风电场运维与风力发电机维护及保养.pdf

国际电气工程先进技术译丛风电场运维与风力发电机维护及保养Maintenance Fundamentals for Wind Technicians美 韦恩 基尔柯林斯（Wayne Kilcollins）著纪志帅 劳德洪 译机 械 工 业 出 版 社 本书是一本介绍风力发电机组维护要求的专业教材，书中介绍了风电行业的发展背景，以及技术人员就业所需的培训和发展方向。第 1 3 章介绍了风机维护作业需要注意的安全事项，第 4 8 章介绍了风机维护作业所需掌握的基础知识，第 9 15 章则主要讲述了风机各部位的维护保养要求，第 16 章和第 17 章讨论了如何利用系统采集的数据和信息来开发出更高效的维护方案和服务策略。本书内容翔实、通俗易懂，适合各大院校相关专业的师生和风电从业人员阅读。风力发电机组是将风能转换为机械能，机械能带动发电机转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电利用的是自然界的风，不依赖常规能源，也就不会产生辐射或空气污染等问题。由于我国近年来经济保持高速发展，而工业制造业的大规模扩张需要消耗大量的常规矿物能源，从而不得不面对随之产生的能源紧缺和环境污染等一系列问题。为缓解常规能源紧缺和环境污染，并创造更多的就业岗位，我国在国家政策上不断加大对清洁能源的支持力度，而风能作为可再生无污染的新能源的重要代表也因此得以实现井喷式的发展。我国的风电设备制造业也随之迅速崛起，目前已经成为全球风电最为活跃的场所。2001 年 2007 年的 6 年间，我国风电装机容量增长了 14 倍，截至 2014 年，我国的累计装机容量已经达到了 114.6GW，位居世界第一位。而且照目前的发展趋势和国家规划，我国风电行业将继续保持平稳增长的势头。短短的十几年间，我国的风电行业实现了如此迅猛的发展，市场上有如此多的风力发电机组不断地投入运行，为了保证这些风机能够实现稳定的运行，就需要大量的技术人员定期去为机组做维护和保养。短时间内培养出如此多的技术人才是极具挑战性的，因为我国风电行业本身起步较晚，发展经验落后于欧洲和美国，而发展速度却超过了西方发达国家，目前国内学校机构的师资力量无法培养出足够的一线作业人员来满足市场发展的需要。所以国内风电机组制造商和运营商大多是自行开发教材来培训公司内部的员工。由于我国风电设备生产厂商非常多，巅峰时期达到了 70 多家，每个厂家又生产出了多种型号的机组，任何一本教材都无法覆盖到所有的风机。所以我国目前市场上的大多数教材适用范围都比较窄，不利于一线从业人员全面掌握多种风机的维护要领。所以我们需要从国外引入成熟而全面的基础培训教材，而本书则是我们从众多国外相关图书中选出的比较适合国内一线从业人员阅读的教程。本书内容简单易懂而实用，全面而且专门地介绍了维护保养风机所需掌握的基本安全知识、理论知识、实践知识和管理知识。本书尝试总结出风机维护保养所需的基本要求，对那些有志于从事风电行业的读者来说，无需等到就业之后，就可以提前了解风机维护保养领域的基本要求。另外对于一些已经有相关经验的从业者来说，本书是一本重要的理论参考书，能够帮助读者为自己的每一个作业行为找到理论支撑，弥补了学校就读期间可能忽视的知识空白。本书的最大特色是有关安全操作警告的内容贯穿全书始终，而实际作业中的安全操作讲述更是国内编制图书中比较稀缺的内容。所以重视本书的安全警告内容，能够帮助读者规避许多潜在风险，更好地完成自己的专业职责。本书由纪志帅和劳德洪共同翻译完成，其中的第1 8 章、第15 17 章以及书后的术语部分由纪志帅翻译完成，其他剩余章节由劳德洪完成翻译。为便于广大教师类读者选用本书，我们随书附赠电子课件和习题及解答。凡一次性选用本书30 册（含）以上当教材使用的各位老师，均可与我们联系索取电子课件，联系的电子信箱为 。我们核实无误后，会尽快将文件发出。本书译者都具有超过十年的风电从业经验，且一直就职于国外的风力发电机组制造公司，阅读过大量的英文资料。尽管如此，由于译者水平有限，翻译时间仓促，如读者发现有不当之处，请大家批评指正。译 者本书将阐述风力发电机组的维护与日常运营相关知识。风力发电机组由项目开发商或者社会团体投资，用于生产电力以满足市政与其他用户的需求。现代的风力发电机组将电子、电气、机械与液压系统有机结合起来，从而组建成了一个独立的发电厂。与传统的大型电厂不同，风力发电机组是相对较小的电厂，而且往往地处于风资源比较丰富的偏远地区。这就要求服务技术人员掌握广泛的知识技能。他们需要对电气知识熟练掌握，同时又必须熟练掌握机械和液压动力系统的知识。因为对一个维护团队来说，发展专门的电气维护队伍和专门的机械专业队伍将会大大地提高运营成本。而发展出一个能够胜任各领域工作的维护团队是近几十年来风电场业主和风电设备制造商的主要目标。为了这个目标，各院校和职业培训机构开发出了一些项目，以便于帮助学员们理解这些领域的专业知识，也帮助现有的风机服务技术人员熟悉这些领域的专业知识。本书也为那些大学与培训机构提供有价值的参考，能够帮助他们培养出风能行业的优秀技术人员。这本书将阐述技术概念和必要的安全知识，便于风能行业的技术人员能够理解相关专业知识，并高效地工作。内 容 简 介为了让读者能够了解风力发电机组的维护保养要求，本书编制了一系列的章节。开始的简介部分让读者熟悉目前风电行业的背景，以及从业人员所需的培训和发展方向。第 1 3 章让读者了解有关于高空作业、偏远地区作业、海上作业以及机械电气设备操作的安全注意事项。第 4 8 章为读者介绍了风力发电机组的辅助系统、测试仪器和测试技术，同时也讨论了保证整个风电场维持最佳运行状态所需的基本保养措施。这个部分还包括了一些技术讨论和计算，以帮助读者进一步了解风力发电机组的分支系统。第 9 15 章讲述了服务技术人员在维护保养工作中将会接触到的风力发电机组的各个部位。这些章节能够帮助读者了解维护过程中所需要采取的工作措施以及相关的安全注意事项。这些章节还讨论了技术规范及相关的计算方法，便于读者进一步了解风机的子系统。第 16、17 章讨论了服务技术人员和服务经理如何利用风电场管理系统采集到的数据和信息，跟踪和分析这些信息有助于制定出有效的维护保养策略，并可以进一步开发出更高效的服务策略。写 作 目 的本书的目标是为风能行业的学员和技术人员提供有价值的参考资料和技术信息，帮助他们理解所属工作领域的作业内容。风电技术人员既需要灵活运用各种电气测试仪表，又需要熟练操作注油枪；既能够在地面上作业，又能够爬到距地面 80m 高的风轮里工作。每项作业本身都存在着挑战并能够带来与之对应的回报。而作业开始之前的准备工作则是成功的关键。课 后 习 题本书每章都包括一组课后习题，能够帮助读者判断自己对本书的理解程度，并找到所讨论主题需要重点学习的概念。对于教师来说，这也是一个有价值的工具，能够衡量学员对知识的掌握程度。编写这样一本图书需要去调查研究尽可能多的风力发电机组，让读者能够一窥各个机组的维护保养内容。为这个项目收集信息，对于参与本书编纂的风电场运营人员和设备制造商代表来说，是一个有趣的挑战。在这里，本人向那些乐于提供照片和技术指导的人们致以最诚挚的谢意。尤其要感谢的是：查德艾伦（Chad Allen），Cianbro 风能服务公司（Cianbro Corporation，Wind Energy Services）尼尔布朗（Neil Browne），科罗拉多斯特灵东北初级学院（Northeastern Junior College，Ster-ling，Colorado）布鲁斯查普曼（Bruce Chapman），第一风能有限公司（First Wind LLC）多尼卡斯特（Donnin Custer），西爱荷华技术社区学校（Western Iowa Tech Community Col-lege），苏市（Sioux City），爱荷华州（Iowa）特伦斯（迈克）戴格尔 Terrence（Mike）Daigle Jr，维斯塔斯美国风力技术公司（Vestas-American Wind Technology，Incorporated）克雷格埃弗特（Craig Evert），爱荷华湖社区学校（Iowa Lakes Community College），埃斯特维尔（Estherville），爱荷华州（Iowa）布鲁斯格雷厄姆（Bruce Graham），云县社区学院（Cloud county Community College），强克逊城（Junction City），堪萨斯州（Kansas）佩特拉赫明（Petra Hemming），瓦格纳机械制造公司（PLARAD）Maschinenfabrik WagnerGmbH&Co.KG（PLARAD）乔治李斯特（George Lister），德克萨斯州立技术大学-西德克萨斯（Texas State TehnicalCollege-West Texas），阿比林（Abilene），德克萨斯州（Texas）菲尔帕克斯（Phil Parks），缅因州立大学，普雷斯克岛（University of Maine at Presque Isle）戴夫 St.皮特（Dave St Peter），缅因州立大学，普雷斯克岛（University of Maine at PresqueIsle）卡罗琳齐默尔曼（Caroline Zimmermann），德国瑞能公司（REpower Systems SE）玛丽巴顿和埃克利史密斯（Mary Barton，Akeley Smith）维多利亚布莱克伍德（Victoria Blackwood），缅因海事学院（Maine Maritime Academy），卡斯汀（Castine），缅因州（Maine）最后，本人还要感谢北缅因社区学院（Northern Maine Community College）在2011 年举办的风电技术课程。韦恩基尔柯林斯（Wayne Kilcollins）译者序原书前言原书致射第 1 章 简介1 学习目标1 关键术语表1 1.1 本章简介2 1.2 过去 10 年来的风能发展4 1.3 风机技术人员的技能要求14 1.4 风机技术人员的职业发展路线16 1.5 并网型风力发电机组17 1.6 定期检修的重要性22 1.7 本书架构22 本章小结22 课后习题22 参考文献23第 2 章 塔筒内的安全事项24 学习目标24 关键术语表24 2.1 本章简介25 2.2 风能行业的安全隐患26 2.3 塔筒救援46 本章小结48 课后习题48第 3 章 工作场所的安全50 学习目标50 关键术语表50 3.1 本章简介51 3.2 电气系统52 3.3 机械系统60 3.4 工具安全61 3.5 吊具64 3.6 明火作业66 3.7 受限空间69 3.8 化学品安全72 3.9 环境危险74 本章小结82 课后习题82第 4 章 润滑84 学习目标84 关键术语表84 4.1 本章简介85 4.2 润滑油的几种类型87 4.3 预防性维护和润滑期限94 4.4 液体过滤系统96 4.5 通常需要润滑的部件97 4.6 常见的润滑系统101 本章小结103 课后习题104 参考文献104第 5 章 流体动力105 学习目标105 关键术语表105 5.1 本章简介106 5.2 流体动力部件112 5.3 液压设备的应用125 5.4 流体动力系统的检查129 本章小结130 课后习题130第 6 章 螺栓应用实践131 学习目标131 关键术语表131 6.1 本章简介132 6.2 紧固件的设计132 6.3 其他紧固件135 6.4 紧固件的材质136 6.5 力矩工具142 6.6 拉伸工具的应用149 6.7 维护保养实践152 本章小结153 课后习题153 参考文献154第 7 章 检测设备155 学习目标155 关键术语表155 7.1 本章简介156 7.2 目视检查工具157 7.3 红外热成像163 7.4 导