中国风电讲义

1、运维公司风电场安全工作1安全重要性 安全是风电场运行维护最基本的保证 安全一票否决制 安全、健康、环境(EHS)也是企业文化、企业形象的集中体现 安全工作必须警钟长鸣 做好安全就是要一丝不苟的遵守规章制度2安全责任制考核不发生人身死亡事故不发生全厂停电事故不发生电厂引发的电网稳定破坏事故不发生重大及以上设备损坏事故不发生垮坝事故不发生重大及以上交通事故不发生重大及以上火灾事故3风电场安全工作内容风电场安全准备工作风电场安全管理春秋季安全大检查安全性评价应急预案风电场运行、设备检修安全管理吊装安全特种操作风电场规程、制度4安全(生产)准备5安全组织机构 安全岗位及岗位职责 安全培训 安全设施、工

2、器具、仪器建立完善 建立健全落实规章制度安全辅助设施运行信息管理系统安全网络 安全第一负责人 公司、风电场、班组三级安全网络 安全员 消防委员会6运行检修(岗前)培训风电、电气专业基础理论培训 模型机培训 设备制造商(国外、现场)培训 运维实习 各类规程、操作标准和公司规章制度经安全、专业等考试合格，取得相关合格证书(调度、操作等)，持证上岗7风电场安全管理制度 87.1 安全工作责任制7.2 安全文明生产管理办法7.3 安全规程7.4 安全培训、三机教育制度7.5 安全保卫工作规定7.6 安全工器具、电动工具管理办法7.7 “两措”管理办法7.8 消防安全管理规定7.9 反习惯性违章管理办法

3、7.10 风电场生产事故调查规程7.11 安全管理制度编制流程图7.12 “两措”计划管理流程图7.13 年度安全生产目标管理流程图风电场管理制度风电场管理制度8.1 运行管理办法8.2 运行规程8.3 工作票制度8.4 图纸资料管理规定8.5 倒闸操作制度8.6 触电事故应急预案8.7 防台防冻防雷防沙暴防小动物管理办法8.8 防止电气误操作管理办法8.9 输、集电线路倒杆断线事故应急预案9特种作业管理特种作业管理 10风电场特种作业包括吊车、天车、叉车、焊接、压力容器等，要求：应建立完善的设备台帐，包括设备的型号、厂家、参数、出厂日期、使用手册等明确设备责任人，按照相关责任制度，设备到人操

4、作人员资质，必须按照国家有关规定经专门的安全作业培训，取得特种作业操作资格证书，方可上岗作业设备定期检验，按照相关规定，定期进行检验 “四不放过四不放过”原则原则 11事故原因不清不放过事故责任者和应受到教育者未受到教育不放过没有采取防范措施不放过事故责任者未受到处罚不放过风电场安全、运行、检修规程风电场安全、运行、检修规程风力发电场安全规程(DL796-2001) 风力发电场运行规程(DL/T666-1997)电业安全工作规程 (DL/4081991)风电场事故调查规程风力发电场检修规程(DL/T797-2001)12风电场安全规程风电场运行检修人员基本要求 风电机安装安全措施 风电机安全运

5、行 风电机维护检修安全措施 13安全规程的主要内容建立风电安全生产网络 落实安全生产责任制 岗前安全生产教育、培训和考试电气设备包括升压站安全运行及事故处理标准架空线路和电力电缆事故处理标准14风电场运行检修人员基本要求风电场运行检修人员基本要求身体健康，没有妨碍工作的病症 通过安全教育、岗位技术培训、风电的专业基础知识培训和相应实习熟悉风电机组结构原理故障诊断熟悉风电机组运行、维护有关要求熟悉日志、巡视、缺陷、检修记录和工作票、操作票要求了解其它有关标准、规程，熟悉本风电企业各项制度熟悉各项报表和信息报送系统(包括监控和备件系统)新人员应经过实习期方能上岗掌握消防器材使用、安全工器具使用方法

6、特殊工种应持证上岗15风电机吊装安全措施风电机吊装安全措施安全机构：责任人、监督员施工方案：工作内容、现场布置、安装顺序、技术要点、吊具和工具、人员安排吊装前准备：气象、部件和吊具检查、现场指挥、通讯、起重操作人员和拉绳人员交底、工具和安全装备吊装过程：指挥、监督、警示、应急处理安装后检查：力矩、牢固性、外观16风电机组风轮吊装17风力发电机组安全运行风力发电机组安全运行 风电机组、变电设备参数设置值特殊天气下机组安全风电机组电气操作安全风电机组远程监控安全运行事故应急处理和报告运行记录和巡检报告消防及交通通讯与照明18风电机组维护检修安全风电机组维护检修安全 严格执行工作票、操作票制度严格遵

7、照维护检修手册(作业指导书)维护检修必须严格实行监护制：监护人、操作人、负责人安全装备：安全带、帽、鞋、手套；放坠锁、钢缆、灯、工具及工具带登塔和机舱内操作安全警示标志恶劣天气：大风、雷电、阴雨潮湿人员健康和紧急救护19风电场运行规程 风电场运行组织机构 风电场主设备和辅助设备基本要求风电场运行基本条件风电场运行人员基本要求风电场运行内容运行监视、巡视和记录异常运行和事故处理 风电场运行经济分析 20风电机组运行状态、功率调节方式运行状态：启动、空转、并网、暂停、运行、维护、紧急停机和正常停机、变桨、解缆、偏航功率调节功能：失速、主动失速、变速变桨风电机组运行操作：自动、手动、远方21风电机组

8、运行巡视、监视正常巡视正常巡视：计划、内容和巡视路径 特殊巡视：沙尘暴、台风等异常气候、事故抢修(或大修) 、新设备(技术改造) 巡视记录：机组缺陷记录、外观等日常监视：收听并记录当地天气预报、监视风电机组计算机屏幕各项参数变化并记录22风电机组运行记录日常运行日志故障记录发电数据记录气象数据记录曲线记录试验记录正常巡视与特殊巡视记录23风电场运行经济分析n发电量分析n故障分析n负荷分析n机组特性分析n风资源分析24运行问题原因分析l机组选址错误l机组性能下降l机组管理问题l设备质量问题l设备安装错误l设备老化磨损l设备设置错误25风电场运行维护基本概念26 保障风电场安全稳定经济运行 提高定

9、期设备检查的效果和水平 推进预防性检修 提高可用率、降低成本，延长机组寿命 减少风电场日月年报表、日志等文件工作量 有利于经济性分析 可研验证 年度发电量预测 缺陷及早发现，避免损失(事故)进一步扩大风电场运行维护统计、考核指标一般设备事故设备一类障碍可用率设备利用小时发电量、上网电量、售电量厂用电率发电厂厂用电综合厂用电27设备利用小时和容量系数 p发电设备平均利用小时 (等效满负荷利用小时)p容量系数风电场发电设备利用小时数/统计期间小时数(8760)28)(千瓦发电设备平均容量发电量（千瓦时）数发电设备平均利用小时风电设备可用率可用小时风电设备处于可用状态的小时数。备用小时：当风速低于切

10、入风速或高于切出风速，环境温度超过设定工作条件，环境工作条件已超过风电机组运行设定(通常设定或合同法律约定)边界条件，作为机组本身没有发生故障，尽管停机等待仍应认为处于备用状态，设备可用。可用小时运行小时备用小时可用系数(率)100%统计期间小时数可用小时可用系数29综合厂用电率n综合厂用电量综合厂用电量 = 发电量 + 购网电量 - 上网电量n综合厂用电率100%发电量综合厂用电量综合厂用电率30风电机组运行参数l发电小时(generating)l运行小时(operation)l备用小时(standby)l故障小时(error)l受累停运小时(grid failure)l计划检修时间(pla

11、ned service)n定期维护时间(Schedule Maintenance) 31各种可用率计算方法l能量可用率l客户计算法l厂家计算法32电能计量计费系统n正向有功、正向无功n反向有功、反向无功nCos()33电能报表风电机组定期维护一年二次定期维护各项检查、清扫、试验、测量、检验、调整加注油脂、补充润滑油易损件更换定期(日常)维护：清理、调整、注油经常性检修日常(巡检)发现一般故障消缺34风电机组事故抢修、大修和技术改造事故抢修：出现大部件损坏或停机时间长、故障损失大的修理风电机组大修风电机组技术改造35功率特性曲线测试l风电机组厂家标准功率曲线l“机舱”功率曲线l标准测试功率曲线3

12、6实测功率曲线37定桨距典型功率曲线分析38变桨距机组典型功率曲线39风电场安全装备u安全工器具：验电器、挂地线、绝缘杆等u消防器材：沙箱、灭火器、消防栓、水池等u登高作业装备：安全带(绳)、防坠锁、安全鞋、安全帽等u安全防护：旋转防护、护栏、防转锁、警示牌、远控锁40风电机组登塔安全装备41风电机组抗低温措施齿轮箱油加热机舱内部密封、加热采取传感器加热措施采用低温型叶片控制柜内加热低温特性润滑油、脂42风电机组及辅助设备防腐海上盐雾腐蚀电化学反应部位：法兰、螺栓、塔筒、箱式变压器等措施：热镀锌或喷锌、空气过滤和密封等43风电机组控制系统功能运行功能保护功能记录功能显示功能控制功能试验功能44

13、风力发电机组运行故障分析45风电机组故障分布图46故障分类(按主要结构来分类)电控类电控类指的是电控系统出现的故障，主要指传感器、继电器、开关、电源、控制回路等。机械类机械类指的是机械传动系统、发电机、叶片等出现的故障。如机组振动、液压、偏航、主轴、刹车等故障。通讯远传系统指的是从机组控制系统到主控室之间的通讯数据传输和主控制室中远方监视系统所出现的故障47故障分类(按故障产生后所处状态分类)自启动故障(可自动复位)自启动故障指的是当计算机检测发现某一故障后，采取保护措施，等待一段时间故障状态消除，或恢复正常状态，控制系统将自动恢复启动运行。不可自启动故障(需人复位)不可自启动故障是当故障出现

14、后，故障无法自动消除，或故障比较严重，必须等运行人员到达现场进行检修的故障。报警故障实际上报警故障应归纳到不可自启动故障中，这种故障是表明机组出现比较严重故障，通过远控系统或控制柜中的报警系统进行声光报警，提示运行人员迅速处理48风电机组翻倒49对中问题引起故障分布50叶片损坏51叶片尖部雷击52风力发电机组防雷接地网在基础施工中，沿地基安装铜导体，沿地基周围(放射10m)1米地下埋设，或者采用多点铜棒垂直打入深层地下接地电阻小于4欧姆降阻措施降阻剂53发电机转子烧损54齿轮箱经常出现问题55 原因原因润滑不到位维护不当厂家设计、制造质量问题(断齿、点蚀、轴承损坏、齿面损坏、漏油等)行星轮结构

15、示意图 行行星星轮轮 收收缩缩盘盘 风风轮轮轴轴 内内齿齿齿圈齿圈 行行星星架架 太太阳阳轮轮 花花键键轴轴 56发电机不同部位损坏分析57电容器损坏58叶片表面污染59叶片污染后功率曲线变化60叶片结冰61风电机组结冰气动性能改变叶片损坏传感器冻住62风速仪风洞标定63风电齿轮箱振动包络线图64风资源描述基本参数风速、风向风能、风能密度风频分布风能区划高度梯度变化阵风、湍流65海陆风海陆风66600 kW500 kW300 kW50 kW2,500 kW1,500 kW4,500 kW1000 m100 m5 mm层流边界层层流边界层Prandtl边界边界Ekman 边界层边界层自由流自由流

16、 大气层大气层 紊流边界层紊流边界层高度高度67风能及风能密度风能计算，W风能密度(风功率密度)，W/m20%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31米/秒频率风速风能FVP321321VW68风电场测风塔设置要求代表性障碍物地形变化：坡度、山脊变化高度设定传感器标定69平均风速随时间变化日变化月变化年变化012345678910123456789101112时间（月）风速（米/秒）0100200300400500600700800900100

17、0风功率密度（瓦/平方米）风速风功率密度012345678912345678910 11 1213 14 1516 1718 19 2021 22 2324时间（小时）风功率密度（瓦/平方米）0100200300400500600700800900风速（米/秒）平均风速平均功率密度 704.04.55.05.56.06.57.07.58.0404550556065707580717273近地层中，风具有明显的阵性特征，其速度是脉动的可以近似处理为近地风速由一个平均分量和脉动分量组成脉动风速的均方根与平均风速的比值定义为湍流强度)(tvvvf74复杂地形复杂地形 ti = 20%ti = 5%v

18、tvi75湍流强度湍流对风电机组输出功率的影响76这里这里:V(z)高度高度z上风速上风速;z地面高度地面高度;zr地面上相对高度地面上相对高度, 由风廓线定义转换由风廓线定义转换;z0粗糙度系数粗糙度系数;a a高度幂指数高度幂指数. 00lnlnzzzzzvzvrr arrzzzvzv77 76风频分布威布尔分布（Weibull）C、K参数瑞利分布(Rayleigh)瑞利分布是当威布尔分布中k=2.0时的分布kkcvcvckvp)(exp)()(1798081数学概率拟合偏差Leistungskurve01002003004005006000510152025Windgeschwindig

19、keit v in Nabenhhe m/selektr. Leistung P kWJahresenergieertrag01020304050607080901000510152025Windgeschwindigkeit v in Nabenhhe m/s Jahresenergieertrag E MWhSumme:1440 MWhE(i) = 95 MWh风频分布风频分布 功率曲线功率曲线发电量发电量年发电量测算年发电量测算年理论发电量年理论发电量82风能区划丰富区较丰富区可利用区贫乏区年有效风能密度(W/m2)200200-150150-5050年3米/秒累积小时数50005000

20、-40004000-20002000年6米/秒累积小时数22002200-15001500-350350占全国面积百分比818502483风功率密度等级表风功率密度等级10m高度30m高度50m高度应用于并网风力发电风功率密度W/m2年平均风速参考值m/s风功率密度W/m2年平均风速参考值m/s风功率密度W/m2年平均风速参考值m/s11004.41605.12005.621001505.11602405.92003006.431502005.62403206.53004007.0较好42002506.03204007.04005007.5好52503006.44004807.45006008.0很好63004007.04806408