可编程控制器为核心，控制系统由PLC、传感器、控制器以及各种执行机构组成。传感信号表明了机组运行状态，当各项指标发生变化时，经过PLC处理，由控制器发出指令完成各项控制功能。因此，控制系统的功能及其可靠性直接影响着风力发电机组的运行安全。
3、控制策略分析
在风机运行控制策略方面，变桨距控制技术通过变桨功能可以有效降低机组运行承受的载荷，在机组停机时自动调整桨叶角至最大桨叶角位置，使风机处于安全位置。在制动系统中，采用三套独立的叶片变桨机构，当风机运行遇到极端情况，通过紧急顺桨使叶片回到最大桨叶角，实现气动刹车功能。由于风机在静态时所受到的载荷要远远小于动态载荷，因此，通过变桨和气动刹车使风机停止运行，实现机组安全保护。风机在运行过程中受到风力和传动系统引起的振动对运行安全是有影响的。目前的风机叶片都增加了结构阻尼，这样能够有效消除叶片在高风速下运行时的有害摆振。在风机设计上通过模态分析，使机组的转速、叶片、塔架、传动链固有频率分开，通过控制加阻的方法，降低机组的振动。
二、针对机组运行安全采取的控制措施
1、定期进行设备的检修工作
风力发电机组在实际应用的过程中，想要实现各项控制功能的充分发挥，将整体控制系统体现出来，就一定要保证应用的软件技术和硬件设备有一个良好的运行状态。这就需要对软件、硬件进行定期检测，并控制各项设备的应用参数，避免出现误差而导致安全隐患的出现，这是比较有效的风险预防的方法。同时，还需要对风电机组进行定期的检修工作，要对各个零件的应用情况进行及时的掌握，做好润滑和紧固工作，对于存在安全隐患的部位要提前做好预防控制处理，检修期间要严格按照相关标准进行操作，确保风电机组运行的安全性。
2、风电机组的科学安装
风力发电场在建设的过程中，风力发电使用的机械设备在安装时需要对各方面的内容进行合理的控制。需要进行特别注意的部位风机内部结构中各个零件的连接位置，还有线缆接头的连接一定要保证牢固性，这样在后续的使用中不会出现倒塌的现象，也不会由于线路连接不严密而出现漏电现象，避免了或者火灾事故的发生。
3、做好风机运行数据监测分析工作
数据监测包括温度监测、转速监测、功率监测、电网数据监测等等。通过对异常数据如发电机绕组温度、控制柜温度、机舱温度、叶轮转速、三相电压、电流、频率、功率等信息分析，可以提早判断机组运行状况。同时，机组运行参数和报警信息可以即时传输给主控制器，主控制器可以远程操控实现安全控制。
4、影响因素的控制
风电机组在运行的过程中很容易受到外界环境的影响，尤其是在气候变化频繁的雷雨天气，很容易出现雷击现象，这就需要做好雷电的接收和传导工作，同时还需要对内部的结构进行防雷电保护，保证接地系统的各方面良好，避免雷击事故的发生。有些风力发电机组虽然已经采取了安全防护措施，但是在雷雨天气也有可能出现雷击的现象。在比较恶劣的雷雨环境中，工作人员要远离风电机组；风机在实际应用的过程中也会出现风速过快的现象，如果运转的速度比较快，整体的功率较大，那么风电机组运行的安全就会受到威胁，一旦出现这种情况，要通过远程控制系统对机组进行停机处理，工作人员也需要远离风电机组；如果风机长期在比较寒冷或者潮湿的环境下，如果一直处于静止的状态，那么风机的叶片上就会出水珠或者结冰的情况。如果要重新进行开启应用，一定要做好各个方面的检查工作，特别是绝缘检测，确定各方面性能符合应用标准后才能启动。另外，为了保证工作人员的人身安全，避免叶片脱落使工作人员受伤，则需要工作人员远离风机叶片。
5、提高运维管理质量
风力发电场在经营的过程中，风机安全事故发生的概率比较大，一般认为都是没有进行有效管理导致的事故发生，但是对事故发生的原因进行深入分析发现，风力发电厂的维护计划不完善、监管力度有待加强是导致事故发生的主要原因。风电机组在运行的过程中，一定要重视运维管理，提高整体的管理质量，降低隐患的发生。
6、采取积极地消防措施
风力发电机组在运行的过程中也容易出现火灾事故，通常引发火灾的原因有电气故障、内部零件故障、雷击故障等。虽然许多风电场配备了灭火设备，但这属于事后处理措施，而没有从根本上解决问题。需要应用现代化的监测系统，在没有工作人员值班时可以对容易发生火灾的位置进行探测，在发生火灾时还可以自动进行灭火处理，这样才能避免火灾事故的发生。我国对风力发电机组的消防系统进行了深入研究，应用了自动消防系统，不再是火灾发生后进行被动的处理。自动消防系统的应用原理主要是通过温度感应器和烟雾感应器来对空气中的温度和空气质量进行信号的采集，然后将采集到的数据传输到消防控制中心，控制中心结合实际情况作出正确的决断，如果发现出现火灾情况，就会及时进行预警并进行灭火处理，有效提升了消防效率，该系统的应用优势较为明显。
结语：
我国风力发电在发展过程也暴露了运行安全问题，其中一个问题是当电网故障、闪变或风机发生故障时，机组往往会自动切除进行自我保护，这样同时也加大了电网故障并影响电网安全运行。随着风机生产制造技术的进步和智能电网的开发应用，认真做好风机运行安全与控制措施课题研究，积极开发适用于中国特点的先进风电机组，向经济优化控制方向发展，必将会使风电运行控制能力得到显著提高。
参考文献：
[1]李鑫泉，胡建华，薛鹏，等.风力发电机组安全运行控制措施探析[J].中国高新区，2017（11）.
[2]李亚鹏.风力发电机组运行安全及控制措施的探索[J].丝路视野，2017（32）：177-177.