風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)研究

焦全

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電的不斷擴(kuò)大，但是在實(shí)際建設(shè)過程中由于風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境較為復(fù)雜，同時(shí)項(xiàng)目建設(shè)有著較高的質(zhì)量要求，這就導(dǎo)致在實(shí)際施工過程中需要注意做好現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;故障診斷技術(shù)

引言

風(fēng)力發(fā)電包含了由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程。風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，將吸收的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在能量轉(zhuǎn)化的過程中，需要大量設(shè)備元器件的配合。在風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)驗(yàn)收后，風(fēng)電機(jī)組就進(jìn)入到日常運(yùn)行、維護(hù)階段。根據(jù)目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，這個(gè)階段將持續(xù)20年甚至更久的時(shí)間。對(duì)已建成的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行日常運(yùn)維及檢修管理，并充分利用已有資金及設(shè)備向社會(huì)提供清潔可再生的風(fēng)能電力，以獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益成為重要的階段任務(wù)。

1風(fēng)電機(jī)組故障診斷技術(shù)介紹

近年來，隨著可再生能源領(lǐng)域的快速發(fā)展，風(fēng)電與傳統(tǒng)煤炭相比，發(fā)電技術(shù)逐漸得到廣泛應(yīng)用煤炭、石油燃料、現(xiàn)代核電、太陽能等、風(fēng)電這些資源不僅更安全無污染，而且其應(yīng)用成本也極低。因?yàn)橐虼耍瑖a(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)量開始急劇增加。在當(dāng)?shù)?，故障診斷技術(shù)的研究工作也得到進(jìn)一步推進(jìn)。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)是指發(fā)電機(jī)組設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)估現(xiàn)在我們可以準(zhǔn)確區(qū)分設(shè)備的故障位置和故障類型，方便以后使用后續(xù)維修工作順利進(jìn)行。通過合理使用故障診斷斷電技術(shù)可幫助技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況故障，并準(zhǔn)確判斷故障的類型和原因，從而有效降低設(shè)備故障帶來的安全隱患，從從根本上提高設(shè)備的維修效率和運(yùn)行效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)運(yùn)維成本的有效控制。

2風(fēng)電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)

故障診斷技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)重要的階段。第一階段，運(yùn)維人員依靠簡單的儀器和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)故障診斷;第二階段，融合了更高級(jí)的儀器技術(shù)（如PC上位機(jī)軟件、分析和動(dòng)態(tài)的測(cè)試等），對(duì)故障實(shí)現(xiàn)了更精準(zhǔn)的判斷;第三階段，就是目前階段，利用模糊理論、遺傳算法、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能算法實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的智能化判斷，智能化故障分析階段。設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與智能化故障診斷技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，隨著各種智能算法的出現(xiàn)與迅速發(fā)展，智能算法也被應(yīng)用到設(shè)備的故障診斷中。各種智能化儀表的出現(xiàn)以及網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與普及，促使設(shè)備故障診斷更加機(jī)器自主化，控制遠(yuǎn)程化。設(shè)備的維護(hù)與維修策略的發(fā)展帶動(dòng)了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展。故障診斷技術(shù)用以解決現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組檢修與維護(hù)技術(shù)難以保證檢修與維護(hù)效果、檢修與維護(hù)成本高、風(fēng)電和電網(wǎng)安全的問題。以故障診斷為基礎(chǔ)的“預(yù)防性維護(hù)”主要基于設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過處理分析采集到的反映機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，運(yùn)用故障診斷技術(shù)來判斷機(jī)組實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱藏的故障信息，通過系統(tǒng)推送告知工作人員采取合適的措施來維護(hù)機(jī)組的正常運(yùn)行，減少發(fā)電量的損失，同時(shí)避免非計(jì)劃停機(jī)脫網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。

3風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)的應(yīng)用及生產(chǎn)運(yùn)維管理

3.1振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)常用于大型機(jī)械設(shè)備。傳感器安裝在設(shè)備中，以控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲對(duì)速度和位移進(jìn)行測(cè)量和分析，實(shí)現(xiàn)故障定位和故障定位。準(zhǔn)確判斷障礙物的類型。在機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過程中，內(nèi)部軸承、齒輪等部位會(huì)逐漸出現(xiàn)裂紋、脫皮等。條件，它形成振動(dòng)的激發(fā)源并以循環(huán)的形式表現(xiàn)出來振動(dòng)信號(hào)。振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理是記錄信號(hào)的時(shí)域和頻域波形，然后與正常單元的波形進(jìn)行比較比較振動(dòng)信號(hào)，分析計(jì)算故障位置。振動(dòng)監(jiān)測(cè)器測(cè)量技術(shù)精度高，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械故障檢測(cè)定位快速準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷工作。

3.2運(yùn)檢合一模式

指的是風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行及檢修等系列工作都由廠長領(lǐng)導(dǎo)下運(yùn)檢人員一起共同負(fù)責(zé)，他們間沒有明確分工。這就要求現(xiàn)成的運(yùn)檢人員都要具備較高的綜合能力，包括倒閘操作、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及告警信息監(jiān)視、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、設(shè)備巡檢、風(fēng)機(jī)定檢與維護(hù)、設(shè)備異常狀況分析及處理、變電設(shè)備簡單維修等。這種運(yùn)維模式不僅管理結(jié)構(gòu)較為簡單，還能讓員工在高標(biāo)準(zhǔn)下更快地提高技能。

3.3電信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

電信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于渦輪機(jī)械、多級(jí)齒輪車輪、感應(yīng)電機(jī)等設(shè)備的故障分析。這種技術(shù)是通過處理發(fā)電機(jī)輸出電流信號(hào)、功率信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障情況的分析判斷。在電信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)中在應(yīng)用過程中，常用的信號(hào)處理方法主要有傅立葉變換法、瞬時(shí)功率FFT法、小波變換法等。其中，通過通過使用傅里葉變換方法，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前信號(hào)從時(shí)域到頻域轉(zhuǎn)換，技術(shù)人員可以執(zhí)行不同頻率的波形進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)故障形式的準(zhǔn)確判斷。

3.4運(yùn)檢分離模式

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模越來越大后，運(yùn)檢合一模式下員工的工作量過大，分工不明確就會(huì)降低效率，由此部分企業(yè)開始采取運(yùn)檢分離的模式，將風(fēng)電場(chǎng)升壓站及風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行檢查、現(xiàn)場(chǎng)復(fù)位等重要的基礎(chǔ)性工作交給運(yùn)行人員負(fù)責(zé)，將風(fēng)電機(jī)組的檢修工作交給檢修人員專項(xiàng)負(fù)責(zé)。具體到實(shí)踐中有三種形式：風(fēng)電場(chǎng)級(jí)的運(yùn)檢分離。這種在國內(nèi)應(yīng)用最多，運(yùn)行檢修各盡所責(zé)，使得運(yùn)行管理水平得以有效提升，但由于風(fēng)電場(chǎng)人員有限，對(duì)于有多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的企業(yè)來說建設(shè)團(tuán)隊(duì)需要較長周期;對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量多且機(jī)型少的企業(yè)，建立公司級(jí)的檢修隊(duì)伍對(duì)各風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行運(yùn)檢分離，風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行工作由風(fēng)電場(chǎng)自行負(fù)責(zé)開展。這種模式比第一種在專業(yè)分工及人才資源利用方面更有優(yōu)勢(shì)，但其檢修管理也相對(duì)復(fù)雜;檢修外委的運(yùn)檢分離。風(fēng)電企業(yè)通過外包的方式將風(fēng)機(jī)的日常維護(hù)及修理工作委托給維修公司，讓維修公司按合同及要求為其服務(wù)，從而減輕自己的工作負(fù)擔(dān)。這就要求維修公司要有足夠的資質(zhì)及技術(shù)水平?？傮w來說，運(yùn)檢分離一方面可為企業(yè)節(jié)省人力、物力，建立高水平團(tuán)隊(duì)，解決技術(shù)壁壘問題，提高生產(chǎn)效率及技術(shù)水平;另一方面將運(yùn)行和檢修進(jìn)行分離，能夠增強(qiáng)彼此間的監(jiān)督及質(zhì)量驗(yàn)收，從而讓管理更加規(guī)范化。

3.5紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用

因?yàn)樵诓煌幕衔镏?，物質(zhì)分子中的化學(xué)鍵是對(duì)應(yīng)波段波數(shù)變化范圍小，大部分在特征吸收發(fā)生在紅外光譜中，樣品中的不同成分在光譜中會(huì)顯示出不同的形態(tài)，如甲基、羥基等。因此，通過紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)人員可以進(jìn)入一步精準(zhǔn)分析樣品成分，精準(zhǔn)掌握器件機(jī)器的磨損部件。一般情況下，紅外光譜往往需要需要配合潤滑油分析技術(shù)，即通過對(duì)潤滑油的分析進(jìn)行紅外光譜分析，完成風(fēng)機(jī)故障診斷工作。

3.6區(qū)域遠(yuǎn)程監(jiān)控模式

當(dāng)企業(yè)的發(fā)展規(guī)模更大時(shí)，根據(jù)情況通過劃定區(qū)域，對(duì)各風(fēng)電場(chǎng)的全部機(jī)組進(jìn)行集中化、區(qū)域化的遠(yuǎn)程啟停管理，則是未來的發(fā)展趨勢(shì)?；赟CADA系統(tǒng)建立遠(yuǎn)控系統(tǒng)，并結(jié)合信息化平臺(tái)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行工況及生產(chǎn)信息的集中控制，從而以最少的人力值守，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效率的最大化。同時(shí)成立專業(yè)的區(qū)域巡檢維護(hù)隊(duì)伍，對(duì)區(qū)域?qū)嵭幸惑w化和專業(yè)化的分級(jí)檢修與維護(hù)。這不僅能為企業(yè)減員增效還能有效避免任務(wù)的分配不均，從而提高質(zhì)檢的質(zhì)量與安全可靠性。這種模式相對(duì)來說前期的監(jiān)控投入較大，需有高水平的人員在集控中心進(jìn)行設(shè)備的實(shí)驗(yàn)及演習(xí)操作，當(dāng)集控人員的水平達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再逐步減少值守人員。

結(jié)語

風(fēng)電技術(shù)作為可再生能源的重要組成部分該技術(shù)有其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用可顯著提高故障診斷的效率和準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性，不僅為后期設(shè)備維護(hù)工作提供絕對(duì)指導(dǎo)并進(jìn)一步推廣風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷系統(tǒng)。制度的完善。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)積極加強(qiáng)故障分析分析技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，對(duì)我國風(fēng)力發(fā)電及相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有幫助為行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭海波.淺議風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用方案[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2019（31）：42-44.

[2]楊明莉.大型風(fēng)電機(jī)組故障診斷研究.上海電機(jī)學(xué)院.2019年（11）.