大型风力发电机组可靠性分析及提高方案研究

(整期优先)网络出版时间:2023-05-24
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大型风力发电机组可靠性分析及提高方案研究

刘坤

新疆金风科技股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830026

摘要:随着全球对可再生能源的需求不断增加,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,受到越来越多的关注。大型风力发电机组作为风力发电的核心设备,其可靠性对于风电场的运行效率和经济效益具有重要的影响。本文将对大型风力发电机组的可靠性进行分析,并提出相应的提高方案。

关键词:大型风力发电;机组可靠性分析;提高方案研究

一、大型风力发电机组的可靠性分析

(一)故障模式及原因

大型风力发电机组的故障模式主要分为机械故障、电气故障和控制系统故障,其原因多源于机械部件的疲劳、磨损、材料缺陷,电气元器件的老化、过载、短路,软件问题、通信故障、传感器失效等。机械故障的原因主要是由于机械部件长时间运转后,受到的摩擦、振动等力的作用,导致其疲劳、磨损、材料缺陷等,从而导致机械故障。电气故障的原因主要是由于电气元器件在长时间运行中,受到的电流、电压等电力因素的作用,导致其老化、过载、短路等,从而导致电气故障。控制系统故障的原因主要是由于软件问题、通信故障、传感器失效等,这些问题可能会导致控制系统无法正常工作,从而导致整个风力发电机组的故障。因此,为了确保大型风力发电机组的正常运行,需要定期进行维护保养,及时更换磨损严重的机械部件和老化严重的电气元器件,以及对控制系统进行定期检查和更新。

(二)故障率分析

故障率是评估设备可靠性的关键指标,它反映了设备在一定时间内出现故障的概率。对于大型风力发电机组而言,其故障率受到多种因素的影响,包括环境因素、运行条件、维护管理等。根据数据统计,大型风力发电机组的平均故障率约为每年2%,其中机械故障和电气故障占比较大。

环境因素对故障率的影响主要包括气温、湿度、风速、海拔等因素。当环境条件恶劣时,风力发电机组的故障率将会增加。运行条件也是影响故障率的重要因素,例如风力发电机组的转速、负载、振动等。如果运行条件不合适,风力发电机组的故障率也会上升。维护管理是影响故障率的关键因素之一,良好的维护管理可以有效地降低故障率,保证风力发电机组的长期稳定运行。

机械故障和电气故障是大型风力发电机组故障率较高的两种类型。机械故障通常来自于摩擦、磨损、腐蚀等因素,例如齿轮箱、轴承等部件的故障。电气故障则通常来自于电池、电线、控制器等电气部件的故障。这些故障可能导致风力发电机组停机,影响发电效率和经济效益。

综上所述,大型风力发电机组的故障率受到多种因素的综合影响,需要从环境、运行、维护等多个方面进行综合管理和优化,以提高其可靠性和经济性。

(三)维护管理分析

维护管理是确保设备正常运行和可靠性的重要手段,其中包括预防性维护、故障诊断和维修等多个环节。对于大型风力发电机组,其维护管理需要考虑多个方面,包括设备状态监测、故障诊断技术、备件储备等。然而,目前大多数风电场仍然采用传统的人工巡检和定期维护的方式,这种方式存在效率低下、成本高昂等问题。

针对这些问题,新兴的维护管理技术正在逐渐成熟并得到广泛应用。例如,利用物联网技术和传感器设备,可以实现对风力发电机组的实时监测和数据采集,从而提高故障检测的准确性和有效性。此外,还可以利用人工智能和机器学习等技术对大量数据进行分析,预测设备故障和机件寿命,为维护管理提供更科学的依据。

此外,现代化的备件储备系统也是大型风力发电机组维护管理中的重要环节。通过建立完善的备件储备系统,可以确保备件的及时供应和更换,从而避免因缺乏备件而导致的停机时间和损失。

综上所述,大型风力发电机组的维护管理需要采用现代化技术手段,如物联网技术、人工智能和机器学习等,以提高效率和准确性。同时,建立完善的备件储备系统也是非常关键的。这些技术和措施的应用将有助于提高风电场的运行效率和可靠性,降低维护成本,为可持续发展提供更可靠的能源保障。

二、大型风力发电机组可靠性提高方案

(一)备件储备方案

在备件储备方面,需要采取以下措施:

1.备件分类管理:将备件按照不同的类别进行分类管理,建立备件清单,明确备件种类和数量,便于备件储备和管理。

2.备件储备数量:根据设备的使用情况、维修周期和设备的重要性,合理确定备件的储备数量,确保备件的充足性。

3.备件质量管理:对备件进行质量检查和鉴定,确保备件质量符合要求,提高备件的可靠性。

4.备件储存管理:对备件进行储存管理,保证备件的完好性和使用寿命。对于易受损的备件,应采取防潮、防尘、防震等措施进行保护。

供应链管理方案

(二)在供应链管理方面,需要采取以下措施:

1.供应商管理:建立供应商管理制度,对供应商进行评估和审核,确保供应商的信誉和供货能力。

2.采购计划:根据备件储备清单和设备维修计划,制定采购计划,确保备件的及时供应。

3.库存管理:建立库存管理制度,对备件库存进行监控和管理,确保备件的使用和储备情况。

4.物流管理:建立物流管理制度,确保备件的及时到达和使用,减少备件运输过程中的损失和损坏。

结语:大型风力发电机组的可靠性对于风电场的运行效率和经济效益具有重要的影响。为了提高设备的可靠性,我们可以采用多种手段进行综合考虑和实施。其中,故障预测技术、智能维护系统、材料研究和设计改进、备件储备和供应链管理等方案都是非常重要的手段。通过故障预测技术,可以提前预知设备的故障,从而采取相应的维护措施,避免设备故障对风电场的影响。智能维护系统则可以通过数据分析和监测,实现设备的自动化维护,提高维护效率和准确性。材料研究和设计改进可以提高设备的耐久性和抗风能力,从而降低设备故障的概率。备件储备和供应链管理则可以确保备件的及时性和可靠性,保证设备的正常运转和维护。通过这些提高方案的实施,可以有效提高大型风力发电机组的可靠性,降低运维成本,进而提高风电场的经济效益。

参考文献:

[1] 高智勇. 风力发电机组安装质量与进度控制研究分析[J]. 学生电脑, 2021, 000(003):P.1-1.

[2] 石嫄嫄, 和庆冬, 吴衍剑,等. 基于多失效模式的海上浮式风电机组结构可靠性研究[J]. 太阳能学报, 2022, 43(9):6.

[3] 张世福, 李斐斐, 何海涛. 永磁技术在大型风力发电机组中的研究与应用[J]. 微特电机, 2022, 50(11):61-65.

[4] 唐亚波. 风力发电机变桨系统后备电源改造方案研究与实践[J]. 水电与新能源, 2023, 37(1):6.

[5] 李民, 黄久平, 步兵. 双馈风电机组自动化发电量提升方案研究[J]. 今日自动化, 2021.