風電機組維修方式的多目標決策研究

郝萬裕

摘要：風電機組構成的零件有很多，出現故障的方面很多，這就需要定期進行維修和養護，在維修過程中，企業投入了大量的資金，為了盡可能減少維修費用的投入，我們就需要選擇合理的維修方式，通過科學的維修方式的選擇來提高風電場的經濟效益。

關鍵詞：風電機組;維修方式;目標決策

前言：本文針對風電機組的維修方式和相關的故障類型以及采取相應的維修策略來進行有效的多目標決策分析與研究。

一、維修方式，影響因素

在風電機組的運行過程中會出現很多的故障，合理的維修方式可以保證運行成本的降低，在對風電機組的維修過程中要針對多方面的內容來進行分析，結合我國當前的技術水平和設備本身的故障情況來進行綜合的分析，并在維修的相關規定之下進行相關的維修決策。針對相關的決策情況我們可以制定四種維修方式。

首先，就是在運行過程中出現故障，進行及時的維修。其次是除了本身的故障之外，在設備的運行過程中，進行定期的維修養護。然后就是對于設備的運行狀態進行及時的觀察，根據設備的具體情況來進行有效的維修。最后是對設備進行預知維修。

除了維修方式就是影響因素，影響風電機組維修方式選擇的因素有很多，主要涉及到了六個方面的影響因素。他們分別是安全、經濟、可靠、可行、有效和需求六個方面。安全主要針對的是設備沒有存在安全隱患，人員不會有生命健康的危害;可靠主要是針對的是設備的故障率;經濟包含的主要是資金方面的投入、設備的費用、人員的費用以及相關的維修費用;可行方面則是針對技術方面是否可行;有效針對的是維修結果是否達到了相應的效果;需求性則為重要度。

二、風電機組典型故障和可靠性

• 風電機組的故障

這里主要講傳動系統的故障，風電機組傳動系統包含很多的零件，包括主軸、齒輪箱、高速軸等，每個零件都可能出現問題。如果主軸和高速軸出現了故障，這說明可能是材料的質量沒有達標或者沒有消除應力，這就會造成軸不對稱，從而出現故障。

他們的故障主要表現為軸不對中和軸不對稱。軸不對中是因為偏離了中心線，在正常的運行過程中，它的運動軌跡是穩定的，如果發生偏移，軌跡不穩定就會出現故障。軸不平衡則是指離心力的影響，這就會影響振幅和轉動速度，從而出現故障。

齒輪箱出現故障包括三個方面：輪齒折斷、紙面疲勞、齒面膠合。齒輪箱的荷載是有一定限度的，但是，風速是變化的，這就會形成變化的沖擊荷載。如果沖擊荷載較大，就會使得齒輪箱中的齒輪造成損壞或者破裂，這種情況較常見。

除了沖擊荷載，還有一種交變荷載，在這種荷載影響下，交變應力是作用于輪齒的，而輪齒的運行也有一定的限制，用力過大也會造成輪齒出現損壞，長時間超負荷運作就會導致輪齒斷裂。

• 可靠性概念

可靠性也稱為有效性，它有廣義和狹義之分。在廣義的概念中，可靠性是指他在整個壽命終結之后完成了規定的功能。狹義的可靠性不局限于可靠性，還有一種維修性，狹義的可靠性也指壽命終結后完成規定功能的能力。而維修性則是指產品在規定時限內完成修復、恢復功能的難易程度。

廣義可靠性包含的內容很多，他對產品的各種特性進行綜合的整合。其中的每個特性都具有不同的指標。風電機組也可以通過不同的指標來進行描述，維修性指標和可靠性指標可以很好的對風電機組進行有效描述。

三、維修策略

• 機會維修策略

在風電機組的維修過程中，機會維修涵蓋的維修方面很多，它不僅僅局限于對故障的部件進行維修，還會對其他可能會出現故障的部件進行維修養護，從而將可能出現故障的地方遏制住，進而減少維修次數，這樣就可以提高設備的使用年限。不會再運行費用上進行大規模的投入。但是這種方法需要注意的是零部件之間的關聯，主要針對的是出現故障的零部件與故障部件的相關部件的維修。

• 年齡更換策略

前面我們提到的維修方式有一種叫做事后維修，說的是出現故障以后再進行維修，而年齡維修則是利用設備構件的使用年限來進行有效的預防故障，每個零部件都有一定的使用年限，年齡更換策略可以根據部件的使用年限到來之前，提前進行部件的更換，避免出現故障，這是對故障出現的有效預防。但是利用這種方法就需要對部件的年齡進行計算，選擇出最佳年齡段，從而避免投入過多的維修費用，這也在一定程度上保證了風電機組的運行效益。

• 成批更換策略

成批更換策略和年齡更換策略具有一定的相同點，他也是通過計算零部件的使用年齡來進行有效的更換。但他不會考慮部件運行了多久，只要在規定的時段到達，就會將其進行更換，這也是對故障的預防，避免出現過多的維修損失。

• 系統維修模型

系統的故障在維修之后并不能恢復到最初的性能。隨著研究的不斷加深，通過系統維修模型來對系統維修后的效果進行有效的展現。系統維修模型包括了三個方面，第一個方面是指完全維修，它是對系統的全面更換，使得系統可以達到最初的狀態。第二個方面是最小維修，他是指最小程度的維修，主要是針對系統的故障零件，將出現故障的零部件進行更換從而實現系統的修復。

這是兩個極端，介于這兩個維修之間的是非完全維修，它并不是對系統進行全面維修，也不是僅僅維修出現故障的部件，它是針對老化的相關部件或者對發動機進行翻修等，這種維修方式會對系統的運行狀況有所改觀，但并不能恢復到最新狀態。

• 故障小維修策略

前面我們所提到的故障維修主要是對出現故障的部件進行更換。但是，這個維修策略主要針對的是修而不是換，他會對出現故障的部件進行事后小修，這種維修策略不能保證故障不再發生，僅僅只是將當前的系統故障情況恢復正常，這里要注意平均小休次數。

結束語：

綜上所述，風電機組出現的故障有很多，這就需要我們對癥下藥，通過故障產生的原因來進行合理的分析選擇適當的維修方式從而對風電機組進行維修。運用合理的維修決策，保證維修費用的進一步降低。

參考文獻：

【1】尋征軒，陳玉晶，馬慧民. 風電設備機組維修理論和策略研究綜述[J]. 上海電氣技術，2015，（1）：4-8.

【2】符楊，李學武，黃玲玲. 基于層次分析法的海上風電機組部件重要度評估[J]. 上海電力學院學報，2015，（1）：1-6.

【3】趙洪山，張路朋. 基于可靠度的風電機組預防性機會維修策略[J]. 中國電機工程學報，2014，（22）：3777-3783.