2017年10月31日——11月1日，由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會(huì)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(guó)）有限公司協(xié)辦的2017（第二屆）中國(guó)風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇暨風(fēng)電分會(huì)二屆二次會(huì)員大會(huì)(CWPE2017）在北京豐大國(guó)際酒店盛大召開(kāi)。浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司高級(jí)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(yùn)維專場(chǎng)”發(fā)表了演講。
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(yùn)達(dá)風(fēng)電的，今天我為大家?guī)?lái)的是基于電氣參量的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行觀測(cè)。之前很多行業(yè)同仁對(duì)我們機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)提出他們不同的解決方案，我們機(jī)組本身對(duì)電氣參量也進(jìn)行了采集，我們希望從這一點(diǎn)出發(fā)對(duì)它進(jìn)行挖掘，然后對(duì)風(fēng)電機(jī)組的傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的主要的電氣部件進(jìn)行簡(jiǎn)單的部署。
我們分享的內(nèi)容是五部分，首先是運(yùn)達(dá)風(fēng)電的介紹，然后是針對(duì)目前我們?cè)陲L(fēng)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中傳動(dòng)部件碰到的實(shí)際概況，針對(duì)這些問(wèn)題我們業(yè)內(nèi)目前的具體解決方案，最后是運(yùn)達(dá)風(fēng)電相關(guān)研究進(jìn)展，最后是對(duì)這個(gè)工作的總結(jié)與展望。
我們運(yùn)達(dá)風(fēng)電前身屬于浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院風(fēng)能研究所，2001年浙江運(yùn)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(jī)整機(jī)制造，二是風(fēng)電運(yùn)維服務(wù)，三是風(fēng)電開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)。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(jī)組的典型的傳動(dòng)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(jī)這幾個(gè)主要的部件構(gòu)成。這邊是歐洲的一項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)的是風(fēng)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中各個(gè)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(gè)停機(jī)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。從我們的故障次數(shù)的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，我們的電器控制系統(tǒng)故障次數(shù)非常多，而相對(duì)的傳動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)主要的部件，像葉片、發(fā)電機(jī)、齒輪箱，它的故障次數(shù)相對(duì)較少，維修時(shí)間卻比較多，造成機(jī)組較長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間。
從后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用來(lái)看，我們的傳動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)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(jī)時(shí)間還是后期故障的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的狀態(tài)觀測(cè)就顯得非常有必要。
接下來(lái)就具體來(lái)看一下傳動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中碰到的一些問(wèn)題或者故障。
首先是葉片，目前我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的趨勢(shì)，也就是目前業(yè)內(nèi)達(dá)成的一個(gè)共識(shí)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(jī)組傳動(dòng)效率比較高，再一個(gè)從機(jī)組自身來(lái)講，不管是機(jī)組的容量還是機(jī)型的發(fā)展，使葉輪直徑越來(lái)越大，葉片長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，使得它的結(jié)構(gòu)柔性也越來(lái)越大，當(dāng)然葉片在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，也會(huì)有一些質(zhì)量上的或者翼形上的誤差。綜合這些因素，機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中葉輪不平衡的現(xiàn)象就時(shí)有發(fā)生，具體對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)不平衡，結(jié)冰積雪的現(xiàn)象，還有裂紋開(kāi)裂。這些不平衡造成的一個(gè)直接的后果就是機(jī)組的傳動(dòng)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(jì)，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(gè)故障主要有滾動(dòng)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(jī)經(jīng)過(guò)我們的統(tǒng)計(jì)主要有三個(gè)類型，一是繞組故障，繞組故障、轉(zhuǎn)軸故障、軸承故障。經(jīng)過(guò)這幾個(gè)主要的部件在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中碰到的一些問(wèn)題，目前業(yè)內(nèi)采取了一些狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是我們的CMS標(biāo)準(zhǔn)，采用的是德國(guó)VDI3834標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)導(dǎo)則實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的狀態(tài)評(píng)估、發(fā)現(xiàn)跟蹤設(shè)備故障。
我們風(fēng)場(chǎng)實(shí)施是通過(guò)各種振動(dòng)傳感器對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，進(jìn)行分析處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)部件狀態(tài)的診斷，可以監(jiān)測(cè)的主要有我們的主軸承，還有齒輪、塔機(jī)等等。
但是我們?cè)趯?shí)際運(yùn)行當(dāng)中也碰到一些問(wèn)題，首先對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，對(duì)于機(jī)組來(lái)講首先根據(jù)一些環(huán)境的條件，機(jī)組本身會(huì)進(jìn)行一些變槳偏航這些動(dòng)作，再一個(gè)機(jī)組發(fā)生的過(guò)程本身就是變轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)距的過(guò)程，而我的控制系統(tǒng)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，這就導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法感知機(jī)組的活動(dòng)，這樣使得CM系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，到時(shí)候信號(hào)切除這塊就顯得非常困難。再一個(gè)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(guó)的3834還有我國(guó)的一個(gè)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(jì)數(shù)據(jù)得出的，而隨著我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展，各個(gè)廠家的機(jī)型適應(yīng)不同地形的機(jī)組類型也越來(lái)越多，這就使得這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)本身就具備一定的局限性。
這個(gè)PPT和最終的PPT不太一致，因此針對(duì)這些局限性，運(yùn)達(dá)風(fēng)電提出相關(guān)研究，對(duì)電氣參量來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)的獲取是通過(guò)一些電氣信號(hào)的傳感器來(lái)獲得的，而這些傳感器它自身的特點(diǎn)就是不管是它的線性度還是精確度都非常高，再一個(gè)我機(jī)組本身對(duì)這個(gè)信號(hào)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(guò)，本身我機(jī)組有這么多的電氣數(shù)據(jù)，但是怎么對(duì)它進(jìn)行一個(gè)數(shù)據(jù)的挖掘？然后對(duì)它做一些對(duì)我們有益的一些工作？
在這個(gè)基礎(chǔ)上我們運(yùn)達(dá)風(fēng)電就建立了我們基于電氣參量的針對(duì)傳動(dòng)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(cè)，實(shí)時(shí)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(chǎng)數(shù)字化建設(shè)的需求。
我們這套系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布置的方式非常靈活，具體來(lái)說(shuō)有兩種方式，一種是遠(yuǎn)程集中的方式，第二種是機(jī)組本地的方式。集中的方式主要是各個(gè)機(jī)組對(duì)于電氣信號(hào)的組網(wǎng)上傳，而機(jī)組本地實(shí)現(xiàn)的方式主要是各個(gè)機(jī)組獲取電氣參量，然后對(duì)它進(jìn)行分析、處理，然后綜合分析出各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)信息，然后僅僅把這些結(jié)果和反映各個(gè)部件運(yùn)行的這些信息進(jìn)行上傳。
我們的系統(tǒng)也在現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)施，從長(zhǎng)期運(yùn)行的情況來(lái)看，運(yùn)行狀況還是非常好的，各個(gè)診斷結(jié)果也都比較準(zhǔn)確。因?yàn)槲覀儥C(jī)組運(yùn)行過(guò)程是變轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)距的過(guò)程，傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中有很多的部件，所以我們這邊用到幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，像階次分析技術(shù)、非平穩(wěn)信號(hào)處理技術(shù)、分類決策樹(shù)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(shí)時(shí)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(chǎng)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(wèn)，便于擴(kuò)展為我們公司的云端系統(tǒng)。
這邊是我們的一個(gè)診斷案例，準(zhǔn)確率可以達(dá)到60%以上，并且現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)于各種振動(dòng)檢測(cè)、動(dòng)平衡測(cè)試相互驗(yàn)證，兩者一致性也是非常吻合的。
最后是對(duì)這塊工作的總結(jié)和展望。我們覺(jué)得對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)需要綜合考慮機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的進(jìn)步，奠定了故障檢測(cè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，新檢測(cè)算法的探索則提供了智力支持。考慮風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，需要多種檢測(cè)手段的有機(jī)結(jié)合，以及故障特征的有效提取。
對(duì)于電力行業(yè)來(lái)講，對(duì)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(duì)風(fēng)電機(jī)組的傳動(dòng)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(jī)組不管是從運(yùn)行環(huán)境還是它的運(yùn)行特點(diǎn)來(lái)講都是非常復(fù)雜的，所以我們需要多種運(yùn)行手段的結(jié)合，這樣才能對(duì)它的整體運(yùn)行狀態(tài)做出綜合評(píng)估，最后借鑒區(qū)塊鏈的運(yùn)行思想，這樣對(duì)機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的歷史數(shù)據(jù)還有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出綜合的比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)它的全生命周期的管理，從而有計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃?rùn)z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(jì)劃停機(jī)時(shí)間，提高可靠性和降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
以上就是我們運(yùn)達(dá)風(fēng)電的介紹，謝謝！
（文章內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審核）
