風力發電設備管理技術應用

　　摘要：對于一個風電場來說，管理工作的重點之一就是做好設備管理，因此，現場設備的管理工作一直是倍受風力發電企業關注的重點問題。

        如何保證其設備投運率、如何在夏冬溫差極大的工況下得到良好的設備運行數據等等問題，zui終都歸納到了如何做好現場設備管理工作中。如果把常規火電的設備管理方式運用在風力發電中，會出現哪些矛盾，下面我們將對這些問題進行探討。
　　
　　一、風電場設備管理的弊端
　　
　　按照國內標準風電場的裝機規模來說，一般為200MW，按照單機1.5MW的主流風機來計算，僅風力發電機組就有134臺，另外還有其配套的134臺箱式變壓器以及用于傳輸電能的架空線路等設備，設備數量很龐大。根據風力發電機組安全規范要求，風力發電機組排列的要求為，橫向間距為9D，縱向間距為4.5D(D指風力發電機組葉輪直徑)，按此計算，一個200MW的風電場占地面積為40平方公里。風電場一般情況下地屬戈壁、山間、草原等人煙、常年伴有5級至8級大風氣候的區域。由于以上原因，造成風電場的設備管理存在以下的弊端：
　　
　　(一)設備基數大，造成對設備進行例行的巡視、檢查的周期長，且工作面多，按照2人/組進行巡視，4小時/次，來計算，全場134臺風力發電機組巡視一次需要10人，14天完成。加上巡視箱式變壓器、輸電線路、配電設備等，風電場全場設備巡檢一次需要45天左右的時間。另外還要考慮到大風、沙塵等不適合設備巡視的時間，這就造成了全場設備巡檢不能按照電氣設備的規范進行巡視，導致設備故障率的升高。
　　
　　(二)風電場地域遼闊，設備故障的機動性比較高，設備間的距離較長，這就導致對于故障的響應時間會增大。另外，風電場大部分工作需要登高作業，作業時間會增加，且工作強度大，會出現疲勞作業的現象。
　　
　　(三)風力發電機組屬于自動化程度較高的機組，控制回路中有很多變頻器、PLC等精密儀器，由于風電場地域和環境的特殊性，大風、沙塵會造成精密儀器故障頻發，維護量和檢修成本增大。
　　
　　(四)由于風力發電機組中存在大量的集成化元器件以及模塊，且控制回路中存在6V、12V、24V、48V、60V等不同電壓等級，元器件的故障率高，且修復率極低，所以需要大量的備品備件庫存，而且備件范圍很廣，泵、電機、風扇、模塊、開關等等。這就造成了風電場由于備件庫存的問題，大量資金投入。
　　
　　(五)由于國內風機設備廠家核心技術的匱乏、低價競標而導致設備組件質量下降、為追求高的單機容量而忽略了設備的可靠性驗證、只注重實驗室數據而未考慮現場實際情況等因素設備在設計結構上、配置上存在一定的問題，導致在現場實際運行數據偏差較大。出現夏季高溫限功率運行、冬季低溫禁止啟動等現象。
　　
　　二、風電場設備管理工作的關鍵點
　　
　　轉變觀念，根據風電場設備管理中存在的弊端，對癥下藥，創新出一套適合風電場設備管理的體系，在做好安全穩定運維的條件下，達到開源節流、降本增效的目的。
　　
　　(一)根據主要設備的維護手冊，制定出適合于風電場設備管理的運維規程。
　　
　　一)根據風電場檢修隊伍的水平以及風力發電機組主要設備的故障周期制定出性價比較高的巡視周期，如設備巡檢周期、設備定期維護周期、以及根據溫度變化情況而制定的專項檢查、整治周期等等。
　　
　　二)根據主要設備的維護周期，重新定制巡檢、定檢、整治工作項目，因地制宜的開展工作，這樣就可以達到事倍功半的效果。
　　
　　三)在進行巡檢、定檢以及整治工作時，嚴格按照閉環管理的要求，做到有記錄、有圖像、有結果、有反饋，務必每一項工作按照要求完成。另外，工作流程化后，工作效率也會提高。
　　
　　(二)加強設備運行時的監控管理，做到運檢一體化。
　　
　　一)在設備運行的過程中，對運行數據進行記錄和分析，將被動檢修逐漸轉變為主動檢修，在萌芽狀態消除故障。例如從發電機軸承溫度的溫升可以分析出該軸承的潤滑情況;從變槳系統的扭矩值可以分析出變槳軸承的潤滑以及變槳電機的運行情況等等。
　　
　　二)運行人員遠程對風力發電機組進行熟練的操作，對一些故障誤報、數據錯誤引起的故障、系統的檢測能進行及時的處理，避免由于小問題而造成投運率降低，發電量的損失。
　　
　　(三)創新備品備件的管理模式，爭取以zui小的庫存來完成更高的設備投運率。
　　
　　一)嚴格把關設備所更換的備品備件，防止殘次品、山寨產品的使用，并根據設備的運行情況，對部分備件進行優化，用質量好、性能佳的產品來替代。
　　
　　二)與當地專業的備件供應商簽訂備件供貨協議，充分利用商家的一切便利條件完成風電場低庫存、率的目標。
　　
　　三)構建*的技術服務、大型施工服務、大型備件的供貨鏈，在出現能力范圍以外的情況時，可以在zui短的時間內解決問題。
　　
　　四)與周邊同類機型的風電場信息互動，聯合與備件供應商簽訂備件供貨協議，這樣有助于充實該商家庫存品種以及庫存量，另外備件的價格會因數量的增加而更加的優惠。
　　
　　三、注重新技術、新設備的學習和應用
　　
　　風力發電設備在國內技術不成熟，在結構設計上、技術的應用上存在短板，而新技術、新設備每年層
　　
　　出不窮，解決了很多的問題。學習、探索、應用新技術、新設備，敢于創新，是未來設備管理中的一項重要工作。
　　
　　(一)液態氮氣冷卻在風力發電機組中的應用。由于風電場夏季溫度的升高，發電機、齒輪箱等轉動設備的運行溫度超出正常運行范圍，空冷、水冷的冷卻效果不能滿足設備的需求，導致風力發電機組限功率運行，甚至故障停機。液態氮氣冷卻方式在2013年北京風能問世，利用其冷卻的快速性、低溫性解決設備以及機艙溫度的高溫現象。
　　
　　(二)振動、電池在線檢測系統的應用。由于風力發電機組自帶的振動檢測、電池檢測系統不完善，導致由于發電機軸承振動大、電池充放電不均勻的問題凸顯，為了在現象惡化前改善或者在故障發生前提前預*行檢修，獨立的在線監控系統研發成功，對各個子系統的監控數據更加全面，從而能及早對該設備的健康狀態做出鑒定，從而避免設備由于長期帶病運行而加速老化。
　　
　　(三)超級電容在風力發電機組中的廣泛應用。超級電容由于其體積小、充放電迅速、電壓穩定、故障率低、使用壽命長等特點，在風力發電機組中已逐漸代替鉛酸蓄電池，廣泛的應用在風機變槳系統供電、控制系統備用電等方面。
　　
　　(四)齒輪油現場濾油裝置。風力發電機組中的齒輪箱由于運行工況惡劣，導致其潤滑冷卻介質齒輪油油質變質、變色、含水量增大等問題出現，利用一臺風電機組換油機、高粘度油品濾油機以及一些附屬設備構建的現場濾油裝置，對于齒輪油含水量超標，乳化、含金屬顆粒含量超標的現象，有所改善，同時也增長了齒輪油的使用周期，節省了一部分檢修成本。
　　
　　(五)雙變頻器系統的使用。隨著風力發電機組單機容量的不斷增加，3MW、5MW機組的試運行、10MW概念機的問世，風力發電機組變大變高已經成為趨勢，但故障率高也是一個不能回避的問題，主要是變頻系統，更是故障的重災區，由此雙變頻系統的配置首先在3MW機型中出現，在出現變頻器故障時，可單獨隔離出一套變頻系統，使用單變頻系統運行，可以適當減少故障帶來的損失。
　　
　　結語
　　
　　風電場的設備管理工作還需要我們不斷的探索和實踐，傳統的常規火電模式的管理在風電場的實行會造成大量人力、財力的浪費。創新出一種*的設備管理模式，在運檢之間找到平衡點，使其在zui大產出的情況下，能得到更好的保養，還需要現場設備管理工作的扎實開展，從而積累經驗，取其精華去其糟粕，創立新的管理標準。