風力發(fā)電運行檢修技師技能理論考試題庫(含答案)一、選擇題1.風力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)的主要作用是（）。A.使風輪始終對準風向B.提高風輪的轉速C.降低風輪的轉速D.控制發(fā)電機的輸出功率答案：A解析：偏航系統(tǒng)的主要功能就是驅動風輪在水平面上轉動，讓風輪實現對風，使風輪始終對準風向，以捕獲更多的風能。而提高或降低風輪轉速主要是通過葉片的變槳等方式，控制發(fā)電機輸出功率有多種手段但不是偏航系統(tǒng)的主要作用。2.風力發(fā)電機組齒輪箱中，通常采用（）來傳遞動力。A.皮帶傳動B.鏈條傳動C.齒輪傳動D.聯軸器傳動答案：C解析：在風力發(fā)電機組齒輪箱中，齒輪傳動具有傳動效率高、傳遞功率大、結構緊湊、工作可靠、壽命長等優(yōu)點，能夠適應風力發(fā)電中復雜的工況和較大的扭矩傳遞需求。皮帶傳動和鏈條傳動一般用于一些對傳動精度要求不高、載荷較小的場合，聯軸器主要用于連接兩根軸，使它們一起回轉并傳遞扭矩，并非主要的動力傳遞方式在齒輪箱中。3.風力發(fā)電機組液壓系統(tǒng)的主要作用不包括（）。A.控制葉片變槳B.控制偏航制動C.控制發(fā)電機并網D.控制機械剎車答案：C解析：風力發(fā)電機組的液壓系統(tǒng)主要用于控制葉片變槳，實現葉片角度的調整以適應不同的風速；用于偏航制動，保證偏航系統(tǒng)在合適的時候制動；用于控制機械剎車，確保機組在需要停機等情況下能夠安全制動。而發(fā)電機并網主要是通過電氣控制系統(tǒng)來實現，根據發(fā)電機的電壓、頻率、相位等參數與電網進行匹配，不屬于液壓系統(tǒng)的作用。4.風力發(fā)電機組發(fā)電機輸出的電能一般為（）。A.直流電B.單相交流電C.三相交流電D.脈沖電答案：C解析：在風力發(fā)電中，發(fā)電機輸出的電能通常是三相交流電。三相交流電具有傳輸效率高、能產生旋轉磁場等優(yōu)點，便于大規(guī)模的電能傳輸和利用，符合電力系統(tǒng)的要求。直流電一般需要通過整流裝置將交流電轉換得到；單相交流電常用于一些小型的、功率較小的用電設備；脈沖電通常用于一些特殊的電子設備和控制電路，不適合作為風力發(fā)電輸出的主要電能形式。5.風力發(fā)電機組的葉片材料通常不包括（）。A.玻璃纖維增強復合材料B.碳纖維增強復合材料C.鋁合金D.鑄鐵答案：D解析：風力發(fā)電機組的葉片需要具有輕質、高強度、耐腐蝕等特性。玻璃纖維增強復合材料和碳纖維增強復合材料由于其比強度高、可設計性強等優(yōu)點，是目前葉片常用的材料。鋁合金也具有密度小、強度較高、耐腐蝕等特點，在一些葉片中也有應用。而鑄鐵密度大、脆性大，不滿足葉片輕質、高性能的要求，一般不會用于制作風力發(fā)電機組的葉片。二、判斷題1.風力發(fā)電機組的功率曲線是指發(fā)電機輸出功率與風速之間的關系曲線。（）答案：正確解析：風力發(fā)電機組的功率曲線準確地描述了在不同風速條件下，發(fā)電機輸出功率的變化情況。通過功率曲線可以直觀地了解機組在各種風速下的發(fā)電性能，是評估風力發(fā)電機組性能的重要依據之一。2.風力發(fā)電機組的齒輪箱只要定期更換潤滑油，就不需要進行其他維護。（）答案：錯誤解析：雖然定期更換潤滑油是齒輪箱維護的重要內容，但除此之外，還需要對齒輪箱進行定期的檢查，如檢查齒輪的磨損情況、軸承的溫度和振動情況、箱體的密封情況等。同時，要檢查齒輪箱的連接螺栓是否松動，以及對齒輪箱的冷卻系統(tǒng)等附屬設備進行維護，以確保齒輪箱的正常運行。3.風力發(fā)電機組的變槳系統(tǒng)可以在任何風速下都能保證機組的安全運行。（）答案：錯誤解析：變槳系統(tǒng)主要是通過調整葉片的槳距角來控制風輪的轉速和功率。在一定的風速范圍內，變槳系統(tǒng)能夠有效地調節(jié)機組的運行狀態(tài)，保證機組的安全和穩(wěn)定發(fā)電。但當遇到極端惡劣的氣象條件，如超強臺風等，超出了變槳系統(tǒng)的調節(jié)能力，僅依靠變槳系統(tǒng)無法完全保證機組的安全運行，還需要結合其他的保護措施，如機械剎車等。4.風力發(fā)電機組的發(fā)電機在運行過程中，溫度越高越好。（）答案：錯誤解析：發(fā)電機在運行過程中會產生熱量，溫度過高會對發(fā)電機的絕緣材料等造成損害，降低發(fā)電機的使用壽命，甚至可能引發(fā)故障。發(fā)電機有其正常的工作溫度范圍，需要通過冷卻系統(tǒng)等手段將溫度控制在合適的區(qū)間內，以保證發(fā)電機的安全、高效運行。5.風力發(fā)電機組的防雷系統(tǒng)主要是為了保護葉片免受雷擊。（）答案：錯誤解析：風力發(fā)電機組的防雷系統(tǒng)的作用是保護整個機組免受雷擊損害，包括葉片、機艙、發(fā)電機、控制系統(tǒng)等各個部件。雷擊可能會對機組的電氣設備、機械結構等造成嚴重破壞，防雷系統(tǒng)通過接閃器、引下線、接地裝置等將雷電電流引入大地，從而降低雷擊對機組的危害，不僅僅是保護葉片。三、簡答題1.簡述風力發(fā)電機組的基本組成部分及其作用。答：風力發(fā)電機組主要由以下幾個基本部分組成：風輪：由葉片和輪轂組成。葉片的作用是捕獲風能，將風能轉化為機械能，使風輪轉動；輪轂則用于連接葉片，并將葉片捕獲的機械能傳遞給傳動系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)：包括齒輪箱和聯軸器等。齒輪箱的作用是將風輪的低轉速、高扭矩的機械能轉換為高轉速、適合發(fā)電機發(fā)電的機械能；聯軸器用于連接齒輪箱和發(fā)電機，傳遞扭矩。發(fā)電機：將傳動系統(tǒng)傳遞過來的機械能轉化為電能。偏航系統(tǒng)：使風輪始終對準風向，以捕獲更多的風能，提高機組的發(fā)電效率。變槳系統(tǒng)：通過調整葉片的槳距角，控制風輪的轉速和功率，在不同的風速條件下保證機組的安全和穩(wěn)定運行。液壓系統(tǒng)：為變槳系統(tǒng)、偏航制動和機械剎車等提供動力，實現相應的控制功能?？刂葡到y(tǒng)：對風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，包括風速、風向、發(fā)電機功率、溫度等參數的監(jiān)測，以及根據這些參數對機組的各個系統(tǒng)進行調節(jié)和保護。塔架：支撐風輪、機艙等部件，使風輪處于較高的位置，以獲取更好的風能資源。機艙：容納發(fā)電機、齒輪箱、控制系統(tǒng)等重要部件，為這些部件提供保護和安裝平臺。2.簡述風力發(fā)電機組齒輪箱常見的故障及原因。答：風力發(fā)電機組齒輪箱常見的故障及原因如下：齒輪磨損：原因包括潤滑不良，潤滑油中含有雜質，不能有效減少齒輪間的摩擦和磨損；載荷過大，超過了齒輪的承載能力；安裝精度不夠，導致齒輪嚙合不良，局部受力過大。軸承損壞：可能是由于潤滑不足，使軸承得不到良好的潤滑和冷卻；軸承本身質量問題；振動過大，長期的振動會使軸承的滾動體和滾道產生疲勞損傷；安裝不當，如軸承的安裝間隙不合適等。漏油：密封件老化、損壞是常見原因，密封件長期使用后會失去彈性和密封性能；箱體變形，可能是由于安裝時的應力或長期的振動、載荷作用導致箱體發(fā)生變形，破壞了密封結構；加油過多，使箱體內壓力增大，導致油液從密封處泄漏。異響：齒輪嚙合不良，如齒側間隙不合適、齒面接觸精度不夠等會產生異響；軸承損壞，損壞的軸承在運轉時會發(fā)出異常聲音；箱體內部有異物，異物在齒輪箱內與齒輪、軸承等部件碰撞會產生異響。油溫過高：冷卻系統(tǒng)故障，如冷卻風扇損壞、冷卻管道堵塞等，導致不能有效帶走齒輪箱產生的熱量；潤滑不良，潤滑油的黏度不合適或油量不足，會使摩擦產生的熱量增加；載荷過大，使齒輪箱的功率損耗增大，產生更多的熱量。3.簡述風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的工作原理。答：風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的工作原理是基于對風速和機組運行狀態(tài)的監(jiān)測來調整葉片的槳距角。當風速較低時，變槳系統(tǒng)將葉片的槳距角調整到一個較小的角度，使葉片能夠最大限度地捕獲風能，提高風輪的轉速和發(fā)電機的輸出功率。此時，葉片處于迎風面積較大的狀態(tài)，能夠有效地將風能轉化為機械能。隨著風速的增加，當達到額定風速后，變槳系統(tǒng)開始發(fā)揮調節(jié)作用。它通過傳感器實時監(jiān)測風速、發(fā)電機功率等參數，根據預設的控制策略，逐漸增大葉片的槳距角。增大槳距角可以減少葉片的迎風面積，降低風輪捕獲的風能，從而控制風輪的轉速和發(fā)電機的輸出功率，使其穩(wěn)定在額定功率附近，避免發(fā)電機因功率過大而損壞。當風速過高，超出機組的安全運行范圍時，變槳系統(tǒng)會迅速將葉片的槳距角調整到最大角度（通常接近90度），此時葉片處于順槳狀態(tài)，風輪幾乎不再捕獲風能，風輪轉速迅速下降，同時結合機械剎車等保護措施，確保機組的安全停機。變槳系統(tǒng)一般由電機、減速機、控制器、傳感器等組成，控制器根據傳感器反饋的信息，精確地控制電機的轉動，通過減速機將電機的運動傳遞給葉片，實現葉片槳距角的調整。4.簡述風力發(fā)電機組液壓系統(tǒng)的維護要點。答：風力發(fā)電機組液壓系統(tǒng)的維護要點如下：定期檢查液壓油：檢查液壓油的油位，確保油位在正常范圍內，不足時及時添加；檢查液壓油的質量，通過觀察油的顏色、透明度等外觀特征，以及進行油質分析，如檢測油的黏度、水分含量、顆粒污染度等指標，判斷油是否需要更換。一般建議定期更換液壓油，以保證液壓系統(tǒng)的正常運行。檢查液壓系統(tǒng)的密封：檢查液壓管路、接頭、油缸等部位的密封情況，查看是否有漏油現象。如有漏油，應及時找出泄漏點并進行修復，更換損壞的密封件，防止液壓油泄漏導致系統(tǒng)壓力不足或污染環(huán)境。檢查液壓泵和閥：定期檢查液壓泵的工作狀態(tài)，包括泵的壓力、流量等參數是否正常，泵的聲音是否異常。檢查各種閥的功能是否正常，如溢流閥的開啟壓力是否準確，換向閥的換向是否靈活等。如有故障，應及時進行維修或更換。清潔過濾器：液壓系統(tǒng)中的過濾器用于過濾油中的雜質，保證油的清潔度。定期清潔或更換過濾器，防止過濾器堵塞，影響系統(tǒng)的正常運行。一般根據過濾器的堵塞報警信號或運行時間來確定清潔或更換的時間。檢查冷卻系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)在工作過程中會產生熱量，需要通過冷卻系統(tǒng)進行散熱。檢查冷卻系統(tǒng)的工作情況，如冷卻風扇是否正常運轉，冷卻管道是否暢通，冷卻液是否充足等。確保冷卻系統(tǒng)能夠有效地將液壓油的溫度控制在合適的范圍內。檢查液壓系統(tǒng)的壓力：定期使用壓力傳感器或壓力表檢查液壓系統(tǒng)的壓力，確保系統(tǒng)壓力在正常的工作范圍內。如果壓力異常，應及時排查原因，可能是泵、閥、管路等部件出現問題。檢查連接部件：檢查液壓系統(tǒng)的連接螺栓、螺母等部件是否松動，如有松動應及時擰緊，防止在振動過程中部件松動導致泄漏或其他故障。5.簡述風力發(fā)電機組發(fā)電機的維護內容。答：風力發(fā)電機組發(fā)電機的維護內容主要包括以下幾個方面：外觀檢查：檢查發(fā)電機的外殼是否有損壞、變形等情況，查看外殼的油漆是否有脫落、生銹現象，如有需要及時進行修復和防腐處理；檢查發(fā)電機的接線是否牢固，接線端子是否有松動、發(fā)熱、氧化等情況，如有問題應及時緊固或更換接線端子。溫度監(jiān)測：定期監(jiān)測發(fā)電機的溫度，包括定子繞組溫度、軸承溫度等。通過溫度傳感器或紅外測溫儀等設備進行測量，確保發(fā)電機的溫度在正常的工作范圍內。如果溫度過高，應及時查找原因，可能是負載過大、冷卻系統(tǒng)故障、絕緣損壞等。絕緣檢測：定期對發(fā)電機的絕緣電阻進行檢測，使用絕緣電阻表測量定子繞組的絕緣電阻值。絕緣電阻值應符合規(guī)定的標準，如果絕緣電阻值過低，說明發(fā)電機的絕緣性能可能存在問題，需要進一步檢查和處理，如干燥處理或更換絕緣材料。潤滑維護：對于采用滑動軸承的發(fā)電機，要定期檢查潤滑油的油位和質量，按照規(guī)定的時間和油量添加或更換潤滑油；對于采用滾動軸承的發(fā)電機，要檢查軸承的潤滑脂是否充足，必要時補充或更換潤滑脂。振動監(jiān)測：使用振動傳感器監(jiān)測發(fā)電機的振動情況，發(fā)電機在正常運行時振動應在允許的范圍內。如果振動過大，可能是軸承損壞、轉子不平衡、安裝不牢固等原因引起的，需要及時進行檢修。冷卻系統(tǒng)維護：檢查發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)，如冷卻風扇是否正常運轉，冷卻管道是否暢通，冷卻液是否充足等。對于水冷發(fā)電機，要檢查水質是否符合要求，防止冷卻管道結垢影響冷卻效果。確保冷卻系統(tǒng)能夠有效地將發(fā)電機產生的熱量散發(fā)出去。清潔維護：定期清潔發(fā)電機的表面和內部，清除灰塵、雜物等，防止這些雜質影響發(fā)電機的散熱和絕緣性能。對于發(fā)電機的通風口，要保持暢通，避免堵塞。四、計算題1.已知某風力發(fā)電機組的風輪直徑為80m，在風速為10m/s時，其風能利用系數為0.4，空氣密度為1.2kg/m3，求該風力發(fā)電機組捕獲的風能功率。解：首先根據風輪掃掠面積公式\(S=\frac{\pi}{4}D^{2}\)（其中\(zhòng)(D\)為風輪直徑），可得風輪掃掠面積：\(S=\frac{\pi}{4}\times80^{2}=\frac{\pi}{4}\times6400=1600\pi\spacem^{2}\)根據風能功率公式\(P_{w}=\frac{1}{2}\rhoSv^{3}\)（其中\(zhòng)(\rho\)為空氣密度，\(S\)為風輪掃掠面積，\(v\)為風速），可得理論風能功率為：\(P_{w}=\frac{1}{2}\times1.2\times1600\pi\times10^{3}\)\(=0.6\times1600\pi\times1000\)\(=960\pi\times1000\)\(\approx960\times3.14\times1000=3.0144\times10^{6}\spaceW\)因為風能利用系數\(C_{p}=0.4\)，所以該風力發(fā)電機組捕獲的風能功率\(P=C_{p}P_{w}\)\(P=0.4\times3.0144\times10^{6}=1.20576\times10^{6}\spaceW=1205.76\spacekW\)2.某風力發(fā)電機組的發(fā)電機額定功率為1500kW，在某一時刻發(fā)電機輸出功率為1200kW，此時風速為8m/s，已知該機組的功率曲線在風速為8m/s時對應的理論功率為1300kW，求該時刻發(fā)電機的發(fā)電效率和功率偏差率。解：發(fā)電效率\(\eta\)：發(fā)電效率是指發(fā)電機實際輸出功率與輸入功率（這里可近似看作理論功率）的比值。\(\eta=\frac{P_{實際}}{P_{理論}}\times100\%=\frac{1200}{1300}\times100\%\approx92.3\%\)功率偏差率\(\delta\)：功率偏差率是指發(fā)電機實際輸出功率與理論功率的差值與理論功率的比值。\(\delta=\frac{P_{理論}P_{實際}}{P_{理論}}\times100\%=\frac{13001200}{1300}\times100\%\approx7.7\%\)五、論述題1.論述風力發(fā)電機組運行過程中的安全注意事項。答：風力發(fā)電機組運行過程中的安全注意事項至關重要，關乎人員安全和設備的正常運行，主要包括以下幾個方面：人員安全方面培訓與資質：所有參與風力發(fā)電機組運行和維護的人員必須經過專業(yè)的培訓，熟悉風力發(fā)電機組的結構、工作原理、操作規(guī)程和安全要求，并取得相應的資質證書。培訓內容應包括電氣安全、高空作業(yè)安全、機械安全等方面的知識。個人防護裝備：在進入風力發(fā)電機組現場工作時，人員必須正確佩戴和使用個人防護裝備，如安全帽、安全帶、安全鞋、防護手套等。在進行電氣作業(yè)時，還應穿戴絕緣手套、絕緣鞋等絕緣防護用品。高空作業(yè)安全：如果需要進行高空作業(yè)，如在塔架上或機艙內進行維護工作，必須系好安全帶，并確保安全帶的固定點牢固可靠。使用合格的登高設備，如爬梯、升降平臺等，并在使用前進行檢查。在高空作業(yè)過程中，嚴禁向下拋擲工具和物品，防止砸傷下方人員。電氣安全：在進行電氣設備的檢修、維護等工作時，必須嚴格遵守電氣安全操作規(guī)程。先切斷電源，并在電源開關處懸掛“有人工作，禁止合閘”的警示標識。使用符合安全標準的電氣工具和設備，定期對電氣設備進行絕緣檢測，確保其絕緣性能良好。在接觸電氣設備前，要先進行驗電，確認無電壓后再進行操作。防火安全：風力發(fā)電機組的機艙內和控制室內存放有大量的電氣設備和易燃材料，必須做好防火措施。在機艙和控制室內設置滅火器材，并定期進行檢查和維護，確保其性能良好。嚴禁在機艙和控制室內吸煙和使用明火，如需進行動火作業(yè)，必須辦理動火審批手續(xù)，并采取相應的防火措施，如配備滅火器材、清除周圍易燃物等。設備安全方面運行監(jiān)測：建立完善的運行監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測風力發(fā)電機組的各項運行參數，如風速、風向、發(fā)電機功率、溫度、振動等。一旦發(fā)現參數異常，應及時進行分析和處理，防止設備故障擴大。例如，當發(fā)電機溫度過高時，要及時檢查冷卻系統(tǒng)是否正常工作。定期維護：按照設備制造商的要求和維護計劃，對風力發(fā)電機組進行定期的維護和保養(yǎng)。包括對齒輪箱、發(fā)電機、變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)等關鍵部件的檢查、潤滑、緊固等工作。定期更換易損件，如密封件、過濾器等，確保設備的性能和可靠性。故障處理：當風力發(fā)電機組發(fā)生故障時，要按照故障處理流程進行操作。首先要確保人員安全，然后對故障進行診斷和分析，找出故障原因。在處理故障時，要嚴格按照操作規(guī)程進行，避免因操作不當導致故障進一步惡化。對于一些復雜的故障，要及時聯系設備制造商的技術人員進行協助處理。惡劣天氣應對：在遇到惡劣天氣，如臺風、暴雨、雷電等時，要采取相應的防范措施。在臺風來臨前，要將風力發(fā)電機組的葉片順槳，使風輪處于安全狀態(tài)，并對塔架、機艙等部件進行加固檢查。在雷電天氣時，要確保防雷系統(tǒng)正常工作，人員應避免在塔架附近停留。暴雨天氣要檢查排水系統(tǒng)是否暢通，防止積水對設備造成損害。設備標識與警示：在風力發(fā)電機組的各個部位設置明顯的標識和警示標識，如設備名稱、操作說明、危險區(qū)域警示等。標識要清晰、準確，便于人員識別和操作。同時，要定期檢查標識的完整性，如有損壞或褪色應及時更換。2.論述如何提高風力發(fā)電機組的發(fā)電效率。答：提高風力發(fā)電機組的發(fā)電效率是風力發(fā)電領域的重要目標，可從以下多個方面入手：優(yōu)化設計方面葉片設計：設計高性能的葉片是提高發(fā)電效率的關鍵。采用先進的空氣動力學理論和設計方法，優(yōu)化葉片的外形、翼型和扭轉角等參數，使葉片能夠更有效地捕獲風能。例如，采用新型的翼型可以減少葉片的阻力，提高升力系數，從而增加風輪的轉矩。同時，選擇輕質、高強度的葉片材料，如碳纖維增強復合材料，能夠降低葉片的重量，減少風輪的慣性，提高風輪的響應速度，使風輪在不同風速下都能更快速地達到最佳轉速。發(fā)電機設計：選用高效的發(fā)電機類型，如永磁同步發(fā)電機具有效率高、功率密度大等優(yōu)點，相比傳統(tǒng)的雙饋異步發(fā)電機，在低風速和部分負載工況下能表現出更好的發(fā)電性能。優(yōu)化發(fā)電機的電磁設計，提高發(fā)電機的效率和功率因數，減少發(fā)電機的損耗。例如，通過合理設計定子繞組和轉子磁路，降低銅損和鐵損。傳動系統(tǒng)設計：優(yōu)化齒輪箱的設計，提高齒輪箱的傳動效率。采用先進的齒輪制造工藝和材料，減少齒輪的摩擦損失和噪聲。同時，合理選擇齒輪箱的傳動比，使風輪的轉速能夠有效地傳遞到發(fā)電機，提高整個傳動系統(tǒng)的效率。對于一些直驅式風力發(fā)電機組，省去了齒輪箱，減少了傳動環(huán)節(jié)的損耗，也能提高發(fā)電效率。運行控制方面變槳控制：采用先進的變槳控制策略，根據風速和機組的運行狀態(tài)實時調整葉片的槳距角。在低風速時，將葉片的槳距角調整到最佳捕獲風能的角度，使風輪能夠最大限度地吸收風能；在高風速時，通過調整槳距角來控制風輪的轉速和功率，避免發(fā)電機過載。同時，提高變槳系統(tǒng)的響應速度和控制精度，確保葉片能夠快速、準確地調整到所需的槳距角。偏航控制：優(yōu)化偏航系統(tǒng)的控制算法，使風輪能夠更快速、準確地對準風向。通過實時監(jiān)測風向的變化，及時調