摘要：為了實(shí)現(xiàn)各種風(fēng)電傳動(dòng)機(jī)組故障科學(xué)合理的設(shè)計(jì)制定故障維護(hù)管理規(guī)劃，本文主要提出了一種基于系統(tǒng)狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的各種風(fēng)電傳動(dòng)機(jī)組故障維護(hù)相關(guān)技術(shù)課題研究的總體思路。本文介紹了一種包括狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析處理、狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、故障風(fēng)險(xiǎn)診斷、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和系統(tǒng)性能優(yōu)化預(yù)測(cè)的故障預(yù)測(cè)與健康評(píng)估管理的各種風(fēng)機(jī)機(jī)組維護(hù)相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組;狀態(tài)監(jiān)測(cè);維護(hù)技術(shù)

隨著風(fēng)電在我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)中占比不斷提升，如何在提升風(fēng)電機(jī)組發(fā)電能力的同時(shí)，降低運(yùn)行和維護(hù)成本，已成為風(fēng)能能否長(zhǎng)期健康發(fā)展的關(guān)鍵因素。針對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量低于額定值、整機(jī)綜合性能不明確、關(guān)鍵部件異常事件突然發(fā)生等問(wèn)題，本文分析了風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康維護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)，以達(dá)到提升風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的目的。

一、狀態(tài)監(jiān)測(cè)風(fēng)電組發(fā)展現(xiàn)狀

由于風(fēng)電機(jī)組吸收的能量來(lái)源于風(fēng)能，因此輸出功率是跟隨機(jī)組所在位置的風(fēng)能不斷地調(diào)整變化的。風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其效率的評(píng)估是根據(jù)對(duì)應(yīng)的風(fēng)速所包含的風(fēng)能，由于風(fēng)能的隨機(jī)性，每個(gè)時(shí)刻的輸出功率所對(duì)應(yīng)的風(fēng)能能量是變化的。在風(fēng)電場(chǎng)日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，通過(guò)統(tǒng)計(jì)每臺(tái)機(jī)組的月發(fā)電量以衡量機(jī)組的經(jīng)濟(jì)水平，因此需要確定每臺(tái)機(jī)組的額定發(fā)電量，發(fā)電量一般用于評(píng)估中長(zhǎng)期的機(jī)組的發(fā)電性能，但是發(fā)電量是有功功率在時(shí)間尺度的疊加，忽略了疊加過(guò)程中有功功率的波動(dòng)性。

在風(fēng)能條件相同時(shí)，基于發(fā)電量能夠得到不同機(jī)組間準(zhǔn)確的對(duì)比結(jié)果，但是相同的風(fēng)能條件在實(shí)際很難達(dá)到。不同時(shí)間段，風(fēng)能條件是不同的，因此采用發(fā)電量評(píng)估機(jī)組的發(fā)電性能的變化也是不準(zhǔn)確的。因此，構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理，準(zhǔn)確評(píng)估發(fā)電性能的模型是有必要的。

二、發(fā)電組工作路線

（1）數(shù)據(jù)采集與處理

包括某些設(shè)備正常歷史實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和某些設(shè)備正常實(shí)時(shí)歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、傳動(dòng)鏈上的振動(dòng)和空氣動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。某些設(shè)備正常歷史實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集分析重點(diǎn)主要放在某些機(jī)組狀態(tài)變槳傳動(dòng)系統(tǒng)、變頻器、發(fā)電機(jī)以及偏航控制系統(tǒng)等傳動(dòng)設(shè)備的緩慢狀態(tài)變化;某些設(shè)備實(shí)時(shí)歷史運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集分析重點(diǎn)主要放在某些機(jī)組傳動(dòng)設(shè)備狀態(tài)變化速度較快的設(shè)備參數(shù)上面。以上這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總后即可形成完整的設(shè)備狀態(tài)變化監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)采集系統(tǒng)。

（2）狀態(tài)監(jiān)測(cè)

接收到的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析處理后期的數(shù)據(jù)，將設(shè)備特征評(píng)價(jià)值與設(shè)備期望值數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較后在判斷后可以評(píng)價(jià)風(fēng)電設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行健康狀態(tài)，并實(shí)時(shí)輸出健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。為了方便企業(yè)判斷風(fēng)電設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行健康狀態(tài)，確定風(fēng)電設(shè)備本身是否可能存在健康問(wèn)題隱患以及健康故障，并且?guī)椭袛嘟】祮?wèn)題隱患、故障的嚴(yán)重性及程度，需要幫助比較設(shè)備表征當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的主要測(cè)量特征值和與之?dāng)?shù)據(jù)相應(yīng)的設(shè)備期望值測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。因此需要幫助建立設(shè)備狀態(tài)特征評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)模型，使用一些模型可以直接反映一個(gè)風(fēng)電設(shè)備機(jī)組當(dāng)前工作環(huán)境性能的主要特征評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)模型文件來(lái)幫助確定一個(gè)風(fēng)電設(shè)備機(jī)組當(dāng)前的設(shè)備劣化嚴(yán)重程度，從而準(zhǔn)確性地描述一個(gè)風(fēng)電設(shè)備機(jī)組當(dāng)前所處的運(yùn)行狀態(tài)，輸出設(shè)備的劣化嚴(yán)重程度及企業(yè)應(yīng)該及時(shí)采取的設(shè)備維護(hù)管理措施。

（3）故障診斷

故障時(shí)的模式識(shí)別診斷的一個(gè)基本核心重要任務(wù)也就是系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)故障模式識(shí)別，故障時(shí)的模式識(shí)別診斷主要可以分為實(shí)時(shí)系統(tǒng)故障特征提取和系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)故障模式識(shí)別兩個(gè)大部分的方式進(jìn)行診斷工作。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)異常故障時(shí)的模式識(shí)別診斷進(jìn)行識(shí)別分析工作的一個(gè)基本實(shí)質(zhì)重要任務(wù)就是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)故障的基本狀態(tài)信息進(jìn)行系統(tǒng)特征提取數(shù)據(jù)進(jìn)行基本信息提取并對(duì)系統(tǒng)設(shè)備異常故障時(shí)的模式識(shí)別數(shù)據(jù)加以分析進(jìn)行識(shí)別，在對(duì)大型采用風(fēng)電風(fēng)力傳輸鏈的機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)故障基本信息系統(tǒng)特征提取進(jìn)行基本信息提取等在診斷工作基本全部完成后又再同時(shí)開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)故障的模式識(shí)別進(jìn)行診斷分析工作。通過(guò)系統(tǒng)設(shè)備接收機(jī)對(duì)設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)故障運(yùn)行狀態(tài)特征提取后的數(shù)據(jù)，通過(guò)隨機(jī)提取基本完成的系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)故障建模（其中主要包括對(duì)系統(tǒng)設(shè)備風(fēng)電傳動(dòng)鏈的設(shè)備故障發(fā)生機(jī)理提取數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和提取相對(duì)應(yīng)的歷史時(shí)間設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行故障狀態(tài)提取數(shù)據(jù)的反向建模）和系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)故障特征提取等在診斷工作的根本完成基礎(chǔ)上又在同時(shí)采用系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)故障模式識(shí)別的兩種工作方式上又可以同時(shí)進(jìn)行設(shè)備故障時(shí)的模式識(shí)別診斷。

（4）健康評(píng)估

由于利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)處理方法對(duì)于復(fù)雜風(fēng)電設(shè)備機(jī)組具有很強(qiáng)的自動(dòng)處理性和不確定性大的問(wèn)題處理能力，同時(shí)它也擁有強(qiáng)大的概率分析計(jì)算能力?？梢詫?shí)現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備系統(tǒng)故障的縱向聯(lián)合概率分布和對(duì)特征的概率推理分析計(jì)算，從而可以實(shí)現(xiàn)其他風(fēng)電設(shè)備機(jī)組的健康心理狀態(tài)失效評(píng)估，以對(duì)其他風(fēng)電設(shè)備機(jī)組的健康心理狀態(tài)評(píng)估進(jìn)行失效評(píng)價(jià)。

三、發(fā)電性能監(jiān)測(cè)和分析功能

風(fēng)電機(jī)組發(fā)電性能監(jiān)測(cè)功能是評(píng)估不同機(jī)組的發(fā)電性能，在風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電性能監(jiān)測(cè)模型的構(gòu)建中，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的選擇由單一機(jī)組的歷史數(shù)據(jù)調(diào)整為所有機(jī)組正常運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，使同一風(fēng)電場(chǎng)所有機(jī)組的發(fā)電性能評(píng)價(jià)建立在同一尺度上，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)不同機(jī)組在同一時(shí)間內(nèi)的水平發(fā)電性能比較。如果單個(gè)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電指數(shù)在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)處于排名的后10%，應(yīng)進(jìn)行發(fā)電指數(shù)的異常性能分析，對(duì)于發(fā)電潛力指數(shù)，有必要關(guān)注那些始終處于發(fā)電潛力指數(shù)前列的設(shè)備，并分析發(fā)電潛力始終較高的原因，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的提高。

在風(fēng)電場(chǎng)層面對(duì)發(fā)電性能進(jìn)行并列比較，能夠?qū)L(fēng)速隨機(jī)性變化造成的發(fā)電指數(shù)的下降弱化，便于識(shí)別表現(xiàn)不佳的機(jī)組。發(fā)電潛力指數(shù)明確了需要改進(jìn)的機(jī)組，通過(guò)分析機(jī)組的高發(fā)電潛力區(qū)間，確定機(jī)組的優(yōu)化方向。結(jié)合風(fēng)輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)的基準(zhǔn)區(qū)間，分析機(jī)組高發(fā)電潛力的原因。

四、結(jié)論

隨著風(fēng)電運(yùn)營(yíng)精細(xì)化程度的加深，提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量和降低運(yùn)行維護(hù)的成本是引導(dǎo)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素，在接下來(lái)的工作中需要結(jié)合設(shè)備目前的性能，從改善設(shè)備性能的角度提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量。

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[2]李精家，戴啟波，張慶運(yùn)，王彥龍. 基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的風(fēng)電機(jī)組維護(hù)技術(shù)探討[C]//風(fēng)能產(chǎn)業(yè)（2017年11月）.，2017：78-81.

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單位名稱：重慶海裝風(fēng)電工程技術(shù)有限公司 ? 省市：重慶市梁平區(qū) ?郵編：405200 ?姓名：劉宇 ?出生年月：1992年9月27日 ?性別：男 ?民族：漢族籍貫：重慶市梁平區(qū) ?學(xué)歷：本科 ?職稱：助理工程師 ?工作方向：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)