風力發(fā)電機組實行狀態(tài)檢修方法的應(yīng)用研究

國家電投集團廣西電力有限公司桂林分公司 廣西 桂林 541199國家電投集團廣西電力有限公司 廣西 南寧 530000

隨著風力發(fā)電場規(guī)劃不斷擴大和不斷投產(chǎn),風力發(fā)電機組數(shù)量不斷增多,電網(wǎng)消納風電發(fā)電能力不足將日益凸顯,風電發(fā)電將面臨參與競價交易的問題,加上風力發(fā)電平價上網(wǎng)政策的出臺,對風力發(fā)電機組檢修工作提出了更高的要求,傳統(tǒng)的風電發(fā)電機組檢修模式已經(jīng)無法滿風力發(fā)電生產(chǎn)運營需要。而狀態(tài)檢修的出現(xiàn),能從根本上克服解決傳統(tǒng)檢修模式產(chǎn)生的問題,從而進一步提高風力發(fā)電機組檢修水平。

一、風力發(fā)電場簡介

國家電投集團廣西公司在桂林區(qū)域規(guī)劃風電總裝機2000MW,投產(chǎn)容量718.5MW,在建容量298MW,已核準容量130MW,前期容量860MW,預(yù)計2020年將建成桂北百萬千瓦清潔能源基地。金紫山風電場位于廣西桂林市資源縣瓜里鄉(xiāng)金紫山上,海拔1200～1800米,裝機容量99MW,于2012年11月全部投產(chǎn),是廣西首座高山風力發(fā)電場；坵坪風電場位于廣西桂林市興安縣興安鎮(zhèn)與嚴關(guān)鎮(zhèn)之間山脈上,海拔500～1200米,規(guī)劃總裝機容量600MW,已投產(chǎn)容量547.5MW,目前為華南地區(qū)及廣西電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)單體升壓站輸出容量最大風力發(fā)電場；月亮山風電場位于廣西桂林市興安縣界首鎮(zhèn)月亮山脈上,海拔800～1300米,規(guī)劃裝機100MW,已投產(chǎn)24MW；福家田風電場位于廣西桂林市靈川縣靈田鎮(zhèn)福家田村附近山脈上,海拔490～750米,裝機容量60MW,已投產(chǎn)48MW。金紫山風電場、坵坪風電場、月亮山風電場、福家田風電場分別于2017年2月、2018年3月、2019年11月正式轉(zhuǎn)入國家電投集團桂林新能源生產(chǎn)運營中心管理,國家電投集團在廣西首個實現(xiàn)了新能源“集控進城,集中調(diào)控”和風電場“無人值班,少人值守”的目標。

二、風力發(fā)電機組情況

目前,國家電投集團廣西公司在桂林區(qū)域共安裝投運442臺風力發(fā)電機組,金紫山風電場安裝投運66臺1.5MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機組,坵坪風電場安裝投運265臺1.5MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機組、50臺2.0MW雙饋風力發(fā)電機組、25臺2.0MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機組,月亮山風電場安裝投運12臺2.0MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機組,福家田風電場安裝投運24臺2.0MW雙饋風力發(fā)電機組。其中金紫山風電場66臺1.5MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機組和坵坪風電場66臺1.5MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機組已出質(zhì)保,由國家電投集團廣西公司所屬專業(yè)檢修隊伍負責維護檢修；坵坪風電場、月亮山風電場、福家田風電場共310臺風力發(fā)電機組在質(zhì)保期內(nèi),由風力發(fā)電機組生產(chǎn)廠家負責維護檢修。

三、傳統(tǒng)檢修模式分析

風力發(fā)電機組定期檢修分為半年檢修和全年檢修,全年檢修工作基本上包含了半年檢修項目,半檢修工作主要包含潤滑油脂加注、設(shè)備部件檢查、變流水冷系統(tǒng)維護檢修、安全鏈測試、發(fā)電機絕緣檢測、變槳系統(tǒng)維護檢修等,全年檢修工作主要包含螺栓力矩檢測、設(shè)備部件檢查、變流水冷系統(tǒng)維護檢修、安全鏈測試、發(fā)電機絕緣檢測、潤滑油脂加注、變槳系統(tǒng)維護檢修等,兩者之間主要差異就是半年檢修不包含螺栓力矩檢測。從現(xiàn)階段看,國家電投集團所屬風力發(fā)電企業(yè)乃至全國各大發(fā)電集團所屬風力發(fā)電企業(yè),對風力發(fā)電機組檢修依然采取人工登機作業(yè)的傳統(tǒng)檢修模式,傳統(tǒng)檢修模式主要存在以下問題。

3.1 傳統(tǒng)檢修模式中,所有檢修工作均是靠人工作業(yè)來完成,每臺機組每次半年檢修至少需要2個人登機作業(yè),每臺機組每次全年檢修至少需要3個人登機作業(yè)。人工作業(yè)檢修工作方式,不僅工作效率不高,而且也會造成人力資源浪費和材料不必要損耗。

3.2 傳統(tǒng)檢修模式中,大部分的半年檢修和全年檢修項目都需要人工登機來手動作業(yè),隨著登機次數(shù)增多和連續(xù)檢修作業(yè),檢修作業(yè)人員將會產(chǎn)生體能消耗下降、身體疲勞、精力不集中等問題,這將會給檢修作業(yè)人員帶來了新的安全風險。

3.3 傳統(tǒng)檢修模式中,風力發(fā)電機組塔底以上的檢修工作有較多項目是通過人工檢查實現(xiàn),檢查中雖然有相應(yīng)的安全保護措施,但是仍然存在較多未知安全風險,特別外出機艙的葉片、測風裝置、防雷裝置、機艙罩等檢查,安全風險較明顯。

3.4 傳統(tǒng)檢修模式中,發(fā)電機軸承、變槳軸承潤滑油脂均靠人工手動加注,由于人工加注力量不均勻或力度掌握不均,將會發(fā)生軸承潤滑油脂加注不均勻或過多或過少的質(zhì)量問題,致使軸承原潤滑油脂未能完全排出,將會加劇摩擦發(fā)熱而影響軸承壽命。

3.5 傳統(tǒng)檢修模式中,半年檢修大約需要停運風力發(fā)電機組5～7小時左右,全年檢修大約需要停運風力發(fā)電機組7～9小時左右,由此每臺風力發(fā)電機組每年在定期檢修中大約造成12～16小時檢修損失電量,由此可見風力發(fā)電企業(yè)每年在力發(fā)電機組定期檢修中造成較大一部分損失電量,大型風力發(fā)電場檢修損失電量就特別明顯突出。

四、狀態(tài)檢修方法應(yīng)用

4.1 葉片與測風防雷裝置外觀檢查,可采取在機艙頂部安裝視頻智能監(jiān)控系統(tǒng),對葉片與測風防雷裝置外觀、結(jié)冰(結(jié)霜)、開裂、雷擊、傳感器失效等進行在線識別監(jiān)測,代替人工登機出機艙檢查,以提高巡視檢查效率和工作質(zhì)量,降低出機艙作業(yè)安全風險。定期收集開展數(shù)據(jù)分析,為機組檢修項目優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐,以達到減少人工出機艙作業(yè)內(nèi)容和降低機組停運檢修損失電量的目的。

4.2 發(fā)電機軸承、變槳軸承潤滑脂加注,可采用加裝自動加脂裝置,定期自動為發(fā)電機軸承、變槳軸承加注潤滑油脂,實現(xiàn)在線自動加注潤滑油脂及排油脂,不僅可以解決登機人工作業(yè)加油脂效率慢、質(zhì)量不高的問題以及登機手動作業(yè)帶來的安全風險,而且可為機組檢修項目優(yōu)化提供依據(jù),以達到減少人工登機艙作業(yè)內(nèi)容和降低機組停運檢修損失電量的目的。

4.3 發(fā)電機絕緣檢測,可采取安裝絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng),對風力發(fā)電機組絕緣電阻值進行在線監(jiān)測,替代人工登機檢測,同時定期分析發(fā)電機絕緣趨勢,實時掌握發(fā)電機絕緣情況,可機動安排或延長發(fā)電機絕緣檢測周期,同時為優(yōu)化機組檢修項目提供提供數(shù)據(jù)支撐,以達到減少人工登機艙作業(yè)內(nèi)容和降低機組停運檢修損失電量的目的。

4.4 塔筒鏈接螺栓力矩檢測,可通過安裝螺栓載荷監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)對塔筒鏈接螺栓力矩載荷在線監(jiān)測,同時對螺栓載荷進行分析,及時掌握塔筒鏈接螺栓健康程度,為機動安排機組螺栓力矩檢測周期和研究優(yōu)化檢修項目提供數(shù)據(jù)支撐,以達到減少人工登機作業(yè)內(nèi)容、降低登機安全風險、減少機組停運檢修損失電量的目的。

4.5 風力發(fā)電機組振動監(jiān)測,可采取安裝在振動在線監(jiān)測系統(tǒng),對風力發(fā)電機組進行振動在線監(jiān)測,從而實時掌握機組的振動情況,定期開展振動數(shù)據(jù)分析,為機動安排機組檢修和研究延長機組檢修周期提供數(shù)據(jù)支撐,以達到降低登機作業(yè)安全風險、減少機組停運檢修損失電量的目的。

4.6 基礎(chǔ)塔筒監(jiān)測,可采取安裝塔筒傾斜和基礎(chǔ)沉降監(jiān)測裝置,對風力發(fā)電機組基礎(chǔ)沉降、塔筒傾斜進行在線監(jiān)測,從而實時掌握機組基礎(chǔ)沉降、塔筒垂直情況,定期開展傾斜和沉降數(shù)據(jù)分析,為機動安排機組檢修或研究延長機組連接螺栓檢查和基礎(chǔ)維護周期提供數(shù)據(jù)支撐,從而達到減少機組停運檢修時間和降低檢修損失電量的目的。

4.7 變流系統(tǒng)維護檢修,可通過在變流器柜內(nèi)安裝漏水在線檢測儀和在變流器進出口水口安裝流量壓力監(jiān)測傳感器,實現(xiàn)對變流器冷卻水泄漏、進出口流量壓力進行在線監(jiān)測,實時掌握變流器水系統(tǒng)密封和預(yù)判變流器內(nèi)部繞絲結(jié)垢情況,為機動安排變流器系統(tǒng)維護檢修和機組檢修提供依據(jù),從而達到減少機組停運檢修時間和降低檢修損失電量的目的。

五、結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的不斷進步,風力發(fā)電機組實行狀態(tài)檢修將是未來風力發(fā)電檢修的必然趨勢,在風力發(fā)電檢修模式改革中具有重要的意義。風力發(fā)電企業(yè)應(yīng)該加大風力發(fā)電在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用,不斷探索研究風力發(fā)電機組狀態(tài)檢修方法,持續(xù)優(yōu)化檢修項目和檢修內(nèi)容,力爭早日實現(xiàn)風力發(fā)電機組狀態(tài)檢修,從而進一步解放勞動生產(chǎn)力、降低安全風險、節(jié)約運營成本、增加企業(yè)效益。