海上风电维护检修的内容及维检

海上风电维护检修的内容及维检

宋鹤雄

天津港航工程有限公司 天津市300457

摘要：风力发电具有运行即生产的特点，运维是海上风电场投入正常运营后的主要活动，科学合理的海上运维是海上风电场管理的科学保障。根据目前国内海上风电场建设的主要建筑物类型及运行保障需求，海上风电场的运维内容主要包括风电机组、塔筒和风机基础、海上升压站、海底电缆等设备日常巡检、定期维护及故障处理，配备专用维修工具及运维施工船等交通工具。

关键词：海上风电；维护检修；内容；维检

前言

通过对机组进行日常的检修，可以及时的掌握风电机组现如今的运行性情况，及时的了解每一个零部件的运行情况是否出问题，从而拟定出相应的维修计划，在问题出现初期便可以采取相应的措施进行处理，避免损坏问题加剧，导致人员财产出现损失。因此必须要引起足够的重视，通过合理的措施保证机组可以稳定的运行性，促进我国社会经济建设持续的发展。

1风电机组的常见故障及诊断方法

1.1主控系统的故障及诊断方法分析

对于主控系统而言，主要作为风机的大脑，是风机的核心部件，风机运行的逻辑判断以及动作主要作为主控系统所发布出来的，现如今主流的控制系统主要是我PLC的模块化设计工作，背板为总线连接的方式。对于这类电子器件，较为常见的故障主要是模块自身和外部故障问题，模块自身的故障主要是数字量或者是模拟量信号输出显示不正常等，故障的处理方式为重新刷新相关的程序，或者是对器件进行更换。然而外部故障主要是在后台监控SCADA系统中根据警报的方式进行提醒，通过借助报警提示以及代码的描述，能够快速的对外部器件故障点进行定位，对故障问题快速的处理。但是在维护的过程中，不可以忽视屏蔽主控系统所发出的安全相关故障问题，如果忽视会导致风机的安全运行出现严重影响，因此必须要引起足够的重视。

1.2发电机的故障和诊断方法

对于风电机而言，主要是属于风电机组的核心部件，其功能主要是将旋转机械能转变成为电能，并且持续的向电气系统提供出电力。因为最近几年来我国的风电机组容量持续的增大，发电机的尺寸也是逐渐的增大，这样便对于发电机的密封性带来一定的影响，发电机在每一种工况以及电磁条件下持续的进行工作容易出问题，这个部件的故障主要是包括了以下几点：一是发电机振动过大；二是轴承过热；三是转子以及定子线圈出现短路等。通过相关文献统计分析，在全部的发电机故障之中，轴承的故障率达到了百分之四十，定子的故障率则是达到了百分之三十八，其他的故障率则视为百分之二十二，根据发电机的故障特点发恩熙，一般情况下所用的诊断方式主要是从转子/定子的电流信号以及电压情况和是输出功率反馈等来进行相应的分析。

2采取有针对性的故障处理措施

对于各种风电机组而言，在长期运行的过程中需要采取不同的处理措施，必然风机的功的曲线不达标以及个别及组无法满发等，在这个时候需要先从叶片对零以及风向标对北等方面进行入手检查，同时也是需要对风机的算法和控制逻辑进行相应的优化，还要充分的考虑到风机的位置是否处于在尾流效应之中。在此之外，变桨电机频繁出现故障时，不仅仅需要考虑变桨电机制造商的选择以及更换，也是需要综合的去考虑整套变桨系统设计和维护，后备电源的充放电故障等带来的影响，甚至是因为每一个风电场的未知区域不同，风机特性是存在着比较大，因此通过实施纠正性的技术进行解决。风电场的运行维护和故障处理中需要在日常维护的时候不断进行探索，制定出完善的管理规章，提高相应的管理，促进其各项技术得到不断的优化，提高风电机组能够稳定的运行。

3海上风电机组的定期检修

定期维修是各厂商根据风机设备的运转时间、零部件固有检验周期等因素综合考虑制定的带有强烈计划性、周期性的维修方式。目前，陆上风电机组的定期检修周期一般选月、季、半年、全年为时间节点，海上风电机组受限作业时间和运维船舶限制，多数主机厂家可做到季、半年和全年的定期检修周期。风电机组定检项目主要包括：整体外观检查、力矩检验、易磨损元件测量、传感器距离调整、及电气机械测试等工作项目[2]，由检修项目及间隔时间的检修方法可以看出定期维修较为趋向于风电机组的定期维护保养，潜在故障的发现主要通过外观检查和电气机械测试等手段，对明显的缺陷点和电气机械测试固有的缺陷暴露项目均可以及时提前发现并处理，是目前海上风电行业发展不成熟阶段采取的最简单有效的维护方式之一。在现实应用中，系统性定期维护是保证可靠性的基础手段，其可以直观发现监测系统无法在线监测到的故障点，强制性、固定的检修项目可保障机组最基本的可靠性；但其也有弊端，主要表现在隐蔽缺陷维修不到位、非故障项目重复维修和维修时间固定且间断等问题，会造成维修深度不够、维修力量浪费和维修不及时。

4海上风电机组的状态检修

状态检修是指根据在线监测仪器持续监测数据和成熟的故障模型分析判断设备的异常状态，预先发现缺陷，根据缺陷发展速度和检修环境条件提前安排消缺的方式。根据材料显示统计，海上因各类原因延迟维护的时间可占其总停运时间比例的89.4%，可见，海上风电能否缩短故障停机时间，最重要的即在监测设备能否更全面提前更长时间发现缺陷。不可能无限制的增加海上风电机组的各类监测设备，这会增加建设投资成本，监测设备的增加本身也变成风电机组的零部件组成部分，零部件越多越复杂，反而会导致设备故障率的提升。目前，已出现监测手段有齿轮箱油品在线检测，齿轮箱温度监测、传动系统（包含主轴、齿轮箱）振动在线监测，发电机绕组和气隙温度监测，发电机电气参数监测，针对叶片异常声音和排水孔的监测设备等；分别从各个方面对机组的关键部位进行监测分析。

5海上风电机组的故障检修

故障检修亦称事后检修，是当机组出现故障之后再展开检修工作，其具有节约前期监测成本，避免过度维修等优点，缺点是维修手段落后，易因一个部件损坏造成其他部件损坏。该检修策略与定期检修是目前陆上风电行业应用最为普遍的检修方法，海上风电检修因受海况天气影响大，且随着海上风电产业逐步向深海发展，离岸距离越来越远，再加上船舶航速交陆上车辆速度慢的多，抵达风机时间将更长，势必增加故障修复的停机等待时间，进而降低机组可利用率。受限于设计经验不足、产品质量限制及恶劣海况条件的长期侵蚀等因素影响，故障检修方法将无法避免的成为一段时期内重要的海上风电机组检修模式。

6海上风电维检的发展方向

6.1实现资源共享

朝着最大程度实现资源共享的方向发展，即实现码头、直升机基地、交通工具等资源的共享；实现海上风电场备品备件资源的共享；实现海洋气象播报和预报等气象资源的共享，为集约化运维服务；实现海上风电维护检修人力资源的共享，有利于培养海上风电维护检修专业人才；实现海上风电运维数据资源的共享，借助风电大数据中心的平台优势，提高维护检修效率。

6.2促进技术进步

促进海洋基础学科和相关工程学科的发展建设，形成产学研用的良性发展。重点推动大数据、人工智能等先进技术在海上风电运维领域的应用。

6.3降低运维成本

降低海上风电运维成本，促进海上风电可持续发展。

6.4规范行业发展

政府需加强对行业的统一监管，制定标准规范，梳理海上风电运维风险点，加强海上风电安全生产管控，通过对牵头实施集约化维护检修的运维公司的管理，实现海上风电维护检修行业健康规范统筹发展。

6.5推动行业升级

整合海上风电投资运营企业、主机厂、设备厂等社会各界资源，形成合力，促进行业更好更快发展，打造广东省海上风电全产业链。

结束语

现如今随着百万千级风电场的陆续建设工作，四兆瓦及以上的机型已经成为了陆上的主力，海上风电已经进入到大容量快速发展的阶段，智慧风场以及无人值守会成为日后的发展趋势，因此风电场的日常检修和维护工作便是十分重要。

参考文献：

[1]王达梦，马志勇，柳亦兵，滕伟.小故障样本条件下的风电机组分层贝叶斯可靠性模型[J/OL].中国电力：1-10[2019-11-12].

[2]杨劲，谢伟，张伟，王寿福，杨松圣.定桨距风力发电机组叶片加装涡流发生器性能提升研究[J/OL].机电工程技术，2019（10）：124-127[2019-11-12].