狀態檢修在風機檢修中的應用及影響因素淺析

達麗敏

（新疆金風科技股份有限公司，北京100176）

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狀態檢修在風機檢修中的應用及影響因素淺析

達麗敏

（新疆金風科技股份有限公司，北京100176）

摘要：隨著檢測手段在風機上的推廣使用以及風機維護人員素質的不斷提高，風機運營企業在面臨風機運維投入降低的強大壓力下，推廣風機狀態檢修已是大勢所趨。然而，由于風機狀態檢修技術尚處在起步階段，有關狀態檢修的各關鍵因素都會對風機狀態檢修技術的持續穩健發展帶來沖擊和阻礙。本文著重分析了影響風機狀態檢修的關鍵因素，有針對性地提出了風機狀態檢修的推廣建議。

關 鍵 詞：風機；狀態檢修；影響因素；應用

近年來，隨著電子、測控技術的快速發展，各種在線監測、離線檢測手段和技術得到了長足的發展，這些技術被應用于各行各業甚至是社會的各個角落。就風機而言，振動檢測技術、油品檢測技術等已趨于成熟，加之風機維護人員也從中專技校向本科等高學歷的專業人才轉變，為風機狀態檢修技術的推廣提供了較好的硬件資源基礎。同時，在風電運維投入下行的強大壓力下，預防性維護將成為風電場生產活動的主要內容。隨著風機整機破壞性故障的逐漸減少，推廣風機狀態檢修已是大勢所趨。

1　狀態檢修的定義

檢修的方式主要分為三種：事后檢修、定期檢修和狀態檢修。

定期檢修是指設備使用到規定的時間進行維修，使其恢復到規定的狀態。“規定的時間”一般指規程、制度中規定的時間周期，可以是累計工作時間、設備日歷時間或某運行技術參數出現的次數（斷路器開斷故障電流的次數）等。規定的狀態指規程、標準或出廠試驗中要求達到的技術指標、性能和要求。

定期檢修存在兩方面的不足：一是設備存在潛在的不安全因素時因未到檢修時間而不能及時排除隱患；二是設備狀態良好，但已到檢修時間，就必須檢修，檢修存在很大的盲目性，造成人力、物力的浪費，檢修效果也不好。

狀態檢修是指設備的運行和使用狀態受到嚴格監視，以設備當前的實際工作狀況為依據，通過先進的狀態監測和診斷手段、可靠性評估手段以及壽命預測手段將獲得的信息與使用的標準參數做比較，從而判斷設備的狀態，識別故障的早期征兆，對故障部位及其嚴重程度和故障發展趨勢做出判斷，并根據分析診斷結果，在設備性能下降到一定程度或故障將要發生之前主動實施維修。

狀態檢修是根據設備的運行狀況進行檢修，是有目的工作，因此狀態檢修的前提是必須要做好狀態檢測。狀態檢測有兩個主要功能：一是及時發現設備缺陷，做到防患于未然；二是為主設備的運行管理提供方便，為檢修提供依據，減少人力、物力的浪費。由此可見，狀態檢測是狀態檢修的必要手段，表1所示為狀態檢修與定期檢修的區別。

表1　狀態檢修與定期檢修的區別

目前風機檢修維護工作主要由定期檢修維護和日常故障維護兩種方式組成。定期檢修則是由以半年為周期的半年檢修和全年檢修組成，檢修統一全面，耗時較長（48小時為標準年度檢修定額）。而在實際維護中由于檢修時機、檢修資源等問題造成風機檢修質量大打折扣，檢修內容主要集中在勞動密集的力矩檢測、油/脂加注和衛生方面，而半年檢修則直接成為加油的代名詞，可以說風機定期檢修維護已經變成了低技術含量的例行檢查。這樣的檢而不修的現狀在一定程度上威脅著風機的可靠運行，而且還會不斷增加機組故障頻次和故障損失。

由表1可以看出，在風機的檢修與維護方面推行狀態檢修具有非常重大的意義，但風機狀態檢修還存在很多的影響因素，需要在今后的項目實行上進行考慮與分析。

2　國內外狀態檢修開展情況

2.1國內狀態檢修開展狀況

由于理論水平未能達到實際應用的要求，大多數科研人員只能借助國外編寫的一些仿真軟件（如Adams、RecurDyn等軟件）來解決設計、分析中的問題，而軟件的使用需要具備一定的理論基礎，欲達到熟練、深入的應用程度，則需要較高的理論水平。另外，借助仿真軟件并不能解決所有實際應用中的問題，有時需要自行編寫程序，如將程序寫入不能安裝大型軟件的微芯片，這種情況對理論的要求更高。再者，從自主知識產權、國家科研知識儲備以及教育系統學科建設等角度來看，掌握及傳授此部分理論知識是必須的。

國內狀態檢修工作從90年代初在電力系統進行試點，經過十幾年的試行，各供電部門結合自己的特點進行了各具特色的探索。隨著計算機網絡技術的普及和發展以及電力系統的不斷改革，我國的供電設備狀態管理和狀態檢修得到初步的發展，相應地出現了一些管理軟件和檢修系統。清華大學憑借其技術力量的優勢和科研成果在國內狀態檢修方面一直處于研究開發的前沿，其主要成果“水泵/水輪機組運行狀態監測與跟蹤分析系統”先后在廣州抽水蓄能電廠、湖南江埡電廠、李家峽電站等推廣使用，通過部級鑒定，達國內首創和世界先進水平，為狀態檢修奠定了堅實的技術基礎，為機組的運行調試提供了極大的幫助。

國電公司熱工研究院在狀態檢修的研究、開發和應用推廣領域一直很活躍。2001年12月，國家電力公司向系統有關單位印發了《火力發電廠實施設備狀態檢修的指導意見》，進一步推動火電廠實施設備狀態檢修工作。2003年4月，中電聯供電分會《狀態檢修指導意見框架》研討會總結了十年來狀態檢修的理論和實踐，研討了《供電設備狀態檢修指導意見》，交流了狀態檢修的做法、取得的成效與經驗以及在理念創新、技術創新與管理創新等方面所取得的成果，并確定了今后狀態檢修基本框架，為今后深入開展狀態檢修工作提供了理論依據。

2.2國外狀態檢修開展情況

國外的設備狀態檢修發展較早。開始于1970年，由美國杜邦公司I.D.Ouinn首先倡議。70年代末，美國電力科學研究院（EPRI）就對電力設備的狀態檢修進行了研究和應用，目前己向RCM （reliability centered maintenance）發展。日本是從80年代開始對電力設備實施以狀態分析和在線監測為基礎的狀態檢修。

而歐洲大多數國家也正在進行檢修體制的改革，其方向也是狀態檢修。到目前為止，基于計算機網絡技術的設備管理、事故分析和預警系統在美、加等國已普遍應用，且有了多個版本。如Integrated Maintenance System等。這些軟件系統應用Intranet、Internet及GIS（地理信息系統）等最新的計算機技術，將狀態管理、事故預警和事故處理進行有機的集成，大大改善了其設備監督管理環境，提高了監督管理水平。

3　風機狀態檢修影響因素分析

3.1關鍵影響因素簡介

影響風機狀態檢修技術推廣的因素眾多，簡單地說可以從兩個方面來劃分。從管理方面來看，主要有思想觀念陳舊、專業知識缺乏、技術水平跟不上三個影響因素；從風機狀態檢修推廣方面來看，主要集中體現在選用先進適宜的檢測手段、采集分析真實可靠的狀態數據、應用科學合理的狀態評估方法、以及建立完整的跟蹤反饋體系四個關鍵節點的影響因素。

3.2管理因素分析

無論是計劃檢修還是狀態檢修都與技術的發展息息相關，因此要推廣狀態檢修就必須持續開發應用先進技術，同時，狀態檢修較強的科學性和邏輯性讓狀態檢修工作變得復雜且艱巨，如果不從思想觀念上加以改變和重視，狀態檢修注定不會發揮其應有的價值和作用。

3.3檢測手段因素分析

檢測手段可以直接或間接獲取設備運行狀態數據，一般可以分為在線監測和離線檢測兩種手段，目前在風機上應用比較多的在線監測手段主要包括下列幾個方面：

（1）風機設計工藝參數。風機在設計時為了讓關鍵核心部件的運行狀態得到有效保護而設置了監測位置，通過有效的監測手段可以獲取用以評估關鍵核心部件運行狀態的特征數據，主要包括溫度（發電機繞組溫度、環境溫度、潤滑油溫度、冷卻液溫度、IGBT溫度、柜體溫度等）、速度（發電機轉速、風速、偏航速度、變槳速度等）、壓力（潤滑油壓力、冷卻液壓力、液壓油壓力等）、位置（機艙加速度、振動開關、機艙位置、風向標等）等。在設計時一般考慮上述數據的極限狀況下的保護值，那么他們在風機正常運行情況下又代表什么含？在風機壽命周期內各階段又能表達什么呢？這些才可能是風機設計工藝參數要告訴我們的關于風機運行狀態的真正奧秘，也是風機狀態檢修技術研究工作者需要解讀和分析的基礎和關鍵所在。因此可以肯定地說，風機狀態檢修技術研究最基礎最直接的檢測手段就是風機自身工藝參數的監測，但由于風機運行時間和數據積累的有限性，對運行參數的研究分析還不足，而隨著互聯網大數據的深入發展，對風機運行參數的研究也必將進入快速發展階段，它將有力推動風機狀態檢修技術的發展。

（2）在線監測手段。當前應用比較廣泛的風機在線監測系統主要有傳動系統的振動在線監測系統、潤滑系統（齒輪油）的油液在線監測系統、軸承位移在線監測系統和發電機絕緣在線監測系統等，隨著智能技術的深入發展，風機在線檢測手段會越來越成熟。但相對于風機工藝參數來說，它們具有較強的獨立性和系統性，監測的精度更高，能夠及時準確地判斷被檢測部件的運行狀態并發出警告，保證被檢測部件能夠得到及時的維修，在當前風機運行參數分析不足的情況下，它們無疑是最直接有效的檢測手段，是風機工藝參數監測的有效補充。

（3）離線檢測手段。離線檢測手段大多用于設備的故障診斷和定期的預防性檢修，目前應用較為廣泛的有螺栓力矩定期檢測、軸承位移和絕緣的定期檢測、塔筒焊縫和輪轂等結構件的超聲波檢測、潤滑油抽樣檢驗等，該類檢測手段數據離散，時間跨度大，對風機運行狀態趨勢的研究意義不大，在風機狀態檢修技術研究方面，尤其是狀態評估時只能作為一種原始的參考數據。

（4）數據可靠。采集分析真實可靠的狀態數據是風機狀態檢修能否有效開展最重要的因素之一，因為數據采集過程中會受到監測點、監測設備、數據傳輸等因素的影響而造成采集數據失真，分析結果可能會謬以千里。為此，風機狀態檢修技術研究的首要任務應該是選擇科學合理的監測位置和成熟可靠且適用的監測設備，并通過可靠的數據傳輸系統進行數據采集，確保數據準確可靠。目前除了風機工藝參數的采集傳輸準確可靠外，其它的監測設備均存在不同程度的不確定性，這給風機狀態檢修技術深入研究帶來一定的阻力。

（5）狀態評估方法分析。應用科學合理的狀態評估方法是確保風機狀態檢修方案是否有效的關鍵因素，當前風機狀態檢修評估方法大多采用的是國際/國家或者行業的相關標準，而這些標準一般適用于新風機、大修或更換后的風機，在風電行業快速發展的背景下，風機關鍵部件或系統狀態趨勢的研究才剛剛開始，預計在互聯網思維和大數據時代的沖擊下將會有井噴式的發展，它的發展必將帶動風機狀態評估方法乃至風機狀態檢修技術的快速發展。

（6）跟蹤反饋體系分析。風機狀態檢修是一種技術，更是一種科學模式。為實現風機故障減少，保證風機壽命周期內效率最佳，需要持續探索研究風機狀態檢修技術，因此建立一套完整的狀態檢修跟蹤反饋體系是風機狀態檢修能夠持續進行的體系性根本保證，當前較為廣泛應用的狀態檢修流程如圖1所示，它同樣適用于風機狀態檢修技術的研究推廣。

圖1　狀態檢修跟蹤反饋流程

4　風機狀態檢修推廣建議

盡管風機狀態檢修將會成為風機檢修維護的一種趨勢，且將會推動風電行業的快速發展，但由于風電行業相對年輕，對各個關鍵因素的研究不夠深入，對風機各部件和系統的狀態趨勢把握不準等客觀問題，使得風機狀態檢修技術成為一項長期的、持續的、復雜的、艱巨的攻關任務。在當前風機狀態檢修數據積累有限、狀態趨勢研究不夠深入、跟蹤反饋體系不完善的背景下，建議在風機狀態檢修技術研究推廣工作中采取“由點及面，由易到難，技術先行，體系跟進”的方式穩健推進，實現風機狀態檢修技術研究初期的經驗和信心積累。

在國內的風機狀態檢修工作實行中可以借鑒Reliawind聯合體的經驗。Reliawind是首個覆蓋歐洲的風能合作項目，它集合了風能價值鏈的利益巨頭，為下一代風機開發提供開發工具、建立模型和設計指引。他們以可靠性理論為基礎設計了風機運維方案，在風機狀態檢修方面具有很好的借鑒意義。

5　總結

盡管風機狀態檢修將會帶動風電行業發展，但在風機維護中，應用狀態檢修技術除了應當有明確的思路外，還需要充分考慮風機狀態檢修的四大關鍵影響因素，尤其應當對數據庫可靠和狀態評估方法進行持續的深入研究，否則，風機狀態檢修技術的發展就會受到一定的沖擊和阻礙。

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doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.01.005

中圖分類號:TK83

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7782（2016）01-0014-04

收稿日期：2016-02-28這種檢修方式以設備出現功能性障礙為判據依據，在設備發生故障且無法運轉時才進行維修。顯然，這種應急維修需要付出很大的代價和維修費用，不但嚴重威脅著設備和人身安全，而且會出現維修不到位的情況。

Brief Analysis of Application and influencing Factors of Status Overhaul in Overhaul of Wind driven Generator

DA Li-min
（Xinjiang Golden wind limited company，Beijing 100716，China）

Abstract:With the popularization of detection measures on wind driven generator and continuously raising of quality of maintainers，the popularization of wind driven generator status overhaul has already become a heneral trend under the big pressure of falling of wind driven generator operation and maintenance cost.However，because the wind driven generator statusoverhaul technology is still in the initial stage，all key factors related to status overhaul may become impact and obstacles to substained and steady development of wind driven generator status overhau technology.This text focuses on analysis of key factors that will affect wind driven generator status overhau，and formulates some suggestion for popularization of wind driven generator statusoverhaul.

Key word:Wind driven generator；Statusoverhaul；Influencing factors；Application