風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及可靠性分析研究

王暉 王磊

摘 要：本文針對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行效率低、故障率高等問題，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)中主軸為研究對(duì)象，開展機(jī)組故障實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和可靠性分析研究。建立了歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障知識(shí)分析模型，采用基于層次的模糊綜合評(píng)判方法評(píng)估其故障風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算并比較各故障模式危害程度，獲得系統(tǒng)各故障模式的危害程度并計(jì)算系統(tǒng)固有風(fēng)險(xiǎn)和可靠性。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);可靠性分析

0 引言

近年來，風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量大幅度提升，躍居成為新能源發(fā)電發(fā)展最快的能源之一。但大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)“重制造輕管理”的誤區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)風(fēng)電機(jī)組的監(jiān)控及管理水平降低，造成風(fēng)電機(jī)組在生產(chǎn)中運(yùn)行效率低下，故障頻發(fā)，給企業(yè)造成了極大的損失，如何保障風(fēng)電機(jī)組安全高效運(yùn)行已成為現(xiàn)在多數(shù)研究學(xué)者的重要課題。隨著風(fēng)電監(jiān)測技術(shù)的大力發(fā)展，將機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障分析及監(jiān)測技術(shù)引入進(jìn)到風(fēng)電設(shè)備中軸承、齒輪箱等設(shè)備的監(jiān)控中，同時(shí)由于風(fēng)場運(yùn)行在室外，受天氣變化影響較大，現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控策略常常暴露出不足。目前風(fēng)電企業(yè)普遍缺少對(duì)風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行可靠性分析，本文以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)中主軸為研究對(duì)象，開展機(jī)組故障實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和可靠性分析研究。首先基于歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障知識(shí)分析模型，采用基于層次的模糊綜合評(píng)判方法評(píng)估其故障風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算并比較各故障模式危害程度，獲得系統(tǒng)各故障模式的危害程度并計(jì)算系統(tǒng)固有風(fēng)險(xiǎn)和可靠性。

1 風(fēng)電機(jī)組主軸系統(tǒng)故障分析

采用層次分析法對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，進(jìn)行故障模式和影響分析，主要內(nèi)容包括故障模式、故障原因、故障影響和對(duì)策措施，建立主軸系統(tǒng)的FMECA表。

2 基于模糊層次分析法的主軸系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)

開展對(duì)主軸系統(tǒng)故障模式的綜合評(píng)價(jià)和綜合危害等級(jí)計(jì)算，具體的流程為下圖1所示。

（1）確定因素集U和通常評(píng)價(jià)結(jié)果分為4個(gè)等級(jí)，即評(píng)價(jià)集V;

U={故障概率，嚴(yán)重度，檢測難易程度，維修難易程度}

V={1，2，3，4}

可根據(jù)表1所列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行等級(jí)劃分。

（2）建立模糊因素評(píng)價(jià)矩陣。成立一個(gè)由h人組成的專家評(píng)價(jià)組，每位專家對(duì)各影響因素評(píng)出一個(gè)等級(jí)，則得到的評(píng)價(jià)級(jí)為：

其中，。

由此得到第k個(gè)故障模式的各因素評(píng)價(jià)集的模糊因素評(píng)價(jià)矩陣為：

（3）確定各個(gè)影響因素權(quán)重集。在權(quán)重確定的時(shí)候，有很多的人為因素影響，在這里采用層次分析法可以盡量消除這種影響，保證有效性和實(shí)用性。判斷矩陣構(gòu)造如下：

其中代表 相對(duì)于 的重要程度。

（4）模糊綜合評(píng)估和綜合危害度等級(jí)計(jì)算：將故障模式k的因素權(quán)重集改寫為向量形式，則相對(duì)應(yīng)的模糊綜合評(píng)價(jià)向量為：

最后將各故障模式因素集對(duì)應(yīng)的權(quán)重集通過加權(quán)平均法處理，則可以看出危害結(jié)果。

3 結(jié)論

本文以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)中主軸為研究對(duì)象，開展機(jī)組故障實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和可靠性分析研究。首先構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障知識(shí)分析模型，然后采用基于層次的模糊綜合評(píng)判方法評(píng)估其故障風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算并比較各故障模式危害程度，從而獲得系統(tǒng)各故障模式的危害程度并計(jì)算系統(tǒng)固有風(fēng)險(xiǎn)和可靠性。

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