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监测诊断技术促进风电场运维管理

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张晨王御霖王鲁滨

[导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，当前我国的能源问题已经成为社会关注的重点问题之一。

        (鲁能新能源(集团)有限公司新疆分公司)
        摘要：随着我国经济的快速发展，当前我国的能源问题已经成为社会关注的重点问题之一。因此我国在能源开发过程中逐渐地向二次能源、清洁能源进行研发，风力发电机组是我国能源开发中的重点项目之一。在风电发电机组运维管理过程中，企业需要进一步的提高风电厂的运维管理能力，才可以降低风电发电机组的故障时间，提高风电场的运行效率和经济效益。本文中主要分析了监测诊断技术对风电厂的运维管理作用，文中首先对风电场的基本的运维管理内容进行分析。最后结合实际情况，对监测诊断技术在风电场运维管理中的应用过程进行阐述，来为我国风电场的运维管理工作提供一些参考意见。
        关键词：监测诊断；风电场；运维管理；具体应用
        引言
        我国风电场在建设的过程中，投资最大的部分便是初始投资，目前我国国产成熟风电机组机型的价格通常在3500元至4200元/KW，风电机组的成本在运行后的一段时间内，企业需要通过对风电机组的耗材、配件、运行维护、定期检查、技术改造等方面进行投资，这样才可以更好地降低风电机组全寿命周期的成本。因此通过在风电场中通过监测诊断技术，提高风电场的运维管理水平，进一步的提高风电场运行过程中的经济效益。
        一、风电场基本的运维管理内容
        （1）风电场运维管理中的人员配置
        我国风电场运维管理人员的基本配置，可以参考利用1.5MW的风机建设一个标准的50MW的风电场进行推算，通常使用1.5MW建设标准化的50MW的风电场需要运行机组33台。风电企业还需要在风电场配备4名常驻运行维护管理人员，运行维护管理人员在上班途中需要进行2-2制的两班倒。通常情况下，风电企业需要在风电场配备一名项目经理、三名工程师兼运行维护管理人员和一名技术性专工，才可以将50MW风电场内部的管理人员配备齐全。
        （2）风电场运维管理中的运维内容
        风电场运维管理中的运维内容主要包括以下4点：第一点，风电场内部运维人员在对风机开展巡检和维护的过程中，需要改变早期运维管理过程中的粗放运维管理模式，运维人员通过精细化的管理便可以将风机设备运行过程中的风速、发电量和风向等相应关键参数进行动态监测；第2点，风电场内部运维人员在对风机开展巡检和维护的过程中，需要对风机的机组振动频率、风机工作温度、分机内部油品状态等相关因素进行动态数据监测，同时运维人员还需要根据风机机组运行过程中的警报信息，对机组运行过程中产生的问题，采取针对性的对策或是启动应急预案进行运维检修，来保障风机设备的正常运行；第3点，在风电场运维管理的过程中，运维管理人员需要在风电运维管理中使用监测诊断技术，通过监测诊断技术可以对风机设备运行过程中的运行状态进行实时检测，及时的发现风机设备运行过程中出现的相应问题，从而改善风机设备的运行效果和企业的经济效益。
        二、监测诊断技术在风电场运维管理中的应用过程
        （1）风电场运维管理中监测方式及其作用
        随着我们目前物联网技术和测控技术的快速发展，当前在我国的风电设备状态监测中，我国越来越多的风机生产厂商和风机管理企业对分机运行过程中的核心参数给予了足够的重视，当前我国风机在运行过程中可以将塔架震动频率、齿轮箱振动频率、发动机振动频率等相应的状态量进行采集，如果在监测的过程中发现频率超过风机运行过程中的正常数据，那么监测设备便会启动报警装置，甚至还会直接将风机设备进行连锁停机，有效地提高在运行过程中的安全性能。风电场在购买风机设备的过程中，如果购买中的风机设备没有安装相应的参数监测系统，那么风电场需要在后期使用的过程中，通过技术改造给风机设备安装参数监测系统或者是让管理人员定期的携带便携式检测仪器和巡检仪器，来判断风机设备是否运行正常。

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在检测过程中，如果发现风机设备出现故障，那么运维管理人员就需要根据故障部位的严重程度进行判断，并通过针对性的处置措施来避免分级设备中的故障进一步的扩大，进而来减小风电场的经济损失。
        （2）风电场运维管理中的重点监测部位
        风电场在进行运维管理的过程中，运维管理人员需要对双馈型机组和直驱型机组进行震动监测，这便是风电场监测管理中的重点内容之一。在对双馈机组进行监测的过程中，运维管理人员需要将监测过程中的主要精力放置在双馈机组的齿轮箱振动中，通常运维管理人员只需要判断双馈机组齿轮箱的震动频率和振动幅度，就可以直接来诊断出机组齿轮箱的齿轮和轴承出现的故障部位。同时由于我国目前的风能资源不稳定，因此风电机组在运行过程中，风电机组中的承重系统会受到一定的交变和冲击荷载，这样就导致风电机组中的传动系统在运行过程中具有较高的故障率，特别是风电机组中的齿轮箱极易会在风电机组运行过程中出现故障。管理运维人员便需要对风电机组中的齿轮箱开展油品、震动等相应的精密诊断来发现齿轮箱中的机械故障。目前我国主流风力传动系统通常是1.5MW的结构形式，在运行的过程中普遍采用一级行星加上两极平行轴齿轮进行转动，因此运维管理人员需要在管理的过程中，重点对两级平行轴齿轮能进行监测，这样才可以更好地保障增速系统的正常运行。
        （3）风电场运维管理中的基本参数及故障特征
        主流风力发电机齿轮增速系统通常是由行星架、内齿圈、太阳轮、低速轴大齿轮、中速轴小齿轮、高速轴小齿轮等相应的结构所组成，运维管理人员在进行运维管理的过程中，需要收集齿轮箱中的相关结构参数，这样才可以更方便开展相应的震动监测和故障诊断工作。运维管理人员在对风电机组的状态进行分析的过程中，需要注意风电机组设备的局部特征以及频率，这样才可以判断出风电机组的增速系统是否出现故障。例如，在我国甘肃的某风电场中，曾因出现大风天气导致多台风机在运行过程中出现频繁报警，甚至部分风机在运行过程中出现连锁停车的问题，这不仅严重影响了甘肃风电场的风机发电量，对周边的居民用电情况带来了一定的干扰。现场运维管理人员在检查的过程中，发现风机设备的振动频率正常，因此因为管理人员无法判断出分机设备出现的具体故障，在后续的深入排查中，运维管理人员通过调查监控系统，才发现震动监测板卡漏装紧固螺栓，造成了风机内部设备局部机械共振，但是共振频率维持在300~320赫兹，且幅度大于4.3毫米每秒，因此仅凭人工无法判断出风机设备在运行中的振动故障，但是通过板载振动传感器便可以采集到异样的振动信号，当监控系统接收到一样的振动信号便会发出报警。
        （4）风电场运维管理中的具体诊断方法
        风电场运维管理的过程中，运维管理人员需要通过专业的软件来计算风电发动机传感部件的特征参数。在进行诊断的过程中，可以将风机设备中的轴承、齿轮、电子、转子、定子等相应系统，建立出完整的柔性数据采集故障诊断系统。通过该系统便可以监测风机设备的振动信号，还可以自动判断出风机设备的故障特征，运维管理人员通过系统自动分析的数据，可以直观地分析出风机设备运行过程中的故障损坏程度。在有关调查研究中发现，通过柔性数据采集故障诊断系统对风机设备进行故障的判断准确率达到95%以上。
        三、结束语
        显示截止于2019年12月底，中国风电机组新增装机量达到3200万千瓦，累计装机量达到2.42亿千瓦。因此当前通过加强对风电场的运维管理能力，便可以更好地提升风电企业的经济效益，降低风电企业在运行管理过程中的投资成本和运维成本。
        参考文献:
        [1]张志坚,乔文生,艾士娟.监测诊断技术促进风电场运维管理[J].设备管理与维修, 2017(11):133-134.
        [2]宋强.风电机组轴承的状态监测和故障诊断与运行维护[J].建筑工程技术与设计, 2017, 000(011):3453-3454.
        [3]孙乾.基于油品质量标准监测的风电场润滑管理分析[J].中国石油和化工标准与质量, 2017(12).