2017年10月31日——11月1日，由中國電器工業(yè)協(xié)會風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會和新疆金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合主辦，施耐德電氣（中國）有限公司協(xié)辦的2017（第二屆）中國風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇暨風(fēng)電分會二屆二次會員大會(CWPE2017）在北京豐大國際酒店盛大召開。浙江運達(dá)風(fēng)電股份有限公司高級電氣工程師邱紀(jì)星先生在11月1日上午的“智能控制與智能運維專場”發(fā)表了演講。
浙江運達(dá)風(fēng)電股份有限公司高級電氣工程師邱紀(jì)星先生
邱紀(jì)星：各位行業(yè)專家領(lǐng)導(dǎo)，各位同仁上午好，我們是運達(dá)風(fēng)電的，今天我為大家?guī)淼氖腔陔姎鈪⒘康娘L(fēng)電機組傳動系統(tǒng)運行觀測。之前很多行業(yè)同仁對我們機組傳動系統(tǒng)提出他們不同的解決方案，我們機組本身對電氣參量也進(jìn)行了采集，我們希望從這一點出發(fā)對它進(jìn)行挖掘，然后對風(fēng)電機組的傳動系統(tǒng)當(dāng)中的主要的電氣部件進(jìn)行簡單的部署。
我們分享的內(nèi)容是五部分，首先是運達(dá)風(fēng)電的介紹，然后是針對目前我們在風(fēng)電機組在實際運行當(dāng)中傳動部件碰到的實際概況，針對這些問題我們業(yè)內(nèi)目前的具體解決方案，最后是運達(dá)風(fēng)電相關(guān)研究進(jìn)展，最后是對這個工作的總結(jié)與展望。
我們運達(dá)風(fēng)電前身屬于浙江省機電設(shè)計研究院風(fēng)能研究所，2001年浙江運達(dá)風(fēng)力發(fā)電工程有限公司成立，目前公司業(yè)務(wù)主要有三大塊，一是風(fēng)機整機制造，二是風(fēng)電運維服務(wù)，三是風(fēng)電開發(fā)運營。目前公司總部和研發(fā)中心均位于浙江杭州。
這邊展示的是我們風(fēng)電機組的典型的傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，主要有我們的葉輪，葉輪當(dāng)中有我們的葉片，我們的輪轂，再就是我們的主軸承、齒輪箱、發(fā)電機這幾個主要的部件構(gòu)成。這邊是歐洲的一項調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果，統(tǒng)計的是風(fēng)電機組在實際運行當(dāng)中各個部件系統(tǒng)、子系統(tǒng)的故障情況，還有由于故障引起的一個停機時間的統(tǒng)計。從我們的故障次數(shù)的統(tǒng)計來看，我們的電器控制系統(tǒng)故障次數(shù)非常多，而相對的傳動系統(tǒng)的幾個主要的部件，像葉片、發(fā)電機、齒輪箱，它的故障次數(shù)相對較少，維修時間卻比較多，造成機組較長的停機時間。
從后期運行維護(hù)費用來看，我們的傳動系統(tǒng)的幾個主要的部件它的占比也是非常高的，因此不管是從我們的故障停機時間還是后期故障的運行維護(hù)費用，對傳動系統(tǒng)進(jìn)行有效的狀態(tài)觀測就顯得非常有必要。
接下來就具體來看一下傳動系統(tǒng)在實際運行當(dāng)中碰到的一些問題或者故障。
首先是葉片，目前我國風(fēng)電發(fā)展的趨勢，也就是目前業(yè)內(nèi)達(dá)成的一個共識就是從山北地區(qū)到東南地區(qū)的轉(zhuǎn)移，這些地區(qū)地理環(huán)境比較復(fù)雜，使用機組傳動效率比較高，再一個從機組自身來講，不管是機組的容量還是機型的發(fā)展，使葉輪直徑越來越大，葉片長度越來越長，使得它的結(jié)構(gòu)柔性也越來越大，當(dāng)然葉片在生產(chǎn)和設(shè)計的過程當(dāng)中，也會有一些質(zhì)量上的或者翼形上的誤差。綜合這些因素，機組在實際運行當(dāng)中葉輪不平衡的現(xiàn)象就時有發(fā)生，具體對應(yīng)的氣動不平衡，結(jié)冰積雪的現(xiàn)象，還有裂紋開裂。這些不平衡造成的一個直接的后果就是機組的傳動部件的疲勞載荷的顯著增加。
第二塊是我們的齒輪箱，根據(jù)我們的統(tǒng)計，我們的齒輪箱最容易發(fā)生故障的是我們的齒輪和軸承，軸承的一個故障主要有滾動體剝落還有保持架損壞。齒輪主要有齒輪裂紋斷裂，齒面疲勞，齒面磨損，齒面攪合。
發(fā)電機經(jīng)過我們的統(tǒng)計主要有三個類型，一是繞組故障，繞組故障、轉(zhuǎn)軸故障、軸承故障。經(jīng)過這幾個主要的部件在實際運行當(dāng)中碰到的一些問題，目前業(yè)內(nèi)采取了一些狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)就是我們的CMS標(biāo)準(zhǔn)，采用的是德國VDI3834標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)力發(fā)電機組振動狀態(tài)監(jiān)測導(dǎo)則實現(xiàn)對機組的狀態(tài)評估、發(fā)現(xiàn)跟蹤設(shè)備故障。
我們風(fēng)場實施是通過各種振動傳感器對振動信號進(jìn)行采集，進(jìn)行分析處理，從而實現(xiàn)對各個部件狀態(tài)的診斷，可以監(jiān)測的主要有我們的主軸承，還有齒輪、塔機等等。
但是我們在實際運行當(dāng)中也碰到一些問題，首先對發(fā)電機來說，對于機組來講首先根據(jù)一些環(huán)境的條件，機組本身會進(jìn)行一些變槳偏航這些動作，再一個機組發(fā)生的過程本身就是變轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)距的過程，而我的控制系統(tǒng)是兩個相對獨立的系統(tǒng)，這就導(dǎo)致系統(tǒng)無法感知機組的活動，這樣使得CM系統(tǒng)對信號進(jìn)行處理，到時候信號切除這塊就顯得非常困難。再一個就是剛才提到的我們的CM系統(tǒng)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是德國的3834還有我國的一個導(dǎo)則，而很多我們的判斷的這些標(biāo)準(zhǔn)限制的規(guī)定是根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出的，而隨著我國風(fēng)電的發(fā)展，各個廠家的機型適應(yīng)不同地形的機組類型也越來越多，這就使得這個標(biāo)準(zhǔn)本身就具備一定的局限性。
這個PPT和最終的PPT不太一致，因此針對這些局限性，運達(dá)風(fēng)電提出相關(guān)研究，對電氣參量來說數(shù)據(jù)的獲取是通過一些電氣信號的傳感器來獲得的，而這些傳感器它自身的特點就是不管是它的線性度還是精確度都非常高，再一個我機組本身對這個信號都是采集的，然后我直接可以獲取，像昨天也有的專家提到過，本身我機組有這么多的電氣數(shù)據(jù)，但是怎么對它進(jìn)行一個數(shù)據(jù)的挖掘？然后對它做一些對我們有益的一些工作？
在這個基礎(chǔ)上我們運達(dá)風(fēng)電就建立了我們基于電氣參量的針對傳動系統(tǒng)的診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)具有多通道數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測，實時性高，能夠軟件顯示，診斷功能，專家遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)下載，分析功能，并且我們的系統(tǒng)兼容于我們公司的智能信息系統(tǒng)，也符合風(fēng)場數(shù)字化建設(shè)的需求。
我們這套系統(tǒng)現(xiàn)場布置的方式非常靈活，具體來說有兩種方式，一種是遠(yuǎn)程集中的方式，第二種是機組本地的方式。集中的方式主要是各個機組對于電氣信號的組網(wǎng)上傳，而機組本地實現(xiàn)的方式主要是各個機組獲取電氣參量，然后對它進(jìn)行分析、處理，然后綜合分析出各個部件的運行狀態(tài)信息，然后僅僅把這些結(jié)果和反映各個部件運行的這些信息進(jìn)行上傳。
我們的系統(tǒng)也在現(xiàn)場安裝實施，從長期運行的情況來看，運行狀況還是非常好的，各個診斷結(jié)果也都比較準(zhǔn)確。因為我們機組運行過程是變轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)距的過程，傳動系統(tǒng)當(dāng)中有很多的部件，所以我們這邊用到幾個關(guān)鍵的技術(shù)，像階次分析技術(shù)、非平穩(wěn)信號處理技術(shù)、分類決策樹技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)全生命周期管理，根據(jù)歷史狀態(tài)信息還有實時反映它的狀態(tài)信息進(jìn)行綜合的分析處理，這樣可以輔助我風(fēng)場管理人員進(jìn)行分析決策，并且系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的互聯(lián)訪問，便于擴(kuò)展為我們公司的云端系統(tǒng)。
這邊是我們的一個診斷案例，準(zhǔn)確率可以達(dá)到60%以上，并且現(xiàn)場實驗于各種振動檢測、動平衡測試相互驗證，兩者一致性也是非常吻合的。
最后是對這塊工作的總結(jié)和展望。我們覺得對傳動系統(tǒng)的狀態(tài)觀測需要綜合考慮機組的狀態(tài)信息還有氣象的條件，電網(wǎng)的條件，這樣才能提高我診斷的準(zhǔn)確率，目前隨著我們的傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)的進(jìn)步，奠定了故障檢測的物質(zhì)基礎(chǔ)，新檢測算法的探索則提供了智力支持。考慮風(fēng)機運行環(huán)境的復(fù)雜性，需要多種檢測手段的有機結(jié)合，以及故障特征的有效提取。
對于電力行業(yè)來講，對于電器設(shè)備的故障診斷是比較傳統(tǒng)的概念，而采用電氣數(shù)據(jù)對風(fēng)電機組的傳動系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷又是比較新的技術(shù)，但是剛才也提到了機組不管是從運行環(huán)境還是它的運行特點來講都是非常復(fù)雜的，所以我們需要多種運行手段的結(jié)合，這樣才能對它的整體運行狀態(tài)做出綜合評估，最后借鑒區(qū)塊鏈的運行思想，這樣對機組傳動系統(tǒng)各部件的歷史數(shù)據(jù)還有實時數(shù)據(jù)做出綜合的比較，從而實現(xiàn)對它的全生命周期的管理，從而有計劃的實現(xiàn)從計劃檢修、到故障檢修、到狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變。當(dāng)然我們最終的目標(biāo)是減少非計劃停機時間，提高可靠性和降低運行維護(hù)費用。
以上就是我們運達(dá)風(fēng)電的介紹，謝謝！
（文章內(nèi)容來自現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）
