淺談風力發電機組開展狀態檢修的必要性

劉俊偉

【摘 要】隨著風電裝機在電網中占比的不斷增大、棄風限電的情況日趨嚴重，同時國家對新能源補貼力度的逐步降低，風電場業主急需在減少運營成本支出的同時，確保發電機組在大風期間穩定運行，達到效益最大化。

【關鍵詞】風力；發電機；檢修

當前風力發電機組的檢修是以定期維護和故障檢修相結合的方式，由于風電場機組分布性的特點，定期維護工作周期較長，人力、物力投入較大，由于機組工況不均，經常出現過剩維護或欠維護的情況，造成人員浪費和電量的損失。故障檢修是一種事后檢修方式，風電場經常出現小風期間無故障未檢修、大風期間故障停機檢修的情況，造成了大量的電量損失。

所以尋求一種能夠實現在小風時期能夠預見性的對風力發電機組進行檢修、大風時期風力發電機組能高可靠性運行的檢修方式，對于風電場的運營迫在眉睫。隨著傳感器技術、計算機技術、人工神經網絡、數字信號處理技術等在故障監測和診斷中的應用，基于設備故障檢測及診斷的狀態檢修得到快速發展，如風電機機組通過發電機電流、機組振動情況等在線信息監測和診斷葉片、軸承、滑環、定子線圈等零部件的健康狀況。

1 設備檢修形式

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

（2）定期維護：定期維護是指根據設備磨損和老化的統計規律，實現確定檢修等級、檢修間隔、檢修項目、需用備件及材料等的定期檢修方式。由于風電場風力發電機組工況差異較大，以同樣的標準進行檢修，可能檢修過剩或欠檢修，造成人力物力的浪費。

（3）狀態檢修：狀態檢修是根據狀態監測和故障診斷技術提供的設備狀態信息，評估設備的狀態，在故障發生前選擇合適的時間進行檢修的預知檢修方式。通過設備原始數據、在線監控和診斷技術、專家系統和計算機系統，能夠預見性的對設備檢修提出檢修策略，保障機組的可靠性，延長設備壽命，同時還能減少檢修成本和檢修風險。

2 狀態檢修的工作流程

狀態檢修的流程包括設備信息收集、狀態評價、檢修策略、檢修實施和檢修評價等幾個方面。

（1）信息收集

設備信息是進行狀態檢修的基礎，需要收集從設備的制造、安裝、調試、運行、維護等過程的信息，同時通過對設備的運行信息進行實時監控和收集，為設備狀態的評價做好原始數據的基礎積累。

（2）狀態評價

設備狀態評價是狀態檢修的核心工作，設備狀態的評價是基于設備故障監測和診斷技術來進行的，綜合設備過去的原始數據，對設備開展綜合的分析、判斷，準確掌握設備的健康水平和隱患發展趨勢。

當前設備故障的監測和診斷主要通過設備監控系統采集的電流、振動等信號，通過高級算法對設備進行監測和診斷。故障的監測和診斷技術構成了狀態檢修的技術核心和支撐。

目前國內主要采用風力發電機組的監控系統和振動監測系統相結合的方式進行故障監測和診斷，但增加振動監測系統必然導致機組的成本上升。國外主要采用發電機出口功率信號對機組的狀態進行故障監測和診斷，基于計算機軟件和高級算法，成本較振動監測低。目前國內外的研究都是基于單部件和靜態的分析方法，構成一個整體的故障監測和診斷系統需要進一步完善和整合。

（3）檢修策略

以設備狀態評價的結果為基礎，參考當前風電場的實際情況，確定檢修的時間，對于多臺次設備的故障預警，按照時間的緊迫性和檢修的必要性一次進行排序。根據狀態評價結果，結合風電場標準化檢修作業，從人、機、料、法、環幾個方面考慮，為檢修工作組好充分準備，實現故障預警一次性解除，減少檢修時間和保證檢修質量，實現檢修成本和電量損失的大幅減少，使機組效益最大化。

（4）檢修實施

設備的狀態檢修的實施，是要建立在健全的狀態檢修制度的基礎之上。在遵守企業檢修規程、電力作業安全操作規程等規程的基礎之上，開展狀態檢修的企業，應該根據狀態檢修的需求，建議一套完善的狀態檢修制度，輔助以風電場標準化作業，使專業檢修人員在之前未進行此類故障預警處理的情況下，能夠按照標準化作業的指導，在保障安全的前提下，逐步解除設備的故障預警。

（5）檢修評價

狀態檢修從某種程度上來講可以提高風力發電機組的可利用率，按照可利用率的定義，狀態檢修就是要達到風電機組需要檢修時才檢修，不需要檢修時堅決不進行檢修，從而延長故障時間間隔和縮短故障修復所需要的時間。

開展狀態檢修后，可以將開展后風力發電機組的可利用率、損失電量與之前的數據進行詳細對比，同時從故障出現間隔和消缺時間方面進行比較，從而評價狀態檢修的效果。若效果不明顯，可以詳細分析設備故障監測和診斷系統、設備狀態評價和檢修策略的正確性、合理性，繼續對系統、評價、策略的方法進行改進，不斷完善狀態檢修的各細節，提升機組效益。

3 狀態監測開展需要注意的問題

（1）與傳統檢修方式之間的矛盾

狀態檢修是預見性的檢修，強調在系統進行預警以后才開展檢修工作。傳統的檢修工作主要以故障檢修和定期檢修相結合的方式進行，強調的是事后檢修和帶局限性的預見性檢修，所以在開展狀態檢修時，對故障在線監測、診斷、狀態評價、檢修策略有著很高的要求，其中某一環節出現問題，可能會對機組可利用率的提高起到反作用。

目前針對上述矛盾，可以進行故障檢修、定期檢修和狀態檢修相結合的方式進行，在保障效益的同時，可以逐步對狀態檢修進行驗證和完善，當狀態檢修效果達到一定程度的時候，逐步向狀態檢修方面進行過渡，這樣既能解決保障設備可利用率問題，同時能夠保障機組效益最大化。

（2）故障在線監控和診斷系統、狀態評價、檢修策略的正確性

當前故障在線監控和診斷技術都是基于單部件和靜態的分析方法，在機組各種復雜情況下的分析還需要進一步的完善，要實現在線監控和診斷技術能夠基于復雜工況、動態變化機組狀況下的分析、評價。

檢修策略的目的是延長故障間隔時間、減少故障發生和檢修時間，所以檢修策略是需要對檢修過程不斷的積累、總結、提煉，形成標準化作業流程，在故障預警發生后，檢修人員能夠按照系統的提示，迅速做好檢修準備和開展檢修工作，減少備件、工具、方法等方面的不當而造成的損失。

（3）新舊觀念的的轉變

故障檢修和定期檢修相結合的方式作為傳統的檢修方式，為大家所熟悉。若實現狀態檢修，可能存在部分人員的不適應，同時狀態檢修，對數據的分析和判斷能力要求較高，所以要做好員工鼓勵工作，并加大對員工的技術培訓力度，使整體的技能水平得到提高。

4 結語

狀態檢修在風里發電機組的應用還是處于在探索階段，根據本文的分析，其前景是巨大的，狀態檢修的工作更是基于過去和現在的基礎上進行，所以發電企業應該著手準備設備安裝、調試、試驗、運行、檢修相關方面的數據準備工作，為將來狀態檢修工作的開展提供原始數據，同時應該在員工技能提升方面上做準備，以適應狀態檢修的到來。

【參考文獻】

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