杨明
德昌风电开发有限公司 四川省凉山州 615500
摘要：在风电行业中，设备所具有的质量及可靠性是推动其发展的根基，同时设备安全运行的可靠性与风电企业的生存有着密切关系，更与工作人员的人身安全有着较大的影响。目前，风力发电机组所具备的可靠性已经成为该行业所普遍关注的问题。风力发电机组进行可靠性分配主要是在集成商经过讨论验证之后明确的可靠性指标，由上而下的分配到各个分系统中。通过对这些相关的指标进行有效地分配，使设计者可以与供应商对自身研制产品的可靠性要求可以充分掌握，从而制定出有效的技术方案；可以显露出机组中可靠性较为不足的部分，以提高设计的有效性；为各个组成部分中部件的材料选择和可靠性设计提供有效的选择依据；同时也为由外采购的产品所具有的可靠性定量要求提供可靠的依据。因此，在对风电行业开展可靠性设计的过程中，必须要对风力发电机组实施可靠性分配，这是可靠性工程的技术决策点。基于此，本文对风力发电机组可靠性的分配进行了简单的探讨，以供相关人员的参考。
关键词：风力发电机组；可靠性
1、风力发电机组构成
在风力发电的过程中，风力发电机是非常重要的硬件设备。只有整体保障风力发电机的运行质量，才能最大程度提升风力发电的运行效率。在实践过程中，风力发电机的类型是比较多元化的，根据不同的分类标准以及分类方法，可以划分为不同的种类。在风力发电机的分类过程中，按照它的运行特征，可以将其分为恒速风力发电机、有限变速风力发电机、变速风力发电机等。这些不同类型的风力发电机，在实际运行过程中表现出独特的属性和特征。
风力发电机组是由机械部分与电控系统组成的一种复杂的机械电气结构。机械部分主要有可变桨的风轮、传动轴、齿轮箱以及塔架等，电控系统主要有发电机、各类传感器、变压器以及电能储存等。根据风力发电机组运转情况和故障统计分析，风力发电机组主要故障多出现在发电机、传动轴和齿轮箱等主线设备中。
2、风力发电机组的可靠性分配流程
2.1、明确风力发电机组的可靠性指标及限制条件
参考相似产品的可靠性水平、国内外同类产品的可靠性水平及项目研发合同要求的可靠性指标，再根据自身的技术水平、资金投入情况、开发时间要求以及市场需求，最终为风力发电机组确定一个合理的可靠性指标，并明确完成该指标的限制条件等信息。
2.2、建立风力发电机组可靠性模型
确定对风力发电机组实施可靠性分配的范围，明确可靠性分配层次。根据确定的可靠性分配范围、层次，分析组成单元与整机系统的功能逻辑关系，建立其可靠性模型。
2.3、分析系统特点，选择适当的可靠性分配方法
根据风力发电机组系统自身结构和功能的复杂性，以及目前拥有的机组零部件的可靠性数据基础，结合各可靠性分配方法自身的适用阶段、优越性、存在的问题及数学模型需要的数据等，选择适合机组的可靠性分配方法。
2.4、实施可靠性分配
根据选定的可靠性分配方法要求准备相应的数据，再根据前面建立的可靠性模型、选定的可靠性分配方法对应的分配步骤及数学模型把机组指定的可靠性指标逐步分配到规定层次单元。
2.5、分析分配结果合理性
对分配的结果进行有效的分析，明确其是否具备合理性，是否需要进行二次分配。
基于相应的原则来分析结果所具有的合理性。若不具备较高的合理性，如果某些部件的指标不稳定，则需要基于实际状况来对分配结果进行有效的调整；如果某些部件取得了较高的可靠性指标时，就需要对这些指标进行重新设置和分配。若所开展的分配工作取得了较好的结果，就需要对结果是否与要求相符进行验证。在对结果是否与要求相符进行验证时：可以根据各个单元获取的分配指标，利用相应的模型来推断出系统所具备的可靠性指标，如果通过推导得出的可靠性值高于机组可靠性分配的指标，这就说明以完成分配任务；反之就表示需要进行重新分配。或者通过预测的结果来开展验证工作，当结果大于分配的结果，就表示分配完成；反之就表示需要重新分配。
2.6、分配可靠性指标
将结束分配的可靠性指标先后传送到各个研发人员手中，设计人员可以与供应商相互合作来开展产品的设计、试验等一系列工作，以保证部件的可靠性实现相应的要求。最后将相关的报告上交，确定自身所进行的可靠性工作，验证产品自身所具有的可靠性水平。此外，在完成部件的设计之后，需要利用可靠性试验或者实际工作的评估来验证其是否满足要求。这种可靠性试验实际投入使用1个月，稳定运行之后对现场的数据进行收集来开展评估验证。
3、风力发电机组可靠性分配方法
风力发电机组是一个长寿命、复杂的机电一体大系统，由若干部件有机组成，每个部件要完成各自的规定功能，并与其他部件发生联系。在运行过程中既不允许设计寿命为25年的大型关键零部件出现故障，也不允许可维修（可更换）的部件故障频繁，影响风力发电机组的可利用率。由于风力发电机组的这种特殊性，可靠性指标的确定及分配不仅要考虑关键重要零部件，也必须考虑到其他不可维修系统。不可维修系统与可维修系统的可靠性特性差别较大，所以应当针对风电风力发电机组的不可维修系统和可维修系统分别进行可靠性分配。
首先针对风力发电机组不可维修系统部件（如叶片、变桨回转轴承、轮毂、齿轮箱、主轴、轴承座等机械部件），先考虑该部件自身的可靠性特性及可靠性信息量少的实际情况，再考虑可靠性分配方法的适用及推广性，推荐这部分关重件采用以下可靠性分配方法，把可靠性指标可靠度Rs根据所建可靠性模型分配下去。
3.1、采用专家评分分配法
在没有或者缺乏风力发电机组不可维修部件的可靠性预计值或者同类产品历史可靠性水平值，而专业人员掌握了机组的整体设计分布情况，则可采用评分法。组织有经验的设计人员或者专家针对影响不可修部件可靠性的多种因素，依据评分原则进行评分。对评分结果进行综合分析而获得各单元产品之间的可靠性的分配因子，完成不可修部件的可靠性分配。
3.2、比例分配法
在设计与开发新系统的时候，可以基于原有机组的可靠性数据或者新机组的可靠性预测数据来对各个不可维修部件中的相关因子进行有效计算，同时再使用这些因子将新系统中具有各个可靠性指标进行分配，使其维持在下个单元中。
3.3、等分配法
对于具备相同功能结构的单元，可以选用这种方法。在使用评分分配法来开展工作的时候，在对某些单元进行评分的过程中，专家们需要关注以下内容：针对某些因素来进行评分工作时，其分值的大小是经过本级各个部件之间的对比所得，因此可以事先选择出最小或最大的部件来进行评分，其他各个部件可以以此为基础来进行加减。
结束语
综上所述可知，可靠性分配还需注意：风力发电机组可靠性分配的指标建议采用成熟期目标值；可靠性分配应尽早实施，让设计人员早明确目标，避免走弯路；在风力发电机组的整个设计阶段，可靠性指标分配需要反复迭代进行，以保证整个设计是时间、经费及可靠性水平的最优平衡。
参考文献：
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