新能源發(fā)電設(shè)備可靠性影響因素分析

姜興華

摘要：隨著風(fēng)力并網(wǎng)規(guī)模不斷增大，設(shè)備故障情況對電力系統(tǒng)可靠性的影響日益嚴(yán)重。例如，由于風(fēng)機(jī)是暴露于自然環(huán)境下工作的，受到多種自然災(zāi)害的影響是不可避免的。

關(guān)鍵詞：新能源；發(fā)電設(shè)備；可靠性；影響因素

為了解決常規(guī)化石能源的日益枯竭以及環(huán)境問題的日益突出問題，清潔、綠色的可再生能源發(fā)電規(guī)模將不斷擴(kuò)大，其中風(fēng)力發(fā)電和太陽能具有技術(shù)成熟、適宜開發(fā)、成本較低等特點(diǎn)，擁有良好的發(fā)展前景，被認(rèn)為是化石能源最重要的替代能源。

1.新能源發(fā)電設(shè)備可靠性影響因素

1.1天氣影響

假設(shè)把天氣分成三個狀態(tài)，如正常、惡劣和災(zāi)變，若能根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到：正常天氣的持續(xù)時間N，惡劣天氣的持續(xù)時間S1，災(zāi)變天氣的持續(xù)時間S2，惡劣天氣狀態(tài)下出現(xiàn)的故障占總故障次數(shù)的比例F1，災(zāi)變天氣狀態(tài)下出現(xiàn)的故障占總故障次數(shù)的比例F2，則風(fēng)電機(jī)組的統(tǒng)計平均故障率應(yīng)為三種天氣下的故障率加權(quán)平均之和，權(quán)系數(shù)為各類天氣條件的持續(xù)時間占比，如正常天氣條件下為N/（N+SI+S2）。

1.2環(huán)境影響

由于溫度對風(fēng)機(jī)故障率的影響較復(fù)雜，而且很多其他影響因素都是通過溫度間接引起風(fēng)機(jī)的停運(yùn)，因此很難建立溫度與風(fēng)機(jī)故障參數(shù)關(guān)系的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型。

風(fēng)機(jī)的可靠性參數(shù)在傳統(tǒng)模型中與外界條件無關(guān)，為一個定值。然而風(fēng)速和風(fēng)載荷對于風(fēng)機(jī)葉片等元件影響很大，而且該類元件故障比例也較高，所以需在風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)模型中引入風(fēng)載荷的影響。風(fēng)機(jī)所受載荷與適時風(fēng)速成正相關(guān)，隨著風(fēng)載荷的增大，故障率也會隨之升高。風(fēng)機(jī)所受風(fēng)載荷主要是由風(fēng)速、重力、控制引起，由于控制方式未知，文章將不考慮控制方式對于載荷的影響，相關(guān)文獻(xiàn)提出了風(fēng)機(jī)載荷與風(fēng)壓成線性關(guān)系，風(fēng)壓與風(fēng)速成二次關(guān)系。

2.提高發(fā)電設(shè)備可靠性的方法

2.1從可靠性設(shè)計抓起

發(fā)電設(shè)備的可靠性是通過設(shè)計、制造直至使用各階段的共同努力才得以保證的，“設(shè)計”奠定產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)，“制造”實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性設(shè)計目標(biāo)。“使用”則驗證和維持產(chǎn)品的可靠性水平。任一環(huán)節(jié)的疏忽都會影響發(fā)電設(shè)備的可靠性水平，尤其是設(shè)計階段的可靠性保證更為重要。因為若在設(shè)計階段留下不可靠隱患，到了制造和使用階段發(fā)現(xiàn)后再設(shè)法補(bǔ)救或返工，將要付出成倍的代價。發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)目前采用的設(shè)計方法屬于傳統(tǒng)的“規(guī)范設(shè)計”，可以判斷部件或系統(tǒng)的設(shè)計是否安全，但給不出產(chǎn)品設(shè)計的可靠性指標(biāo)。

2.2認(rèn)真采集和分析可靠性數(shù)據(jù)

（1）數(shù)據(jù)的采集?？煽啃詳?shù)據(jù)的收集就是記錄設(shè)備的開機(jī)與停機(jī)時間，部件更換的壽命小時，維護(hù)條件和使用條件，以及相對應(yīng)的故障內(nèi)容等等。為了減少片面性，對于設(shè)備的范圍、故障的定義、使用條件、時間的記錄和計算程序等內(nèi)容都要詳盡。由技術(shù)部門制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集格式表，由班組逐項填寫，然后定期收回存入微機(jī)匯總，以供分析。運(yùn)用此法運(yùn)作，需要的專職人員較少，費(fèi)用低廉，但是很容易造成數(shù)據(jù)不全、漏項，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。也可設(shè)專職記錄員，進(jìn)行專業(yè)管理。

（2）恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)分析。可靠性數(shù)據(jù)的采集是為可靠性分析提供依據(jù)，所以必須有利于設(shè)備可靠性的分析判斷。運(yùn)用統(tǒng)計的方法進(jìn)行分析，可以從大量的數(shù)據(jù)中找出其規(guī)律性，為設(shè)備的維修、更新改造提供理論依據(jù)。機(jī)組的可靠性狀況在機(jī)組運(yùn)行中具有舉足輕重的作用，只有熟悉設(shè)備狀況，做出決策，制定相應(yīng)的使用和維護(hù)方案，做好機(jī)組的工況監(jiān)測、故障診斷、故障分析等工作，能建立現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理模式，搞好設(shè)備的可靠性管理。

2.3推廣故障診斷技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)越來越引起制造廠和電廠的重視。人們希望通過對發(fā)電設(shè)備的某些現(xiàn)場參量的監(jiān)測和分析，及時正確地把設(shè)備的故障診斷出來，并盡快采取措施來防止設(shè)備的損壞和事故的擴(kuò)大，以減少經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)電設(shè)備故障診斷的主要步驟為：（1）監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)的特征信號。（2）從所監(jiān)測的特征信號中提取征兆，有時特征信號本身也可作為征兆。（3）根據(jù)征兆和其他診斷信息來識別設(shè)備的狀態(tài)，完成故障診斷。按診斷的目的要求分類，發(fā)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)可分為：靜態(tài)診斷和離線診斷、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規(guī)診斷和特殊診斷。按診斷的物理參數(shù)分類，發(fā)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)可分為：振動診斷、聲學(xué)診斷、熱力參數(shù)診斷、電氣參數(shù)診斷、化學(xué)診斷等。

故障診斷技術(shù)為設(shè)備實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修提供重要依據(jù)，設(shè)備狀態(tài)檢修是檢修管理走向科學(xué)化的必然趨勢，也是提高設(shè)備可靠性的重要措施。通過設(shè)備性能監(jiān)測和診斷，科學(xué)地制定檢修策略，合理地確定檢修間隔和工期，能有效提高設(shè)備的可用系數(shù)。繼續(xù)推行狀態(tài)檢修，完善檢測手段，健全管理制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)大納入狀態(tài)檢修的設(shè)備范圍，普遍建立狀態(tài)檢修技術(shù)支持和設(shè)備數(shù)據(jù)庫，形成以狀態(tài)檢修、計劃檢修和故障檢修相結(jié)合的優(yōu)化檢修新體制是我們的目標(biāo)。

2.4加強(qiáng)設(shè)備可靠性管理

今后應(yīng)不斷健全和完善運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷、設(shè)備壽命管理、預(yù)防維修、超期服役等專家系統(tǒng)，提高發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行可靠性水平。每臺機(jī)組都有本身的突出問題，提高機(jī)組可靠性的工作貫穿在生產(chǎn)活動全過程，大小修和技術(shù)改造項目的確定都要把提高可靠性和安全性放在第一位。企業(yè)可靠性工作一般先從發(fā)電設(shè)備的可靠性摸底人手，在全面了解現(xiàn)有產(chǎn)品的可靠性水平、可靠性薄弱環(huán)節(jié)和故障模式的基礎(chǔ)上，通過采取可靠性改進(jìn)措施來消除可靠性的薄弱環(huán)節(jié)和各種故障模式，不斷提高產(chǎn)品的可靠性。

3.結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對供電質(zhì)量的要求越來越高；同時，為了提高自身的市場競爭力，發(fā)電設(shè)備可靠性越來越被發(fā)電企業(yè)所重視?？煽啃允呛饬堪l(fā)電設(shè)備質(zhì)量的重要指標(biāo)，發(fā)電設(shè)備損壞后會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，后果嚴(yán)重，因此對新能源發(fā)電設(shè)備可靠性進(jìn)行分析研究意義重大。