基于時間延遲理論的風電機組不定期檢修策略分析

爾德木圖

摘 ?要：我國發電技術隨著國民經濟的發展不斷進步，風電機組在生活中的運用也越來越廣泛。風電機組在使用過程中不可避免會出現一些故障，機組一旦出現故障，就會直接導致其無法正常運作，直接影響到居民及企業的正常用電，造成生活不便和經濟損失。為了避免風電機組發生故障造成不良后果，就應該對風電機組不定期進行日常檢修，但目前我國檢修技術還不足以支撐風電設備的檢修，需要借助國外的先進理論。基于此，本文就時間延遲理論對風電機組的不定期檢修策略進行分析。

關鍵詞：風電機組;不定期維修;維修策略

前言：目前我國對于風電機組采取的維修方式為事后維修、預防維修、計劃維修以及狀態維修相結合的方式。對于風電機組的檢修無論何時檢修、采取怎樣的檢修手段，都要保障數據記錄的真實性，在風電機組的維修過程中與實踐延遲理論進行融合，找到機組部件潛在型故障到功能型故障的規律并建模，建立起時間延遲維修模型，并以模型為基礎選擇相關維修策略。

1時間延遲維修

隨著國家環保的理念日益增強，風能由于環保、可再生的特質受到越來越多的關注，風電機組的安裝量也逐年遞增，但是風能存在隨機性和不穩定性，若運行環境惡劣就會導致風機各部件的故障過多，存在維修費用昂貴、維修時間過長等問題。為此使用時間延遲檢修就可以對風電機組有針對性地進行維修，使其維修效率大大提高的同時避免資源浪費。

1.1狀態檢修與P-F間隔

風電機組的檢修時在設備還在運行狀態時對其進行預防性檢修，多數設備故障都不是突然發生，設備在其功能喪失之前都會有潛在的問題預兆。我們將設備具有潛在故障到真正存在功能性故障的過程所用的時長稱作P-F間隔，如圖1。

對于風電機組部件的P-F間隔，在間隔內對于還未損壞部件進行提前更換，將風電機組的故障率減至最低，大大減少故障帶來的經濟損失。但在實際應用中，P-F間隔很難準確獲得，目前獲得P-F間隔的方式是由工程師憑經驗判斷，容易造成P-F間隔判斷不準確，會導致對設備維修不足或是維修過剩的情況。因此我國急需一種根據設備歷史運行數據，對風電機組的P-F間隔進行數學建模的準確量化的分析方法[1]。

1.2 DTMM

時間延遲檢修是一種綜合考慮設備故障損失、運行風險和維修成本的維修模型。在模型規劃中，設備從投入到產生潛在故障的時間間隔為u，u為隨機變量，密度函數為g（u），經過一段延遲時間為s，s也是一種變量，密度函數為h（s）。如下圖，若是在紅色區域進行檢測排查，是不能檢測出潛在故障，或潛在故障已經轉變成為功能性故障，所以想要判斷檢測周期是否合理，就是要看延遲時間是否能被充分利用，促使工作人員在綠色區域內對風電機組部件進行檢修，進行預防性更換。

經分析，在DTMM中，風電機組部件在時刻t前沒有發生功能故障可分為兩種情況：第一種情況是在t時刻前沒有發生潛在故障;第二種情況中雖然風機部件在t時刻前發生潛在故障，但并沒有演變成功能故障。則部件可靠度R（t）表達式為

R（t）=

在上述公式中，等號右邊第一項為情況一發生的概率，等號右邊第二項為情況2發生的概率。

1.3參數估計

我們在這里采用極大似然法（MLE）對DTMM進行參數估計。與傳統的方法不同，在假定DTMM中，g（u）和h（s）這兩個變量分布類型的前提下，對DTMM進行參數估計所需要的似然函數，不能通過把現有數據帶入到密度函數中直接得到。因為風電機組進行參數估計的現有數據是一段時間內部件在維修人員管理下所發生的實際事件的記錄，似然函數只能由表征產生的這些數據的特定情形的似然概率得到，而這些特定情形需根據參數估計需求人為構造，即整個過程是一種基于運維日志和情形構造的極大似然估計過程[2]。

2風電機組維修相關性

2.1經濟相關性

經濟相關性可分為經濟正相關性及經濟負相關性。經濟正相關性是指若干部件進行統一維修要比單獨對每個部件進行維修要節省更多的費用。各種設備的生產一般通過流程作業的方式，如果對需要維修的設備進行分組檢修，很大程度上能提高設備的可用度，不僅減少了因停機造成的經濟損失，也大大降低了維修費用。而經濟負相關性指的是將維修人員的安全及產品質量都考慮進去，多個維修部件一起維修要比單個部件維修費用更多。

2.2結構相關性

風電機組的結構一般都具有相關性，若一個部件出現故障需要進行維修，其他部件也必須進行維修。風電機組的結構相關性不是說設備各個部件之間的故障事相關的，而是指風電機組的部件維修之間具有關聯性。

2.3隨機相關性

隨機相關性指的是在一個風電機組系統內各個部件的劣化過程都會對彼此產生一定的影響，使一個設備間的不同零件或是不同設備上的同一零件所產生的故障都會相互進行作用。任何一個部件的狀態都會對其他部件狀態產生影響，因此將不同部件集中一起進行維修，能夠達到維修效率的最大化，對維修費用盡可能做出節省，使零部件的使用壽命能有效延長。

3風電機組檢修策略

3.1事后維修

事后維修是風電機組最合適的維修方式，在設備發生故障導致停工時對設備進行緊急修復，用最快的時間使設備可以繼續運行。這種維修方式費用較低，可以有效降低維修成本，但是會造成設備在維修期間無法正常工作，造成更大的經濟損失

3.2預防維修

在故障發生之前，設備可以運行的情況下對設備進行檢修就叫做預防維修。由于設備沒有損壞，所以只需要定期對設備進行保養和檢查，實時掌握設備的運行狀態，保障在設備發生故障停止運行前有時間采取方法補救，盡力排除設備發生故障停止運行的風險，在設備工作完成后對設備進行故障排查，避免因設備停運造成的經濟損失。預防維修的手段被廣泛運用，有效降低了維修費用。但是過多的預防性維修直接導致設備生產效率低，所以平衡預防維修與生產效率之間的矛盾也是必須考慮的一環[3]。

3.3計劃維修

在對設備進行充分了解的基礎上，不考慮設備是否處于運行狀態，根據一定的時間間隔或根據設備工作時長對其進行計劃檢修，使用計劃檢修有一個前提條件就是設備有明顯的損耗期，導致設備出現故障的幾率大大增加，大部分設備的部件都無法使用到預期時長。使用計劃維修的檢修方式，能夠對設備故障及時有效的進行改進，避免了重復性工作反復進行。

3.4狀態維修

很多設備發生故障都不是突然發生，而是有一定的時間曲線。所以工作人員也要采取狀態檢修的維修方式。在設備工作的狀態進行設備檢修，應結合技術設備來保障人員安全和維修任務的完成。使用檢測技術對設備進行檢測、診斷，結合設備的運行狀態進行預防維修。在檢測過程中一旦發現了符合故障損耗的特征就要及時上報。對設備進行狀態檢修要結合設備的周期性評估，這也是對風電機組進行維修的必然發展方式。

對設備部件相應的狀態應采取針對性的計劃檢修方式。風電機組的部件發生故障后要使用事后維修的維修方式，但事后維修的修理手段容易產生修理不足的問題;相反，由于計劃檢修的修理手段是在設備運行狀態下對設備進行檢修，所以會造成維修過剩的情況。這兩種維修方式都無法再最大程度上發揮經濟效益。

結束語：總而言之，我國目前對于風電機組的檢修手段還有很多可以發展的空間，目前掌握的部件檢修手段多數是針對部件進行系統優化。在部件相關性上有更科學合理的決策，大幅度節省了維修費用。檢修人員要積累實踐經驗，多進行學習和提升，才能更好的做好風電機組的檢修工作，創造更多的經濟效益。

參考文獻：

[1]劉恩仁，魏夢瑤，王建東.基于時間序列分段的風電機組調節速率估計[J].科學技術與工程，2021，21（27）：11609-11614.

[2]劉坤杰，劉貴平，劉敏.風電機組檢修安全技術交底標準化建模實踐[J].水電能源科學，2019，37（11）：170-172.

[3]符楊，李學武，黃玲玲.基于時間延遲理論的海上風電機組不定期檢修策略[J].電力系統自動化，2020，40（15）：133-140.