由于環(huán)境條件的限制，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)往往地處偏遠(yuǎn)，且機(jī)組與地面的垂直距離*，因此風(fēng)電機(jī)組的維修成本極為昂貴。隨著風(fēng)力發(fā)電的需求不斷提高，面臨的主要課題之一就是在降低運(yùn)營(yíng)與維護(hù)（O&M） 成本的同時(shí)，提高風(fēng)電機(jī)組在不同狀態(tài)下工作和并闊的穩(wěn)定性。目前風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)維成本居高不下，因此對(duì)風(fēng)力發(fā)電的接受度亦有限。通過(guò)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以預(yù)診斷故障情況、判斷維修需求，協(xié)助風(fēng)場(chǎng)排定合適的維護(hù)作業(yè)，從而降低運(yùn)營(yíng)成本。
風(fēng)力發(fā)電一般均為反應(yīng)（Reactive）或損壞（Run-to-failure） 維護(hù)。隨著風(fēng)機(jī)大型化和近海、海上風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)機(jī)運(yùn)維成本居高不下，其主要原因在于:1 ）無(wú)法隨時(shí)巡視維護(hù)-不同于其他發(fā)電設(shè)備，風(fēng)電機(jī)組難以排定維修人員隨時(shí)檢查維修。2） 高維護(hù)成本，由于必須前往偏遠(yuǎn)地區(qū)，發(fā)電機(jī)組又架離地面*的距離，因此維護(hù)成本也較高。3） 故障機(jī)率高-齒輪箱與相關(guān)部件在設(shè)計(jì)時(shí)已刻意減輕其重量，因此較容易受到應(yīng)力影響而故障。此外，負(fù)載與作業(yè)條件均不斷變化，因此風(fēng)電機(jī)組必須承受更高的機(jī)械應(yīng)力。高應(yīng)力的條件之下，就更需要維護(hù)作業(yè)。
美國(guó)電力研究院（electric powerresearch institute , EPRI）已針對(duì)電力產(chǎn)業(yè)提供完整的案例研討，而反應(yīng)維護(hù)（持續(xù)運(yùn)作機(jī)器直到故障為止）為zui低效能且zui高成本的發(fā)電設(shè)備維護(hù)方式。預(yù)防維護(hù)（Preventive maintenance） 是根據(jù)制造商建議的維護(hù)周期所進(jìn)行，和反應(yīng)維護(hù)相比，約可省下24% 的成本。
預(yù)測(cè)維護(hù)（Predictivemaintenance） 則是基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)而預(yù)測(cè)所需的維護(hù)作業(yè)，和反應(yīng)維護(hù)相比，約可省下47% 的成本。
狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能，就是連續(xù)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部件并進(jìn)行預(yù)診斷，以便操作人員相應(yīng)地排定維護(hù)從而避免重大損失。2011 年11 月份起，由國(guó)家*發(fā)布的《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)導(dǎo)則》將正式實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)本身雖然是推薦性的，但是推薦性標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)都是政府發(fā)布的，我國(guó)行業(yè)一般把國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為zui低標(biāo)準(zhǔn)， 事實(shí)上推薦性標(biāo)準(zhǔn)幾乎也是強(qiáng)制執(zhí)行的。《導(dǎo)則》指出，海上風(fēng)電機(jī)組應(yīng)選擇采用固定安裝系統(tǒng)，陸上2MW以上（含2MW）風(fēng)電機(jī)組選擇采用固定安裝系統(tǒng)。陸上2MW以下風(fēng)電機(jī)組可選擇半固定安裝系統(tǒng)或便攜式系統(tǒng)。雖然我國(guó)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)主流機(jī)型為1.5 MW ，但是隨著風(fēng)機(jī)大型化的趨勢(shì)，風(fēng)機(jī)制造商目前正在研發(fā)和推廣的大部分是2MW以上的機(jī)型，這就意味著越來(lái)越多的風(fēng)機(jī)制造商會(huì)把振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)納入其研發(fā)/集成體系。
目前，風(fēng)電總投資的65%以上都消耗在運(yùn)行維護(hù)上，其中齒輪箱維護(hù)約占一半。按照深圳亞泰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，安裝“多維度物聯(lián)網(wǎng)式風(fēng)機(jī)在線故障預(yù)警系統(tǒng)”后，風(fēng)電場(chǎng)將能夠至少降低齒輪箱80%的故障率和維護(hù)費(fèi)用，約能節(jié)約總投資的17%。
深圳亞泰研發(fā)部供稿
2012/6/15
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