浅谈风力发电机组开展状态检修的必要性

刘俊伟

【摘 要】随着风电装机在电网中占比的不断增大、弃风限电的情况日趋严重，同时国家对新能源补贴力度的逐步降低，风电场业主急需在减少运营成本支出的同时，确保发电机组在大风期间稳定运行，达到效益最大化。

【关键词】风力；发电机；检修

当前风力发电机组的检修是以定期维护和故障检修相结合的方式，由于风电场机组分布性的特点，定期维护工作周期较长，人力、物力投入较大，由于机组工况不均，经常出现过剩维护或欠维护的情况，造成人员浪费和电量的损失。故障检修是一种事后检修方式，风电场经常出现小风期间无故障未检修、大风期间故障停机检修的情况，造成了大量的电量损失。

所以寻求一种能够实现在小风时期能够预见性的对风力发电机组进行检修、大风时期风力发电机组能高可靠性运行的检修方式，对于风电场的运营迫在眉睫。随着传感器技术、计算机技术、人工神经网络、数字信号处理技术等在故障监测和诊断中的应用，基于设备故障检测及诊断的状态检修得到快速发展，如风电机机组通过发电机电流、机组振动情况等在线信息监测和诊断叶片、轴承、滑环、定子线圈等零部件的健康状况。

1 设备检修形式

（1）故障检修：故障检修是指设备在发生故障或其他失效后进行的检查、隔离和修理等非计划检修方式。该检修方式属于事后检修，对设备故障不具备预见性。

（2）定期维护：定期维护是指根据设备磨损和老化的统计规律，实现确定检修等级、检修间隔、检修项目、需用备件及材料等的定期检修方式。由于风电场风力发电机组工况差异较大，以同样的标准进行检修，可能检修過剩或欠检修，造成人力物力的浪费。

（3）状态检修：状态检修是根据状态监测和故障诊断技术提供的设备状态信息，评估设备的状态，在故障发生前选择合适的时间进行检修的预知检修方式。通过设备原始数据、在线监控和诊断技术、专家系统和计算机系统，能够预见性的对设备检修提出检修策略，保障机组的可靠性，延长设备寿命，同时还能减少检修成本和检修风险。

2 状态检修的工作流程

状态检修的流程包括设备信息收集、状态评价、检修策略、检修实施和检修评价等几个方面。

（1）信息收集

设备信息是进行状态检修的基础，需要收集从设备的制造、安装、调试、运行、维护等过程的信息，同时通过对设备的运行信息进行实时监控和收集，为设备状态的评价做好原始数据的基础积累。

（2）状态评价

设备状态评价是状态检修的核心工作，设备状态的评价是基于设备故障监测和诊断技术来进行的，综合设备过去的原始数据，对设备开展综合的分析、判断，准确掌握设备的健康水平和隐患发展趋势。

当前设备故障的监测和诊断主要通过设备监控系统采集的电流、振动等信号，通过高级算法对设备进行监测和诊断。故障的监测和诊断技术构成了状态检修的技术核心和支撑。

目前国内主要采用风力发电机组的监控系统和振动监测系统相结合的方式进行故障监测和诊断，但增加振动监测系统必然导致机组的成本上升。国外主要采用发电机出口功率信号对机组的状态进行故障监测和诊断，基于计算机软件和高级算法，成本较振动监测低。目前国内外的研究都是基于单部件和静态的分析方法，构成一个整体的故障监测和诊断系统需要进一步完善和整合。

（3）检修策略

以设备状态评价的结果为基础，参考当前风电场的实际情况，确定检修的时间，对于多台次设备的故障预警，按照时间的紧迫性和检修的必要性一次进行排序。根据状态评价结果，结合风电场标准化检修作业，从人、机、料、法、环几个方面考虑，为检修工作组好充分准备，实现故障预警一次性解除，减少检修时间和保证检修质量，实现检修成本和电量损失的大幅减少，使机组效益最大化。

（4）检修实施

设备的状态检修的实施，是要建立在健全的状态检修制度的基础之上。在遵守企业检修规程、电力作业安全操作规程等规程的基础之上，开展状态检修的企业，应该根据状态检修的需求，建议一套完善的状态检修制度，辅助以风电场标准化作业，使专业检修人员在之前未进行此类故障预警处理的情况下，能够按照标准化作业的指导，在保障安全的前提下，逐步解除设备的故障预警。

（5）检修评价

状态检修从某种程度上来讲可以提高风力发电机组的可利用率，按照可利用率的定义，状态检修就是要达到风电机组需要检修时才检修，不需要检修时坚决不进行检修，从而延长故障时间间隔和缩短故障修复所需要的时间。

开展状态检修后，可以将开展后风力发电机组的可利用率、损失电量与之前的数据进行详细对比，同时从故障出现间隔和消缺时间方面进行比较，从而评价状态检修的效果。若效果不明显，可以详细分析设备故障监测和诊断系统、设备状态评价和检修策略的正确性、合理性，继续对系统、评价、策略的方法进行改进，不断完善状态检修的各细节，提升机组效益。

3 状态监测开展需要注意的问题

（1）与传统检修方式之间的矛盾

状态检修是预见性的检修，强调在系统进行预警以后才开展检修工作。传统的检修工作主要以故障检修和定期检修相结合的方式进行，强调的是事后检修和带局限性的预见性检修，所以在开展状态检修时，对故障在线监测、诊断、状态评价、检修策略有着很高的要求，其中某一环节出现问题，可能会对机组可利用率的提高起到反作用。

目前针对上述矛盾，可以进行故障检修、定期检修和状态检修相结合的方式进行，在保障效益的同时，可以逐步对状态检修进行验证和完善，当状态检修效果达到一定程度的时候，逐步向状态检修方面进行过渡，这样既能解决保障设备可利用率问题，同时能够保障机组效益最大化。

（2）故障在线监控和诊断系统、状态评价、检修策略的正确性

当前故障在线监控和诊断技术都是基于单部件和静态的分析方法，在机组各种复杂情况下的分析还需要进一步的完善，要实现在线监控和诊断技术能够基于复杂工况、动态变化机组状况下的分析、评价。

检修策略的目的是延长故障间隔时间、减少故障发生和检修时间，所以检修策略是需要对检修过程不断的积累、总结、提炼，形成标准化作业流程，在故障预警发生后，检修人员能够按照系统的提示，迅速做好检修准备和开展检修工作，减少备件、工具、方法等方面的不当而造成的损失。

（3）新旧观念的的转变

故障检修和定期检修相结合的方式作为传统的检修方式，为大家所熟悉。若实现状态检修，可能存在部分人员的不适应，同时状态检修，对数据的分析和判断能力要求较高，所以要做好员工鼓励工作，并加大对员工的技术培训力度，使整体的技能水平得到提高。

4 结语

状态检修在风里发电机组的应用还是处于在探索阶段，根据本文的分析，其前景是巨大的，状态检修的工作更是基于过去和现在的基础上进行，所以发电企业应该着手准备设备安装、调试、试验、运行、检修相关方面的数据准备工作，为将来状态检修工作的开展提供原始数据，同时应该在员工技能提升方面上做准备，以适应状态检修的到来。

【参考文献】

[1]韩彦波.试论风力发电状态检修的应用[J].《黑龙江科技信息》，2015（36）：31-31.

[2]李明，韩学山，杨明，郭志红.电网状态检修概念与理论基层研究[J].《中国电机工程学报》，2011，31（34）：43-52.