风电应用方案
一、风电机组状态监测概述
随着风力发电技术日趋完善和更加复杂,风力发电机组在电网中的重要性及可靠性也日益增加,单机容量也越来越大。这些对机组的运行和维护工作提出了更高的要求,必须尽可能的减少各种人为或者故障造成的停机损失。目前各大风场都将状态监测系统作为风电场维修的重要组成部分。应用状态监测技术的目的是检测及诊断设备的早期故障,分析故障发展的趋势,从而实施有效的检修方案,以有效地较少机器的维护费用,使停机时间降到最低,从而提高设备可靠性及可用率。因此风力发电行业对预知性主动维修策略产生了强烈的需求,而这一主动性维修策略的实施依赖于一套有效的设备状态监测系统。
从状态监测和维护策略角度考量,风力发电场具有以下特点及行业趋势:
风力发电设备的可靠性及可用率直接决定风电场的生产率;
风电场地处偏远,风机分散分布,因此检修工作的计划性非常重要;
风机结构不同于传统发电行业的机器构造,具有独特的故障类型;
风机振动值及其他状态参数不可能依赖人工采集;
机器结构越来越复杂,制造周期越来越短;
单机容量不断加大,故障停机造成的生产损失大;
单机容量加大也使得各部件的价格更为昂贵;
风场建设应综合考虑长期的运行及维护成本(设备寿命过程投资的理念)
应用状态监测技术的目的是检测及诊断设备的早期故障,分析故障发展的趋势,从而编制及时有效的检修方案,以有效地减少机器的维护费用,使停机时间降到最低,从而提高设备可靠性及可用率 。
连续的风机特征数量值的监测,结合先进的报警管理系统,能够为操作者提供出早期的故障状态信息以及故障发展的严重程度。
二、部分机型的结构示意图
三、部分机型测点示意图
四、系统监测策略:
风力发电机组主要监测的部件包括:发电机、齿轮箱、主轴及塔体。
故障模式主要有:不平衡、不对中、轴承及齿轮故障。
振动测量是对风力发电机故障检测及分析诊断最常用也是最有效的工具之一,机器的故障或潜在失效模式是和特定的频率或频率范围相关联的,通过振动监测,可以发现这些频率的振动幅值的变化。
然而,风力涡轮机的监测不是简单的任务,其振动监测系统面临着如下的特殊情况:
连续改变的运行参数
低转速
复杂的齿轮箱结构
非刚性基础
此监测策略对各种机器特征数量值进行连续趋势监测,并应用专用的分析软件工具解决海量数据和假报警的问题,但是,风力发电机的监测是比较困难的。
特征数量值测量为瞬变特性的分析提供了有效的方法,并提供了高度自动化的报警处理过程。
机器的失效及故障模式是和特定的频率或频率范围相关的,可以通过趋势监测来发现这些频率下的振动幅值的变化。通频振动测量缺少分频信息,因此在通频信号的基础上需要补充更高敏感度的信号,来分析判断机器的早期故障。因此一系列的特征数量值,被列入了监测范围。对于监测报警来说,一个特定的潜在故障模式,其响应集中在一个特定频率上,这些测量是可重复的且可靠的。几个跟踪机器转速的测量值,就是为了能监测变转速的风力涡轮机。下面的表中列出了一系列特征数量值,系统对这些值规定了报警极限,并进行监测。
五、数据采集及故障分析系统
风场已有众多运行方案,可选更优化的价格实惠的系统。