基于时间延迟理论的风电机组不定期检修策略分析

尔德木图

摘  要：我国发电技术随着国民经济的发展不断进步，风电机组在生活中的运用也越来越广泛。风电机组在使用过程中不可避免会出现一些故障，机组一旦出现故障，就会直接导致其无法正常运作，直接影响到居民及企业的正常用电，造成生活不便和经济损失。为了避免风电机组发生故障造成不良后果，就应该对风电机组不定期进行日常检修，但目前我国检修技术还不足以支撑风电设备的检修，需要借助国外的先进理论。基于此，本文就时间延迟理论对风电机组的不定期检修策略进行分析。

关键词：风电机组;不定期维修;维修策略

前言：目前我国对于风电机组采取的维修方式为事后维修、预防维修、计划维修以及状态维修相结合的方式。对于风电机组的检修无论何时检修、采取怎样的检修手段，都要保障数据记录的真实性，在风电机组的维修过程中与实践延迟理论进行融合，找到机组部件潜在型故障到功能型故障的规律并建模，建立起时间延迟维修模型，并以模型为基础选择相关维修策略。

1时间延迟维修

随着国家环保的理念日益增强，风能由于环保、可再生的特质受到越来越多的关注，风电机组的安装量也逐年递增，但是风能存在随机性和不稳定性，若运行环境恶劣就会导致风机各部件的故障过多，存在维修费用昂贵、维修时间过长等问题。为此使用时间延迟检修就可以对风电机组有针对性地进行维修，使其维修效率大大提高的同时避免资源浪费。

1.1状态检修与P-F间隔

风电机组的检修时在设备还在运行状态时对其进行预防性检修，多数设备故障都不是突然发生，设备在其功能丧失之前都会有潜在的问题预兆。我们将设备具有潜在故障到真正存在功能性故障的过程所用的时长称作P-F间隔，如图1。

对于风电机组部件的P-F间隔，在间隔内对于还未损坏部件进行提前更换，将风电机组的故障率减至最低，大大减少故障带来的经济损失。但在实际应用中，P-F间隔很难准确获得，目前获得P-F间隔的方式是由工程师凭经验判断，容易造成P-F间隔判断不准确，会导致对设备维修不足或是维修过剩的情况。因此我国急需一种根据设备历史运行数据，对风电机组的P-F间隔进行数学建模的准确量化的分析方法[1]。

1.2 DTMM

时间延迟检修是一种综合考虑设备故障损失、运行风险和维修成本的维修模型。在模型规划中，设备从投入到产生潜在故障的时间间隔为u，u为随机变量，密度函数为g（u），经过一段延迟时间为s，s也是一种变量，密度函数为h（s）。如下图，若是在红色区域进行检测排查，是不能检测出潜在故障，或潜在故障已经转变成为功能性故障，所以想要判断检测周期是否合理，就是要看延迟时间是否能被充分利用，促使工作人员在绿色区域内对风电机组部件进行检修，进行预防性更换。

经分析，在DTMM中，风电机组部件在时刻t前没有发生功能故障可分为两种情况：第一种情况是在t时刻前没有发生潜在故障;第二种情况中虽然风机部件在t时刻前发生潜在故障，但并没有演变成功能故障。则部件可靠度R（t）表达式为

R（t）=

在上述公式中，等号右边第一项为情况一发生的概率，等号右边第二项为情况2发生的概率。

1.3参数估计

我们在这里采用极大似然法（MLE）对DTMM进行参数估计。与传统的方法不同，在假定DTMM中，g（u）和h（s）这两个变量分布类型的前提下，对DTMM进行参数估计所需要的似然函数，不能通过把现有数据带入到密度函数中直接得到。因为风电机组进行参数估计的现有数据是一段时间内部件在维修人员管理下所发生的实际事件的记录，似然函数只能由表征产生的这些数据的特定情形的似然概率得到，而这些特定情形需根据参数估计需求人为构造，即整个过程是一种基于运维日志和情形构造的极大似然估计过程[2]。

2风电机组维修相关性

2.1经济相关性

经济相关性可分为经济正相关性及经济负相关性。經济正相关性是指若干部件进行统一维修要比单独对每个部件进行维修要节省更多的费用。各种设备的生产一般通过流程作业的方式，如果对需要维修的设备进行分组检修，很大程度上能提高设备的可用度，不仅减少了因停机造成的经济损失，也大大降低了维修费用。而经济负相关性指的是将维修人员的安全及产品质量都考虑进去，多个维修部件一起维修要比单个部件维修费用更多。

2.2结构相关性

风电机组的结构一般都具有相关性，若一个部件出现故障需要进行维修，其他部件也必须进行维修。风电机组的结构相关性不是说设备各个部件之间的故障事相关的，而是指风电机组的部件维修之间具有关联性。

2.3随机相关性

随机相关性指的是在一个风电机组系统内各个部件的劣化过程都会对彼此产生一定的影响，使一个设备间的不同零件或是不同设备上的同一零件所产生的故障都会相互进行作用。任何一个部件的状态都会对其他部件状态产生影响，因此将不同部件集中一起进行维修，能够达到维修效率的最大化，对维修费用尽可能做出节省，使零部件的使用寿命能有效延长。

3风电机组检修策略

3.1事后维修

事后维修是风电机组最合适的维修方式，在设备发生故障导致停工时对设备进行紧急修复，用最快的时间使设备可以继续运行。这种维修方式费用较低，可以有效降低维修成本，但是会造成设备在维修期间无法正常工作，造成更大的经济损失

3.2预防维修

在故障发生之前，设备可以运行的情况下对设备进行检修就叫做预防维修。由于设备没有损坏，所以只需要定期对设备进行保养和检查，实时掌握设备的运行状态，保障在设备发生故障停止运行前有时间采取方法补救，尽力排除设备发生故障停止运行的风险，在设备工作完成后对设备进行故障排查，避免因设备停运造成的经济损失。预防维修的手段被广泛运用，有效降低了维修费用。但是过多的预防性维修直接导致设备生产效率低，所以平衡预防维修与生产效率之间的矛盾也是必须考虑的一环[3]。

3.3计划维修

在对设备进行充分了解的基础上，不考虑设备是否处于运行状态，根据一定的时间间隔或根据设备工作时长对其进行计划检修，使用计划检修有一个前提条件就是设备有明显的损耗期，导致设备出现故障的几率大大增加，大部分设备的部件都无法使用到预期时长。使用计划维修的检修方式，能够对设备故障及时有效的进行改进，避免了重复性工作反复进行。

3.4状态维修

很多设备发生故障都不是突然发生，而是有一定的时间曲线。所以工作人员也要采取状态检修的维修方式。在设备工作的状态进行设备检修，应结合技术设备来保障人员安全和维修任务的完成。使用检测技术对设备进行检测、诊断，结合设备的运行状态进行预防维修。在检测过程中一旦发现了符合故障损耗的特征就要及时上报。对设备进行状态检修要结合设备的周期性评估，这也是对风电机组进行维修的必然发展方式。

对设备部件相应的状态应采取针对性的计划检修方式。风电机组的部件发生故障后要使用事后维修的维修方式，但事后维修的修理手段容易产生修理不足的问题;相反，由于计划检修的修理手段是在设备运行状态下对设备进行检修，所以会造成维修过剩的情况。这两种维修方式都无法再最大程度上发挥经济效益。

结束语：总而言之，我国目前对于风电机组的检修手段还有很多可以发展的空间，目前掌握的部件检修手段多数是针对部件进行系统优化。在部件相关性上有更科学合理的决策，大幅度节省了维修费用。检修人员要积累实践经验，多进行学习和提升，才能更好的做好风电机组的检修工作，创造更多的经济效益。

参考文献：

[1]刘恩仁，魏梦瑶，王建东.基于时间序列分段的风电机组调节速率估计[J].科学技术与工程，2021，21（27）：11609-11614.

[2]刘坤杰，刘贵平，刘敏.风电机组检修安全技术交底标准化建模实践[J].水电能源科学，2019，37（11）：170-172.

[3]符杨，李学武，黄玲玲.基于时间延迟理论的海上风电机组不定期检修策略[J].电力系统自动化，2020，40（15）：133-140.