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广东粤电电白热水风电场风机振动故障分析优化改造

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成果主要完成人

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项目概况

随着化石燃料的日益枯竭、环境压力的不断加大和人类环保意识的不断加强,在发电领域用新能源代替传统能源是坚持可持续发展的必然之路。在众多的新能源发电技术中,风力发电成为相对增长较快的发电方式,展现了良好的发展前景

然而自然风的不稳定性、风向和风速的随机性、功率和转速的变化、组件自身设计和制造的缺陷、控制策略、运行维护不到位等均可引起风机存在较多的振动故障

本项目的研究对象热水风电场总装机容量为49.5MW,全场共有33台MY1.5S-82抗台风型风机,分别分布在北部及南部区域的山顶上。自从风场投产以来,部分风机容易报机组Y轴振动超限故障,虽然此类故障风电机组可以自动或人工远程复位,但频繁的振动对风机管路连接、螺栓紧固、电器接口、零部件的强度等产生直接影响,也会造成风机频繁停机、启动,严重影响风机的安全稳定运行,最终导致风机寿命缩短

通过现场测试发现机组在振动故障时,0.53Hz附近的频率分量能量最大,此频率为机组转速1050附近的叶轮3P频率。此频率与65米塔架固有频率0.46Hz比较接近,转速长时间在此范围停留容易引起共振。经现场查勘及结合运行数据分析部分机组由于微观选址问题,所处机位风况不稳,突变频繁,导致机组容易出现Y轴振动超限问题,同时发现部分机组振动曲线高频突变,而非叶轮3P共振引起的振动曲线正弦变化,该振动曲线变化发生在风机偏航期间,因此部分机组伴随有偏航振动问题

为了减少或消除因振动故障对风电机组带来影响,减少运行中不必要的停机,提高机组可利用率,增加全场发电量,热水风电场对风机的控制逻辑及机械方面进行优化

1、低转速叶轮3P共振问题:主要采取调整小风时机组转速运行区间的措施,提升低风速下发电转速

调整1100、1200功率查表点,提升低风速下发电转速:励磁切入转速由1150调整至1200,以尽量避免励磁切入时引起共振;脱网转速由1005调整至1065,以尽量避免转速长时间在1050以下停留

偏航引起振动问题:及时清理偏航刹车盘的由于刹车片摩擦遗留的碳粉,减少偏航刹车对偏航刹车盘的摩擦,从而降低非故障时的振动调整运行时对应偏航时的偏航刹车钳的阻尼压力,从45bar调整到15-20bar

通过优化后,振动故障次数大幅度减少了98%以上,以热水风电场2017年年平均风速5.63m/s,每月按1000次振动故障,一个月可增加发电量6.25万kWh,一年可增加75万kWh,,每年能增加45.75万元的直接经济效益,能节约标煤约240吨/年,减少碳排放量约590吨/年。本项目可推广至所有存在复杂风况条件下的风电项目,目前已推广至内蒙熙和风电场项目