淺談風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開展?fàn)顟B(tài)檢修的必要性

劉俊偉

【摘 要】隨著風(fēng)電裝機(jī)在電網(wǎng)中占比的不斷增大、棄風(fēng)限電的情況日趨嚴(yán)重，同時(shí)國家對新能源補(bǔ)貼力度的逐步降低，風(fēng)電場業(yè)主急需在減少運(yùn)營成本支出的同時(shí)，確保發(fā)電機(jī)組在大風(fēng)期間穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到效益最大化。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力；發(fā)電機(jī)；檢修

當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的檢修是以定期維護(hù)和故障檢修相結(jié)合的方式，由于風(fēng)電場機(jī)組分布性的特點(diǎn)，定期維護(hù)工作周期較長，人力、物力投入較大，由于機(jī)組工況不均，經(jīng)常出現(xiàn)過剩維護(hù)或欠維護(hù)的情況，造成人員浪費(fèi)和電量的損失。故障檢修是一種事后檢修方式，風(fēng)電場經(jīng)常出現(xiàn)小風(fēng)期間無故障未檢修、大風(fēng)期間故障停機(jī)檢修的情況，造成了大量的電量損失。

所以尋求一種能夠?qū)崿F(xiàn)在小風(fēng)時(shí)期能夠預(yù)見性的對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢修、大風(fēng)時(shí)期風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能高可靠性運(yùn)行的檢修方式，對于風(fēng)電場的運(yùn)營迫在眉睫。隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等在故障監(jiān)測和診斷中的應(yīng)用，基于設(shè)備故障檢測及診斷的狀態(tài)檢修得到快速發(fā)展，如風(fēng)電機(jī)機(jī)組通過發(fā)電機(jī)電流、機(jī)組振動(dòng)情況等在線信息監(jiān)測和診斷葉片、軸承、滑環(huán)、定子線圈等零部件的健康狀況。

1 設(shè)備檢修形式

（1）故障檢修：故障檢修是指設(shè)備在發(fā)生故障或其他失效后進(jìn)行的檢查、隔離和修理等非計(jì)劃檢修方式。該檢修方式屬于事后檢修，對設(shè)備故障不具備預(yù)見性。

（2）定期維護(hù)：定期維護(hù)是指根據(jù)設(shè)備磨損和老化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)確定檢修等級、檢修間隔、檢修項(xiàng)目、需用備件及材料等的定期檢修方式。由于風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工況差異較大，以同樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，可能檢修過?；蚯窓z修，造成人力物力的浪費(fèi)。

（3）狀態(tài)檢修：狀態(tài)檢修是根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，評估設(shè)備的狀態(tài)，在故障發(fā)生前選擇合適的時(shí)間進(jìn)行檢修的預(yù)知檢修方式。通過設(shè)備原始數(shù)據(jù)、在線監(jiān)控和診斷技術(shù)、專家系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠預(yù)見性的對設(shè)備檢修提出檢修策略，保障機(jī)組的可靠性，延長設(shè)備壽命，同時(shí)還能減少檢修成本和檢修風(fēng)險(xiǎn)。

2 狀態(tài)檢修的工作流程

狀態(tài)檢修的流程包括設(shè)備信息收集、狀態(tài)評價(jià)、檢修策略、檢修實(shí)施和檢修評價(jià)等幾個(gè)方面。

（1）信息收集

設(shè)備信息是進(jìn)行狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，需要收集從設(shè)備的制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等過程的信息，同時(shí)通過對設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和收集，為設(shè)備狀態(tài)的評價(jià)做好原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)積累。

（2）狀態(tài)評價(jià)

設(shè)備狀態(tài)評價(jià)是狀態(tài)檢修的核心工作，設(shè)備狀態(tài)的評價(jià)是基于設(shè)備故障監(jiān)測和診斷技術(shù)來進(jìn)行的，綜合設(shè)備過去的原始數(shù)據(jù)，對設(shè)備開展綜合的分析、判斷，準(zhǔn)確掌握設(shè)備的健康水平和隱患發(fā)展趨勢。

當(dāng)前設(shè)備故障的監(jiān)測和診斷主要通過設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采集的電流、振動(dòng)等信號(hào)，通過高級算法對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和診斷。故障的監(jiān)測和診斷技術(shù)構(gòu)成了狀態(tài)檢修的技術(shù)核心和支撐。

目前國內(nèi)主要采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)和振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合的方式進(jìn)行故障監(jiān)測和診斷，但增加振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)必然導(dǎo)致機(jī)組的成本上升。國外主要采用發(fā)電機(jī)出口功率信號(hào)對機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行故障監(jiān)測和診斷，基于計(jì)算機(jī)軟件和高級算法，成本較振動(dòng)監(jiān)測低。目前國內(nèi)外的研究都是基于單部件和靜態(tài)的分析方法，構(gòu)成一個(gè)整體的故障監(jiān)測和診斷系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善和整合。

（3）檢修策略

以設(shè)備狀態(tài)評價(jià)的結(jié)果為基礎(chǔ)，參考當(dāng)前風(fēng)電場的實(shí)際情況，確定檢修的時(shí)間，對于多臺(tái)次設(shè)備的故障預(yù)警，按照時(shí)間的緊迫性和檢修的必要性一次進(jìn)行排序。根據(jù)狀態(tài)評價(jià)結(jié)果，結(jié)合風(fēng)電場標(biāo)準(zhǔn)化檢修作業(yè)，從人、機(jī)、料、法、環(huán)幾個(gè)方面考慮，為檢修工作組好充分準(zhǔn)備，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警一次性解除，減少檢修時(shí)間和保證檢修質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)檢修成本和電量損失的大幅減少，使機(jī)組效益最大化。

（4）檢修實(shí)施

設(shè)備的狀態(tài)檢修的實(shí)施，是要建立在健全的狀態(tài)檢修制度的基礎(chǔ)之上。在遵守企業(yè)檢修規(guī)程、電力作業(yè)安全操作規(guī)程等規(guī)程的基礎(chǔ)之上，開展?fàn)顟B(tài)檢修的企業(yè)，應(yīng)該根據(jù)狀態(tài)檢修的需求，建議一套完善的狀態(tài)檢修制度，輔助以風(fēng)電場標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，使專業(yè)檢修人員在之前未進(jìn)行此類故障預(yù)警處理的情況下，能夠按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的指導(dǎo)，在保障安全的前提下，逐步解除設(shè)備的故障預(yù)警。

（5）檢修評價(jià)

狀態(tài)檢修從某種程度上來講可以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可利用率，按照可利用率的定義，狀態(tài)檢修就是要達(dá)到風(fēng)電機(jī)組需要檢修時(shí)才檢修，不需要檢修時(shí)堅(jiān)決不進(jìn)行檢修，從而延長故障時(shí)間間隔和縮短故障修復(fù)所需要的時(shí)間。

開展?fàn)顟B(tài)檢修后，可以將開展后風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可利用率、損失電量與之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)對比，同時(shí)從故障出現(xiàn)間隔和消缺時(shí)間方面進(jìn)行比較，從而評價(jià)狀態(tài)檢修的效果。若效果不明顯，可以詳細(xì)分析設(shè)備故障監(jiān)測和診斷系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)評價(jià)和檢修策略的正確性、合理性，繼續(xù)對系統(tǒng)、評價(jià)、策略的方法進(jìn)行改進(jìn)，不斷完善狀態(tài)檢修的各細(xì)節(jié)，提升機(jī)組效益。

3 狀態(tài)監(jiān)測開展需要注意的問題

（1）與傳統(tǒng)檢修方式之間的矛盾

狀態(tài)檢修是預(yù)見性的檢修，強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警以后才開展檢修工作。傳統(tǒng)的檢修工作主要以故障檢修和定期檢修相結(jié)合的方式進(jìn)行，強(qiáng)調(diào)的是事后檢修和帶局限性的預(yù)見性檢修，所以在開展?fàn)顟B(tài)檢修時(shí)，對故障在線監(jiān)測、診斷、狀態(tài)評價(jià)、檢修策略有著很高的要求，其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可能會(huì)對機(jī)組可利用率的提高起到反作用。

目前針對上述矛盾，可以進(jìn)行故障檢修、定期檢修和狀態(tài)檢修相結(jié)合的方式進(jìn)行，在保障效益的同時(shí)，可以逐步對狀態(tài)檢修進(jìn)行驗(yàn)證和完善，當(dāng)狀態(tài)檢修效果達(dá)到一定程度的時(shí)候，逐步向狀態(tài)檢修方面進(jìn)行過渡，這樣既能解決保障設(shè)備可利用率問題，同時(shí)能夠保障機(jī)組效益最大化。

（2）故障在線監(jiān)控和診斷系統(tǒng)、狀態(tài)評價(jià)、檢修策略的正確性

當(dāng)前故障在線監(jiān)控和診斷技術(shù)都是基于單部件和靜態(tài)的分析方法，在機(jī)組各種復(fù)雜情況下的分析還需要進(jìn)一步的完善，要實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控和診斷技術(shù)能夠基于復(fù)雜工況、動(dòng)態(tài)變化機(jī)組狀況下的分析、評價(jià)。

檢修策略的目的是延長故障間隔時(shí)間、減少故障發(fā)生和檢修時(shí)間，所以檢修策略是需要對檢修過程不斷的積累、總結(jié)、提煉，形成標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，在故障預(yù)警發(fā)生后，檢修人員能夠按照系統(tǒng)的提示，迅速做好檢修準(zhǔn)備和開展檢修工作，減少備件、工具、方法等方面的不當(dāng)而造成的損失。

（3）新舊觀念的的轉(zhuǎn)變

故障檢修和定期檢修相結(jié)合的方式作為傳統(tǒng)的檢修方式，為大家所熟悉。若實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，可能存在部分人員的不適應(yīng)，同時(shí)狀態(tài)檢修，對數(shù)據(jù)的分析和判斷能力要求較高，所以要做好員工鼓勵(lì)工作，并加大對員工的技術(shù)培訓(xùn)力度，使整體的技能水平得到提高。

4 結(jié)語

狀態(tài)檢修在風(fēng)里發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用還是處于在探索階段，根據(jù)本文的分析，其前景是巨大的，狀態(tài)檢修的工作更是基于過去和現(xiàn)在的基礎(chǔ)上進(jìn)行，所以發(fā)電企業(yè)應(yīng)該著手準(zhǔn)備設(shè)備安裝、調(diào)試、試驗(yàn)、運(yùn)行、檢修相關(guān)方面的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作，為將來狀態(tài)檢修工作的開展提供原始數(shù)據(jù)，同時(shí)應(yīng)該在員工技能提升方面上做準(zhǔn)備，以適應(yīng)狀態(tài)檢修的到來。

【參考文獻(xiàn)】

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