老舊風電場風機運維管理模式研究與應(yīng)用

中節(jié)能（內(nèi)蒙古）風力發(fā)電有限公司 李 彪

風能的蓬勃發(fā)展有助于能源轉(zhuǎn)型升級，但也帶來了更多的疑難問題[1]。一些初期投入的風電機組逐漸進入“中老年”時期，零部件陳舊及配件供應(yīng)不足的矛盾凸顯，嚴重干擾著風電機組的正常運轉(zhuǎn)。在這種關(guān)鍵時期，對風電場來說，找到一個合理的技術(shù)改造措施并出具切實可行的運維方案就變得尤為重要。

當前，風電場風電機組機械設(shè)備的保養(yǎng)工作主要采取定期維護與故障維修相結(jié)合的形式進行。因風電場風電機組分散特性，定期維護時間較長且人力、資金投入大，容易出現(xiàn)維護保養(yǎng)過剩或欠維修的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致技術(shù)人員流失和電量損失。加之部分單位缺乏對監(jiān)盤、數(shù)據(jù)分析、巡視檢查、部件保養(yǎng)、隱患治理的規(guī)范管理，導(dǎo)致設(shè)備故障率逐年攀升，安全事故事件層出不窮。據(jù)統(tǒng)計在被動檢修模式中，某風電場風電機組出質(zhì)保后一年內(nèi)的故障小時數(shù)由2700h 攀升至10384h。因此，找到一套可以在小風期、預(yù)防性檢修的運維模式，同時可提高風電機組出力的運維方法，對風電場來說已經(jīng)迫在眉睫。

1 探索風電機組運維方式

一是隨著傳感器技術(shù)、計算機、人工智能網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)在設(shè)備失效檢測與識別中的廣泛應(yīng)用[2]，如風電設(shè)備的壓力、速度、溫度、設(shè)備振動狀態(tài)等的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測及葉片、軸承、變壓器等重要零件的健康狀況檢查。二是通過設(shè)備定級管理、優(yōu)化巡檢定檢標準、強化設(shè)備源頭治理、深挖批量缺陷等手段，制定完善的定檢、巡檢方案，實時更新定檢計劃，利用小風期在原有定檢模式的基礎(chǔ)上有針對性地處理設(shè)備潛在隱患，形成狀態(tài)檢修+定期保養(yǎng)的可預(yù)防性檢修策略。其目的在于避免設(shè)備損毀及報故，確保設(shè)備安全平穩(wěn)工作，最大限度提高設(shè)備使用效率。近年來，某公司通過預(yù)防性檢修發(fā)現(xiàn)了大部分早期缺陷，通過整改、定檢、消缺等措施，保障設(shè)備故障率得到有效遏制。

1.1 預(yù)防性檢修模式

由于大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的出現(xiàn)，以及專用傳感器技術(shù)的進步，使能夠從不同系統(tǒng)采集到大量數(shù)據(jù)，這意味著可以隨時監(jiān)測風電機組的機械和電氣狀態(tài)參數(shù)、運轉(zhuǎn)效率、其他性能指數(shù)等[3]。利用一定的預(yù)測算法檢索出這些數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)了表征潛在故障的指示，就啟動檢修程序。在故障還沒有發(fā)生之前，對其進行檢修或維護，這就是預(yù)防性檢修。

預(yù)防性檢修使運維部門能夠?qū)⒃O(shè)備的機械和電器方面的意外損壞減到最低程度并保證大修后的設(shè)備維持在能夠承受的運行狀況。這個創(chuàng)新的運維體系可使風電機組的部件臨到損壞時才進行修理或更換，減少了由于部件真正損壞導(dǎo)致計劃外的運維成本，也可避免過早修理或更換造成資源浪費。

預(yù)防性檢修將帶來至少三個方面的利益：干預(yù)次數(shù)減少；每次干預(yù)所花費的時間縮短；替換部件的數(shù)量減少（因而需要的備品庫存數(shù)量也減少）。因此，與其他檢修方式相比較，機組設(shè)備的檢修成本降低，而可靠性更高。

另外，預(yù)防性檢修從原先涉及運輸服務(wù)不同的參與者（供應(yīng)商、檢修機構(gòu)、工程師、技術(shù)人員、外部參與者）之間缺乏溝通的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€完全一體化的系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中所有的參與者能夠互相溝通交流，共享信息、知識和經(jīng)驗。

1.2 標準化管理的運維模式

標準化管理系統(tǒng)是為了在公司的生產(chǎn)運營、管理工作區(qū)域內(nèi)獲得最佳社會秩序，對現(xiàn)實及潛在的社會問題建立規(guī)范行為。其中，MBA 等一般經(jīng)管教學都把標準化管理系統(tǒng)建設(shè)包含其中[4]。現(xiàn)階段，標準化管理體系一般泛指企業(yè)的標準化體系。

風電場的運行管理模式將是一種集成化的管理模式。其涉及開發(fā)、設(shè)計、投資、生產(chǎn)等多種主體，通過新科技的發(fā)展互相交融，共同圍繞著提升風場內(nèi)風機總發(fā)電量的目標，建立的一套風電場運行管理模式[5]。

2 某公司運維檢修實踐與探索

2.1 基于數(shù)據(jù)的預(yù)防性檢修實踐

2.1.1 數(shù)據(jù)實時監(jiān)盤

某公司在風電場監(jiān)控管理過程中，通過優(yōu)化監(jiān)控軟件、統(tǒng)一升級溫度界面等手段，要求運行人員加強設(shè)備差異性指標監(jiān)盤，重點對主軸軸承、齒輪箱、發(fā)電機、變流器等大部件溫度、轉(zhuǎn)速、潤滑等指標進行監(jiān)控，充分發(fā)揮運行人員的主觀能動性。

此外，為了有效提升設(shè)備溫度告警參數(shù)的作用，特設(shè)立監(jiān)控溫度下浮區(qū)間（注：各部件溫度告警值下浮10～20℃），同時，通過橫向、縱向?qū)Ρ确治觯瑢Υ嬖诓町愋缘牟考顟B(tài)提前登機檢查。如齒輪箱軸承溫度停機閾值為90℃，風電場設(shè)臨界關(guān)注溫度為75℃。風電場通過實時對風機溫度數(shù)據(jù)的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)因齒輪箱冷卻風扇扇葉損壞、溫控閥故障引起的齒輪箱超溫缺陷；因散熱風機缺陷引起的發(fā)電機軸承超溫等缺陷。提前開展設(shè)備的消缺工作，有效降低了機組故障停機時間，同時延緩了大部件老化速度，降低了大部件損壞概率。

2.1.2 振動數(shù)據(jù)分析

某公司在設(shè)備管控方面，強化了振動監(jiān)測、PCH 等系統(tǒng)的高效利用，并設(shè)立專職振動數(shù)據(jù)分析專員。加強對設(shè)備振動數(shù)據(jù)的報警頻次統(tǒng)計和現(xiàn)場實時分析，將振動監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備溫度、潤滑狀態(tài)、轉(zhuǎn)速預(yù)警相結(jié)合，提前預(yù)判、高效分析，從而最大程度保障機組利用效能。某公司所轄某風電場通過實時關(guān)注振動監(jiān)測報警情況并進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該風電場26臺機組齒輪箱軸承存在串軸、跑圈、頻繁斷齒等故障，如圖1所示。最終通過拆箱分析，發(fā)現(xiàn)該批次齒輪箱齒輪存在問題。為確保設(shè)備運行期間不發(fā)生安全質(zhì)量事件，在確定批量更換該批齒輪箱后，對更換方案進行了提前部署，在齒輪箱部件到場后開始停機更換，有效降低了機組大部件損壞故障停機及更換時長。

圖1 某機組齒輪齒面開裂、斷齒

通過對實時數(shù)據(jù)的監(jiān)盤及振動數(shù)據(jù)的分析，某公司有效降低了大部件損壞概率，提升了機組運行效率。

2.1.3 設(shè)備缺陷與巡檢管理

隨著各風電場風電機組運行時間日益增長，各類缺陷凸顯，基于現(xiàn)場的實際情況及典型故障的發(fā)生頻次，某公司因地制宜實時更新風電機組巡視記錄表，并將缺陷等級劃分為緊急缺陷、重大缺陷、一般缺陷，據(jù)此對設(shè)備缺陷進行立即處理、計劃處理及延時處理。同時，規(guī)范巡檢周期、定期更新巡檢臺賬，對于故障和影響風機正常安全運行的缺陷即刻處理，其他暫不影響風電機組安全運行的缺陷，列入維護計劃或日常消缺，并且對缺陷處理進行閉環(huán)管理，從機組的外觀到數(shù)據(jù)的測量做到由淺入深、等級分明，使巡檢工作嚴慎細實。

2.2 基于標準化的運維實踐

2.2.1 設(shè)備維保標準化

針對每年的定檢維護工作，生產(chǎn)現(xiàn)場不只局限于依靠設(shè)備廠家的維護明細表開展工作，還須針對設(shè)備運行現(xiàn)狀制定相應(yīng)的維護計劃。因此，在各風電場制定年度定檢維護方案前，有必要全面開展系統(tǒng)的排查和總結(jié)，針對頻發(fā)故障點及批量缺陷，增加對應(yīng)維護項目，調(diào)整相關(guān)維護方案，做到高溫提前預(yù)防、缺陷提前排查、方案提前部署。例如，在高溫、大風季來臨前，風電場會集中開展塔筒門濾棉、變頻器、齒輪箱散熱器、發(fā)電機散熱風扇、SVG 功率柜除塵等工作（如圖2所示），由此降低設(shè)備因高溫導(dǎo)致老化的風險，提升了設(shè)備利用率。

圖2 變頻器、SVG 深度清理

同時，為了規(guī)范公司生產(chǎn)運維管理流程，針對各風電場定檢維護方案，通過OA 流程審批的方式，逐層審核，全面落實、推進生產(chǎn)運維管理的精細化、流程化、規(guī)范化。

2.2.2 典型案例匯編標準化

分析典型故障，核查故障觸發(fā)點，全面排查所有同類設(shè)備，避免批量故障的發(fā)生，同時形成分析報告，匯編至某公司故障案例報告書中，供區(qū)域內(nèi)運檢人員參考學習。

某風電場齒輪箱發(fā)電機測軸承損壞故障，在風電場、生產(chǎn)部持續(xù)地跟蹤及分析，軸承損壞的主要原因是軸承噴油口堵塞造成軸承運行過程中潤滑不良，致使軸承損壞頻繁。對此，風電場組織人員對全場機組進行了專項排查，個別機組濾筒里有殘留O 型圈、干燥劑顆粒、噴油口堵塞等缺陷。為避免故障再次發(fā)生，要求廠家對濾筒內(nèi)存在殘留物的機組進行了濾油，同時規(guī)范了維護時更換濾芯的方法。

2.2.3 運維隊伍標準化

某公司通過嚴把“審查關(guān)、措施關(guān)、交底關(guān)、檢查關(guān)”，以一系列強有力的措施開展外委隊伍的現(xiàn)場管理，在安全、質(zhì)量及進度控制方面，取得較為顯著的管理成效。

以強化措施為保障，為了確保外委隊伍“三措兩案”符合現(xiàn)場實際，公司對“三措兩案”標準模板進行了規(guī)范，在基本安全措施的基礎(chǔ)上增加了勞動防護措施、風險點分析和控制措施兩大要素，在施工方案方面規(guī)范了施工工藝流程、進度控制、安全投入、文明施工、質(zhì)量驗收計劃及標準等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以深化措施促進現(xiàn)場作業(yè)安全和質(zhì)量控制。此外，高風險作業(yè)、定檢維護，以及技改作業(yè)的“三措兩案”必須經(jīng)生產(chǎn)部、安監(jiān)部會審，分管領(lǐng)導(dǎo)審批通過后方可執(zhí)行，以確保“三措兩案”科學制定、合理合規(guī)、切合實際。

2.2.4 運維指導(dǎo)手冊標準化

近年來，某公司通過對國標、行標等標準的解讀及與行業(yè)內(nèi)專家的交流，目前已逐步形成《風機巡視檢查記錄表》《蒙西公司油品檢測規(guī)范》《蒙西公司電池、電容更換標準（試行）》《安全工器具及儀器儀表檢測規(guī)范》《勞動防護用品檢查、更換及報廢標準》《風力發(fā)電場季度巡檢管理規(guī)程》《葉片巡檢規(guī)程》《繼電保護運行規(guī)程》《線路巡視作業(yè)指導(dǎo)書》《箱式變壓器巡視作業(yè)指導(dǎo)手冊》《夜間巡視表》《三措兩案標準模板》等12項標準規(guī)范。

通過預(yù)防性檢修及標準規(guī)范體系建立，有效避免了設(shè)備批量故障的發(fā)生，設(shè)備利用率得到有效提升，為計劃性檢修奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

綜上所述，為適應(yīng)老舊風電場及機組設(shè)備的運維管理要求,必須重視新時代數(shù)字化和標準化的管理運營特點，完善并建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備集成管理系統(tǒng)，同時實施運營管理計劃，以實現(xiàn)提高風電智能管理系統(tǒng)的運維管理水平目的。如果政策未能實施到位，不但會影響舊風電管理與運維系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，還不能保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置。為此，風電企業(yè)可利用設(shè)備管理、原物料管理、運營管理、運維業(yè)務(wù)管理，以及綜合信息管理等方法，構(gòu)造出能夠適應(yīng)共享需求的運維管理業(yè)務(wù)平臺，以保障新老舊風電場與運維服務(wù)體系的順暢發(fā)展。