孫海濤

（青島華豐偉業(yè)電力科技工程有限公司）

0 引言

在過去，風(fēng)電設(shè)備運行維護通常是事后開展，在風(fēng)電設(shè)備運行故障或事故發(fā)生后，依靠現(xiàn)場工作人員排查故障，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)維修計劃與設(shè)備運行狀態(tài)不匹配，這種事后維護方法無法有效應(yīng)對風(fēng)電設(shè)備故障情況。目前，我國部分風(fēng)電企業(yè)采用了風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護方案，在很大程度上解決了過去風(fēng)電設(shè)備維護存在的滯后性弊端。風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護工程項目主要是安裝風(fēng)塔、開發(fā)系統(tǒng)軟件、實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，這樣能在風(fēng)電設(shè)備運行中檢測故障問題，實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備故障的早期預(yù)報，對故障部位、嚴(yán)重程度、系統(tǒng)影響情況進行分析判斷，從而掌握最佳維護時機。但目前風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護工程項目績效評價在行業(yè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各大企業(yè)也在不斷摸索，如何保證預(yù)防性維護工程績效評價的有效性成為了各大風(fēng)電企業(yè)重點考慮的問題。本文對此提出一種績效評價方案，為該類工程績效評價提供一定參考。

1 風(fēng)電設(shè)備運行預(yù)防性維護工程相關(guān)概述

風(fēng)電設(shè)備運行預(yù)防性維護工程（后續(xù)簡稱“預(yù)防性維護工程”）建設(shè)十分復(fù)雜，其中包含了多個項目目標(biāo)，并且不同目標(biāo)的權(quán)重也存在一定的差異［1］。良好的預(yù)防性維護工程對保證風(fēng)電設(shè)備良好運行有著重要意義，有助于推動風(fēng)電企業(yè)長足發(fā)展。因此，開展預(yù)防性維護工程要注重長遠效益，預(yù)防性維護工程主要包括安裝測風(fēng)塔以及軟件開發(fā)與使用。軟件系統(tǒng)包括風(fēng)電設(shè)備運行狀態(tài)分析，借助計算機技術(shù)輔助管理風(fēng)電設(shè)備運行，預(yù)防性維護工程中的監(jiān)測系統(tǒng)可以分析風(fēng)電設(shè)備運行狀態(tài)，從而對風(fēng)電設(shè)備運行情況和故障進行在線評估，更好地開展風(fēng)電設(shè)備后期預(yù)防性維護工作。

2 風(fēng)電設(shè)備運行預(yù)防性維護工程建設(shè)

2.1 測風(fēng)塔

測風(fēng)塔可以實時顯示氣象信息，包括溫濕度、氣壓、指定高度的風(fēng)速與風(fēng)向，使工作人員實時掌握氣象信息，并對氣象信息變化情況進行分析，得出報表。

2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包含了服務(wù)器、交換機、防火墻、信息備份系統(tǒng)、顯示器、同步器以及測風(fēng)塔。服務(wù)器負(fù)責(zé)系統(tǒng)運行以及信息存儲，客戶端借助網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器。通過風(fēng)電設(shè)備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)可以快速掌握風(fēng)電設(shè)備的運行狀態(tài)，區(qū)域中心大屏幕可以實時顯示數(shù)據(jù)信息并對其進行控制。系統(tǒng)可以通過圖表形式呈現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備信息，包括風(fēng)場名稱、風(fēng)機型號、風(fēng)機數(shù)量、參考風(fēng)速、額定功率、輸出功率、風(fēng)機故障情況、故障風(fēng)機數(shù)量、設(shè)備狀態(tài)等。其主要顯示功能有：

（1）單個風(fēng)電場信息查詢。包括風(fēng)電場名稱、測風(fēng)塔檢測的風(fēng)速與方向、設(shè)備運行功能、運行機組與停運機組數(shù)量、容量系數(shù)、變電站容量。風(fēng)電場設(shè)置報警指示燈，可以根據(jù)測風(fēng)塔采集的溫濕度、壓力、風(fēng)向、電壓、頻率等信息變化情況報警。

（2）查詢風(fēng)電場運行情況?？梢燥@示風(fēng)機運行數(shù)量、停機數(shù)量、通訊中斷風(fēng)機數(shù)量以及一個月內(nèi)事件。

（3）列表顯示。采用列表的形式呈現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備運行數(shù)據(jù)信息，包括風(fēng)機容量、風(fēng)機狀態(tài)、機艙風(fēng)速等。

（4）地圖顯示。采用地圖顯示形式呈現(xiàn)風(fēng)機大概位置，實時更新風(fēng)機運行功率、風(fēng)速等數(shù)據(jù)信息，并以風(fēng)險程度由高到低（紅、黃、藍）三種顏色表明風(fēng)機運行狀態(tài)。

（5）風(fēng)機運行查詢?？梢栽敿?xì)呈現(xiàn)風(fēng)機運行數(shù)據(jù)信息，結(jié)合風(fēng)機機艙內(nèi)部圖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳感器呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備名稱、風(fēng)機型號、運行狀態(tài)等。

（6）實時監(jiān)控數(shù)據(jù)。操作中用戶可以在響應(yīng)的風(fēng)機信息頁面查看設(shè)備運行情況。

（7）實時繪圖。系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息實時繪制可視圖。

（8）風(fēng)機控制?？梢赃h程對風(fēng)機下達控制命令，如啟閉機、復(fù)位等。

2.3 生產(chǎn)運行分析系統(tǒng)

如圖所示，該系統(tǒng)可以對以往采集的歷史數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合風(fēng)電場運行指標(biāo)和工程管理指標(biāo)，掌握信息變化態(tài)勢，找出實時采集數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值之間的差異。生產(chǎn)運行分析系統(tǒng)功能有：

（1）統(tǒng)計分析發(fā)電量?？梢詮膯闻_風(fēng)機或單個風(fēng)電場來分析發(fā)電量，也可以根據(jù)時間來分析風(fēng)機的發(fā)電量，除了分析發(fā)電量還可以分析電路損耗、容量系數(shù)、用電趨勢等。

（2）統(tǒng)計分析風(fēng)速。采集發(fā)電量以及風(fēng)速信息，分析二者之間的對應(yīng)關(guān)系，找出風(fēng)電場風(fēng)速變化周期規(guī)律，從而更好地安排風(fēng)電場資源。

（3）生成風(fēng)機功率曲線。對風(fēng)機功率曲線進行分析，主要包括同時間段不同風(fēng)機、不同時間段同一風(fēng)機及不同風(fēng)機與標(biāo)準(zhǔn)功率的關(guān)系，同時可以根據(jù)氣象數(shù)據(jù)信息修正風(fēng)機功率曲線。

（4）風(fēng)機停機時間。根據(jù)不同時間段或不同風(fēng)速段，對風(fēng)機停機時間、類型進行統(tǒng)計，分析在不同時間、不同風(fēng)況下的風(fēng)機運行穩(wěn)定性?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)信息，查詢在風(fēng)速較大的情況下哪些風(fēng)機頻繁停機。

（5）分析統(tǒng)計可利用率。統(tǒng)計風(fēng)電設(shè)備故障時長、正常運行時長、檢修時間、通信中段時間等。結(jié)合統(tǒng)計的時間參數(shù)即可計算風(fēng)機可利用率。

（6）故障分析。不同風(fēng)速段停機故障時間、故障次數(shù)和故障原因可以用于查詢風(fēng)電設(shè)備的隱含信息。根據(jù)某一個時間段分析風(fēng)機故障損失電量情況，找出影響發(fā)電的因素。

（7）風(fēng)機故障信息統(tǒng)計。風(fēng)機故障統(tǒng)計主要包括風(fēng)機故障頻率、故障類型、故障時間等，統(tǒng)計單臺風(fēng)機歷史故障以及同一類型故障發(fā)生時的參數(shù)。

（8）風(fēng)機運行故障參數(shù)診斷。統(tǒng)計在指定條件下風(fēng)機故障運行10min內(nèi)的數(shù)據(jù)變化情況［2］，以便了解風(fēng)機運行故障參數(shù)。

圖 系統(tǒng)軟件整體架構(gòu)

3 績效評價體系構(gòu)建

3.1 評價體系構(gòu)建原則

（1）科學(xué)性

預(yù)防性維護工程項目評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護工程的特點而建立，將指標(biāo)與實際運行情況相結(jié)合，彰顯評價體系的實用性，整個評價指標(biāo)應(yīng)能對預(yù)防性維護工程展開客觀描述。

（2）通用可比性

第一，對同一天同一風(fēng)電設(shè)備的不同時間點參數(shù)進行對比，確保評價指標(biāo)的通用可比性，相關(guān)系數(shù)參數(shù)保持一致，在保持指標(biāo)參照值不變的情況下，對風(fēng)電設(shè)備運行數(shù)據(jù)信息展開對比分析。第二，查找風(fēng)電設(shè)備運行的共同點，根據(jù)共同點數(shù)據(jù)完善評價指標(biāo)體系，相同性質(zhì)對比指標(biāo)獲取更加容易，同時也更易于用于對比分析。

（3）實用性

評價指標(biāo)的選取應(yīng)通俗易懂、言簡意賅，將復(fù)雜信息數(shù)據(jù)簡單呈現(xiàn)。評價指標(biāo)獲取簡單，確保評價工作順利進行，無論是采用定量指標(biāo)還是定向指標(biāo)，都應(yīng)保證數(shù)據(jù)獲取更加便捷、迅速?？冃гu價指標(biāo)的計算方法、評價規(guī)則應(yīng)保證規(guī)范化，包括規(guī)范化操作方法、規(guī)范化計算標(biāo)準(zhǔn)［3］。

（4）系統(tǒng)性

通過橫向關(guān)聯(lián)來反映不同指標(biāo)制約關(guān)系，通過縱向關(guān)聯(lián)反映不同指標(biāo)包含度。明確既定相同層次指標(biāo)內(nèi)容，確保分界清楚，保障績效評價指標(biāo)的系統(tǒng)性。

3.2 績效評價體系的構(gòu)建

結(jié)合風(fēng)電企業(yè)發(fā)展特性，績效評價指標(biāo)體系構(gòu)建應(yīng)從以下幾點出發(fā)： （1）選擇適合風(fēng)電場運行狀態(tài)的績效評價指標(biāo)，預(yù)留改進空間，以便后續(xù)改進，不斷提升績效評價系統(tǒng)的實用性。 （2）采用通用的評估架構(gòu)，便于本企業(yè)與行業(yè)其他企業(yè)對比。 （3）結(jié)合績效評價結(jié)果改善經(jīng)營管理模式。 （4）對比分析績效參數(shù)。結(jié)合工程項目績效評價理論，結(jié)合目前風(fēng)電企業(yè)開展預(yù)防性維護工程特點以及績效評價體系，從生產(chǎn)運維、設(shè)備可靠性、資源配置、經(jīng)濟效益四個方面展開評價。

3.2.1 生產(chǎn)運維水平評價

生產(chǎn)運維水平評價主要的評價對象包括維護時間、維護費用、故障修復(fù)率等內(nèi)容［4］。 （1）例行運維時間。例行運維時間是指每臺風(fēng)電設(shè)備每年的例行運維時間，包括單臺設(shè)備的歷年運維時間、風(fēng)電機組歷年運維時間。 （2）部件更換時間。根據(jù)計算相關(guān)零部件歷年平均更換時間和頻率，提前準(zhǔn)備零部件，一旦出現(xiàn)零部件故障，需在48h內(nèi)完成更換工作。（3）平均修復(fù)時間。通過運行周期內(nèi)設(shè)備總停機時間以及風(fēng)電機組數(shù)量得出平均維護時間。 （4）度電運行維護費降低率。通過周期內(nèi)運行維護成本降低額度以及周期發(fā)電量得出度電運行維護費降低率。（5）可利用數(shù)量增長率。結(jié)合風(fēng)機在線運行情況，通常可利用率指標(biāo)達95%以上即合格，采用預(yù)防性維護工程可以將其可利用率提升到90%［5］。

3.2.2 設(shè)備可靠性評價

（1）發(fā)電量評價?？梢詰{借期望上網(wǎng)用電量與實際上網(wǎng)用電量之間的差異進行評價。結(jié)合當(dāng)年監(jiān)測的風(fēng)能數(shù)據(jù)、數(shù)字地圖、風(fēng)機功率曲線、風(fēng)機布置方案等得出每年風(fēng)電場上網(wǎng)電量。考慮設(shè)備運行的綜合折減系數(shù)，估算風(fēng)電場上網(wǎng)電量。

（2）上網(wǎng)電量。該數(shù)據(jù)指標(biāo)是指在某個運行周期內(nèi)風(fēng)電場為電網(wǎng)傳送的電能。

（3）損失發(fā)電量降低率。由于風(fēng)速會直接影響風(fēng)電設(shè)備停機時間，可以根據(jù)影響發(fā)電量大小得出發(fā)電量損失。同時，由于預(yù)防性維護工程項目績效評價需要有計算機管理系統(tǒng)進行輔助管理，應(yīng)重點考慮應(yīng)用網(wǎng)設(shè)備是否可以讓風(fēng)電設(shè)備可靠運行，這也是績效評價的重要指標(biāo)。

3.2.3 資源配置利用評價

（1）備品備件庫存水平。預(yù)防性維護工程的應(yīng)用，讓風(fēng)電企業(yè)可以有計劃、有準(zhǔn)備開展風(fēng)電設(shè)備運維工作，極大地改善了過去風(fēng)電設(shè)備運維時配件的盲目選擇情況，降低了風(fēng)電企業(yè)備件庫存壓力［6］。

（2）人員配置水平。通過風(fēng)電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)、運行分析系統(tǒng)判定風(fēng)電設(shè)備故障情況，有效減少了人力資源投入和運維工作強度，可以有效降低重大故障發(fā)生率，避免發(fā)生大量檢修人員搶修的情況，實現(xiàn)了人員的優(yōu)化配置。

（3）資源優(yōu)化配置。預(yù)防性維護工程項目績效評價系統(tǒng)可以有效整合現(xiàn)有資源和原有資源，將其統(tǒng)一納入到數(shù)據(jù)庫中以供分析和查詢，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。

3.2.4 經(jīng)濟效益評價

（1）凈現(xiàn)值。在預(yù)防性維護工程項目投入使用時，結(jié)合行業(yè)平均折現(xiàn)率及其相關(guān)折現(xiàn)率，得出不同年份凈現(xiàn)值。

（2）內(nèi)部收益率。內(nèi)部收益率是在預(yù)防性維護工程運行中，計算凈現(xiàn)值為零時的折現(xiàn)率。內(nèi)部收益率是預(yù)防性維護工程績效評價中的相對評價指標(biāo)。

3.3 績效評價方法選取

績效評價方法有很多，包括簡單加權(quán)和法、層次分析法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊評價法。在評價方法選取中，模糊評價法可以同時用于主觀指標(biāo)評價和客觀指標(biāo)評價，由于其具有模糊性特點，因此數(shù)據(jù)選取范圍大、應(yīng)用性廣，特別是在評價主觀指標(biāo)時，可以確保評價指標(biāo)的科學(xué)性。考慮到風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護工程是一個多目標(biāo)的決策，采用模糊評價法可以對預(yù)防性維護工程多個數(shù)據(jù)維度展開綜合模糊評價，從而得出相對科學(xué)客觀的結(jié)論。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過介紹風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護工程項目績效評價的指標(biāo)與方法，分析了預(yù)防性維護工程績效評價的設(shè)計理念，可以看到預(yù)防性維護工程在風(fēng)電設(shè)備運維工作中的優(yōu)越性。未來，風(fēng)電設(shè)備預(yù)防性維護工程還會進一步發(fā)展，為了更好地保障風(fēng)電設(shè)備運行，加強對預(yù)防性維護工程的績效評價有著重要意義。