浅谈风电机组的状态检修策略

浅谈风电机组的状态检修策略

高磊磊1,2陈方方3

（1，太原理工大学电气与动力工程学院；2，北京国电思达科达有限公司工程服务中心；

3，山西龙源风力发电有限公司）

摘要：在全世界各行业均对能源有着巨大需求的背景下，风力发电作为一种技术成熟地绿色新能源，在近几年呈爆发式增长。但是，由于风电机组的工作环境恶劣，对其进行检修优化成为必不可少的步骤，而计划检修并不能充分满足用户的基本需求，因此，本文提出将状态检修与状态监测相结合，即可降低风电机组故障率与维修成本，提高发电量与运行可靠性。

关键词：风电机组；状态维修；状态监测

1、引言

在20世纪初，世界上便有了风力发电的实施。之后，便开始了风电机组的制造与生产，近几年新增装机量突飞猛进，截止到2017年底，我国风电装机总容量再创新高，达到了195167MW，居世界第一。由于山西省本身的地形与地理位置优势，使得风力发电在山西电力发展中发挥了重要的作用。截至2017年12月底，山西省发电装机总容量80727.1MW，风电装机8716.3MW，占总装机的10.80%，占全国装机总容量的4.5%。预计2020年，全国风电装机总容量为250000MW，山西省将达16000MW，占据全国的6.4%。由此可见，我省风电市场不可估量。

2、风电机组维修方式

（1）故障检修：一般指的是当风电机组某一部位发生故障后，对其进行有针对性的维修，由此可见，这种检修为故障后的事后维修，并不具有计划性与预见性。

（2）定期维护：这种维护方式一般是在对风电机组的磨损老化进行有规律的统计，从而进一步决定其检修的等级、项目与时间间隔，以及确定需要更换的配件。但是在不同风电场之间，可能使用的风电机组类型不同以及型号存在差距，如果只以一种单一的维护方式对风机进行检修，则可能存在欠检修与过检修的情况，降低了维护效率。

（3）状态检修：首先根据安装各种电流以及振动传感器对风电机组的关键部位进行监测，在此基础上，再结合故障诊断技术，即可实现风电机组的状态评估，以及风电机组的预测检修。

3、风电机组状态检修的实现

3.1风电机组状态检修

国内外对风机运行状态的研究一般停留在对其的状态进行监测，以及诊断分析其可能发生的故障，状态维修基于可靠性分析，属于预防性检修的一种全新装备维护方式，风电机组状态维修一般以对其进行状态监测与故障诊断为基础，根据得到的判断结果来确定风机状态是否良好，最终确定维修策略。

到目前为止，风电机组状态维修技术已经较为成熟，应用到工程实际当中取得了显著地成果。根据风机设备运行状态以及预测发生故障的严重程度，可将状态检修的处理结果分为小修、大修、更换三种。一系列电力企业通过对风电机组进行状态检修后，便可实现点对点的更换与故障处理，最终确保风电机组正常安全运行。检修过程一般都是：依据风电机组实际运行情况，同时考虑到其自身结构特点，对所有相关检修方法进行计划性的研究，便可以顺利解决风电机组的各种故障。在此过程中，若将技术与经验相结合，才可完全发挥状态检修的长处，例如，在遇到某台风机经常性的运作不佳，可以缩短检修周期时间。相反，若某台风机运行状态良好，可相对延长检修周期时间。

由上述可知，对风电机组进行状态检修，既可以减少不必要的人力物力的浪费，又可以提高检修效率，增加发电量，进一步提高企业的综合效益。

3.2风电机组的状态监测

通常情况下，对风电机组进行状态监测时，往往选择机组的关键部分安装振动与电流传感器，例如叶片、主轴轴承、发电机前后轴承、发电机、齿轮箱等。由此得到的监测参数，以及根据风电场的SCADA系统中的相关数据，便可实现对其实际状态的分析，依据得到的结果进行下一步的处理。若存在故障时，则对其采取相应的解决措施；若发现例如潜在故障这类的安全隐患，则进行预防性处理，最终制定具有科学性合理性的统计分析报告，根据此报告进行状态检修，排除以后可能存在的安全隐患，预防潜在故障的发生，使得风机的全寿命周期得以延长，提高了整个风电场的安全运行性。

3.3状态检修的流程

由于风电机组是在高空运行，其自身塔筒高达几十米，所以对风机机舱内部的部件进行检修将变得十分困难，若采用计划维修，一般情况下会将风机机舱下放，再对其内部进行检修，不仅需要消耗人力、物力，而且成本消费高。因此状态检修意义重大，其主要流程如下：

（1）数据采集

在对风机整机整个制造与安装后，将其投入运行后，采集到的所有运行状态的信息，即为风机的原始运行数据，为后期风电机组的状态检修提供依据。

（2）状态评估

对风电机组的运行状态进行在线评估是对其进行状态检修前的关键一步，而状态评估的基础则是风机的状态监测与故障诊断，对采集到的原始数据进行综合分析，以此来确定风机的健康水平。因此，监测与诊断技术即为状态检修的技术支撑。

（3）检修策略

根据上述第二步状态评估的结果，以及明确各单台风机的运行状况，从而可以确定对其进行状态检修的周期。若出现风电机组多台报警，则可根据状态评估的结果来确定风机维修的优先性，从而一次性解除报警，有效解决潜在故障，提高了维修效率，缩短维修时间，使得风机可以高效运行。

（4）实施检修

首先建立完善的状态检修制度是对某台风机乃至整个风电场安全运行的基础，该制度即为风电场作业的标准，即使在工作人员没有遇到的故障类型之下，也可按照该制度，安全顺利的解除风机报警，在发生故障时，可对其进行有针对性的维修。

（5）状态检修评估

在对风电机组进行状态检修后，可将风机的可利用率与未维修前的数据进行对比，另外，再对这两种情况下的故障消失时间与出现时间间隔进行比较，以此来判断对风机进行状态检修的效果。如果效果不佳，便可依次分析系统运行是否正常，风机状态评估是否准确，以及检修策略是否合理。若存在不当之处，便可对其进行改进，在不断地改进当中，实现整机运行水平的提升。

4、结语

综上所述，针对风力发电机的状态检修虽然还处于探索阶段，但其应用却是风电机组乃至整个风电场安全高效运行过程中必不可少的一项环节，前景巨大。另外鉴于状态检修的各项优点，所以风电厂应综合考虑各类风机的运行特点，在安装与调试过程中，注意状态监测过程中传感器的选型与安装位置，确保采集到的数据精确可用，便可保留相关原始数据，在运行过程中，针对不同工况不同风机，全面采集运行数据，与SCADA数据相结合，为接下来的状态检修奠定基础。在检修过程中，对检修策略进行不断地完善与改进，最终选择最安全高效的方式进行检修，即可对我国风电行业的发展做出更大的贡献。

参考文献

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[2]任岩，翟兆江，风电机组状态检修的探讨[J].新能源进展，2015(3).

[3]刘俊伟.浅谈风力发电机组开展状态检修的必要性[J].科技视界,2017(28):125+133.