风电机组维护与诊断

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1、风电机组维护与诊断––现状、难点、经济效益邢建辉博士威能极(天津)风力发电驱动有限公司西门子(中国)研究院变桨系统状态诊断系统发电机威能极风机传动链新产品研发/R&D威能极代表着当今最先进的风电机组齿轮箱设计已成功实现了6MW齿轮箱原型样机优化风电机组的能量传输：先进的在线自动状态诊断系统变桨系统和控制器15%的威能极员工常年投身工程应用、研发和测试工作能够提供完整的风电机组传动链产品，同时提供电变桨系统和状态诊断系统齿轮箱联轴器变流器威能极的风电机组传动链解决方案能源集团FossilPowerGenerationRenewableEnergyOil&GasPowe

2、rTransmissionPowerDistributionDriveTechnologies工业集团医疗集团IndustryAutomationBuildingTechnologiesImaging&ITWorkflow&SolutionsDiagnosticsIndustrySolutionsOsramMobility传动部大型传动部运动控制系统部机械传动部传动部机械传动部威能极：知名风电部件供应商研究院德国美国中国英国印度主要内容预知维护与振动监测技术--现状难点–技术和管理经济效益分析维护策略预防性维护响应式维护基于时间定期维护基于实际状态预知维护运行到故障

3、发生问题在于：如何准确知道机组关键部件的状态？振动监测与诊断：在线采集机组振动信号，通过分析主传动链振动，诊断主轴承、齿轮箱、发电机的缺陷，从而为维护工作提供依据对于关键部件–高成本:-吊车租用-修理/解体-发电量损失-安全风险对于关键部件-成本较高:-过于频繁更换部件-难于定义“合适”的时间间隔对于关键部件—成本较低-只在需要时进行维护-早期发现故障降低吊车/修理费用各种维护方式数据来源:NREL,2006齿轮箱发电机在风力发电机组20年设计寿命中，齿轮箱与发电机维护费用占风机所有部件维护费用的60%以上。因此，振动监测/诊断系统将齿轮与发电机选为重要的监测诊

4、断对象。叶片偏航系统刹车与液压系统控制系统主轴及联轴器电气及并网系统齿轮箱及润滑系统发电机及冷却系统其它部件（包括更换部件费用）（总计20年内）部件维护费用，按系统分类关键部件1562振动标准VDI3834Part1–“MeasurementandEvaluationoftheMechanicalVibrationofWindEnergyTurbinesandTheirComponents“振动监测技术–传感器一级：振动速度值，宽带（10~1kHz）RMS值的阈值监测，阈值的设置标准VDI3834-1二级：振动速度/加速度，窄带（根据特征频率选择）RMS值的阈值监测

5、进一步分析频谱三级：深入诊断（故障位置、类型）方法包括：频谱、包络谱、时间序列分析等VDI3834-1:MeasurementandevaluationofthemechanicalvibrationofwindenergyturbinesandtheircomponentsOnshorewindenergyturbineswithgearsISO10816-3:Mechanicalvibration—Evaluationofmachinevibrationbymeasurementsonnon-rotatingparts—Industrialmachineswi

6、thnominalpowerabove15kWandnominalspeedsbetween120r/minand15000r/minwhenmeasuredinsitu振动监测技术–数据分析硬件WinTControl8个振动加速度通道获得GL认证和Allianz保险公司认证软件OmniTrend基本分析功能(FFT,etc.)可通过Modem远程访问专家远程分析数据提供诊断报告提供处理建议振动监测技术–现状提供具有故障识别及故障定位功能的自动故障诊断早期发现风机驱动链内的各种机械故障自动预测风机部件的可安全运行剩余寿命以易于理解的简洁文本形式描述故障类型与故障位置

7、基于互联网WWW远程访问信号采集+基本分析+人工诊断自动诊断典型故障+人工诊断疑难杂症自动生成诊断报告（趋势图、结论、预测、建议）自动诊断报告基于振动监测的风电机组维护–现状国内风电场目前基本采用小件“响应维护”，大件“定期维护”的模式通常问题比较严重了才被发现，例：齿轮箱高速端轴承/齿轮从2008年起，国内龙源、国华、中节能、粤电等风电运营企业开始尝试将主传动链的振动监测分析引入机组维护工作体系目前仍没有大规模采用，既有技术也有管理流程的原因在欧洲，兆瓦级风力发电机组被强制要求具有状态监测功能欧洲的保险公司与风机认证机构要求在线状态监测系统作为风力发电机组标准