状态检修在风机检修中的应用及影响因素浅析

达丽敏

（新疆金风科技股份有限公司，北京100176）



状态检修在风机检修中的应用及影响因素浅析

达丽敏

（新疆金风科技股份有限公司，北京100176）

摘要：随着检测手段在风机上的推广使用以及风机维护人员素质的不断提高，风机运营企业在面临风机运维投入降低的强大压力下，推广风机状态检修已是大势所趋。然而，由于风机状态检修技术尚处在起步阶段，有关状态检修的各关键因素都会对风机状态检修技术的持续稳健发展带来冲击和阻碍。本文着重分析了影响风机状态检修的关键因素，有针对性地提出了风机状态检修的推广建议。

关 键 词：风机；状态检修；影响因素；应用

近年来，随着电子、测控技术的快速发展，各种在线监测、离线检测手段和技术得到了长足的发展，这些技术被应用于各行各业甚至是社会的各个角落。就风机而言，振动检测技术、油品检测技术等已趋于成熟，加之风机维护人员也从中专技校向本科等高学历的专业人才转变，为风机状态检修技术的推广提供了较好的硬件资源基础。同时，在风电运维投入下行的强大压力下，预防性维护将成为风电场生产活动的主要内容。随着风机整机破坏性故障的逐渐减少，推广风机状态检修已是大势所趋。

1　状态检修的定义

检修的方式主要分为三种：事后检修、定期检修和状态检修。

定期检修是指设备使用到规定的时间进行维修，使其恢复到规定的状态。“规定的时间”一般指规程、制度中规定的时间周期，可以是累计工作时间、设备日历时间或某运行技术参数出现的次数（断路器开断故障电流的次数）等。规定的状态指规程、标准或出厂试验中要求达到的技术指标、性能和要求。

定期检修存在两方面的不足：一是设备存在潜在的不安全因素时因未到检修时间而不能及时排除隐患；二是设备状态良好，但已到检修时间，就必须检修，检修存在很大的盲目性，造成人力、物力的浪费，检修效果也不好。

状态检修是指设备的运行和使用状态受到严格监视，以设备当前的实际工作状况为依据，通过先进的状态监测和诊断手段、可靠性评估手段以及寿命预测手段将获得的信息与使用的标准参数做比较，从而判断设备的状态，识别故障的早期征兆，对故障部位及其严重程度和故障发展趋势做出判断，并根据分析诊断结果，在设备性能下降到一定程度或故障将要发生之前主动实施维修。

状态检修是根据设备的运行状况进行检修，是有目的工作，因此状态检修的前提是必须要做好状态检测。状态检测有两个主要功能：一是及时发现设备缺陷，做到防患于未然；二是为主设备的运行管理提供方便，为检修提供依据，减少人力、物力的浪费。由此可见，状态检测是状态检修的必要手段，表1所示为状态检修与定期检修的区别。

表1　状态检修与定期检修的区别

目前风机检修维护工作主要由定期检修维护和日常故障维护两种方式组成。定期检修则是由以半年为周期的半年检修和全年检修组成，检修统一全面，耗时较长（48小时为标准年度检修定额）。而在实际维护中由于检修时机、检修资源等问题造成风机检修质量大打折扣，检修内容主要集中在劳动密集的力矩检测、油/脂加注和卫生方面，而半年检修则直接成为加油的代名词，可以说风机定期检修维护已经变成了低技术含量的例行检查。这样的检而不修的现状在一定程度上威胁着风机的可靠运行，而且还会不断增加机组故障频次和故障损失。

由表1可以看出，在风机的检修与维护方面推行状态检修具有非常重大的意义，但风机状态检修还存在很多的影响因素，需要在今后的项目实行上进行考虑与分析。

2　国内外状态检修开展情况

2.1国内状态检修开展状况

由于理论水平未能达到实际应用的要求，大多数科研人员只能借助国外编写的一些仿真软件（如Adams、RecurDyn等软件）来解决设计、分析中的问题，而软件的使用需要具备一定的理论基础，欲达到熟练、深入的应用程度，则需要较高的理论水平。另外，借助仿真软件并不能解决所有实际应用中的问题，有时需要自行编写程序，如将程序写入不能安装大型软件的微芯片，这种情况对理论的要求更高。再者，从自主知识产权、国家科研知识储备以及教育系统学科建设等角度来看，掌握及传授此部分理论知识是必须的。

国内状态检修工作从90年代初在电力系统进行试点，经过十几年的试行，各供电部门结合自己的特点进行了各具特色的探索。随着计算机网络技术的普及和发展以及电力系统的不断改革，我国的供电设备状态管理和状态检修得到初步的发展，相应地出现了一些管理软件和检修系统。清华大学凭借其技术力量的优势和科研成果在国内状态检修方面一直处于研究开发的前沿，其主要成果“水泵/水轮机组运行状态监测与跟踪分析系统”先后在广州抽水蓄能电厂、湖南江垭电厂、李家峡电站等推广使用，通过部级鉴定，达国内首创和世界先进水平，为状态检修奠定了坚实的技术基础，为机组的运行调试提供了极大的帮助。

国电公司热工研究院在状态检修的研究、开发和应用推广领域一直很活跃。2001年12月，国家电力公司向系统有关单位印发了《火力发电厂实施设备状态检修的指导意见》，进一步推动火电厂实施设备状态检修工作。2003年4月，中电联供电分会《状态检修指导意见框架》研讨会总结了十年来状态检修的理论和实践，研讨了《供电设备状态检修指导意见》，交流了状态检修的做法、取得的成效与经验以及在理念创新、技术创新与管理创新等方面所取得的成果，并确定了今后状态检修基本框架，为今后深入开展状态检修工作提供了理论依据。

2.2国外状态检修开展情况

国外的设备状态检修发展较早。开始于1970年，由美国杜邦公司I.D.Ouinn首先倡议。70年代末，美国电力科学研究院（EPRI）就对电力设备的状态检修进行了研究和应用，目前己向RCM （reliability centered maintenance）发展。日本是从80年代开始对电力设备实施以状态分析和在线监测为基础的状态检修。

而欧洲大多数国家也正在进行检修体制的改革，其方向也是状态检修。到目前为止，基于计算机网络技术的设备管理、事故分析和预警系统在美、加等国已普遍应用，且有了多个版本。如Integrated Maintenance System等。这些软件系统应用Intranet、Internet及GIS（地理信息系统）等最新的计算机技术，将状态管理、事故预警和事故处理进行有机的集成，大大改善了其设备监督管理环境，提高了监督管理水平。

3　风机状态检修影响因素分析

3.1关键影响因素简介

影响风机状态检修技术推广的因素众多，简单地说可以从两个方面来划分。从管理方面来看，主要有思想观念陈旧、专业知识缺乏、技术水平跟不上三个影响因素；从风机状态检修推广方面来看，主要集中体现在选用先进适宜的检测手段、采集分析真实可靠的状态数据、应用科学合理的状态评估方法、以及建立完整的跟踪反馈体系四个关键节点的影响因素。

3.2管理因素分析

无论是计划检修还是状态检修都与技术的发展息息相关，因此要推广状态检修就必须持续开发应用先进技术，同时，状态检修较强的科学性和逻辑性让状态检修工作变得复杂且艰巨，如果不从思想观念上加以改变和重视，状态检修注定不会发挥其应有的价值和作用。

3.3检测手段因素分析

检测手段可以直接或间接获取设备运行状态数据，一般可以分为在线监测和离线检测两种手段，目前在风机上应用比较多的在线监测手段主要包括下列几个方面：

（1）风机设计工艺参数。风机在设计时为了让关键核心部件的运行状态得到有效保护而设置了监测位置，通过有效的监测手段可以获取用以评估关键核心部件运行状态的特征数据，主要包括温度（发电机绕组温度、环境温度、润滑油温度、冷却液温度、IGBT温度、柜体温度等）、速度（发电机转速、风速、偏航速度、变桨速度等）、压力（润滑油压力、冷却液压力、液压油压力等）、位置（机舱加速度、振动开关、机舱位置、风向标等）等。在设计时一般考虑上述数据的极限状况下的保护值，那么他们在风机正常运行情况下又代表什么含？在风机寿命周期内各阶段又能表达什么呢？这些才可能是风机设计工艺参数要告诉我们的关于风机运行状态的真正奥秘，也是风机状态检修技术研究工作者需要解读和分析的基础和关键所在。因此可以肯定地说，风机状态检修技术研究最基础最直接的检测手段就是风机自身工艺参数的监测，但由于风机运行时间和数据积累的有限性，对运行参数的研究分析还不足，而随着互联网大数据的深入发展，对风机运行参数的研究也必将进入快速发展阶段，它将有力推动风机状态检修技术的发展。

（2）在线监测手段。当前应用比较广泛的风机在线监测系统主要有传动系统的振动在线监测系统、润滑系统（齿轮油）的油液在线监测系统、轴承位移在线监测系统和发电机绝缘在线监测系统等，随着智能技术的深入发展，风机在线检测手段会越来越成熟。但相对于风机工艺参数来说，它们具有较强的独立性和系统性，监测的精度更高，能够及时准确地判断被检测部件的运行状态并发出警告，保证被检测部件能够得到及时的维修，在当前风机运行参数分析不足的情况下，它们无疑是最直接有效的检测手段，是风机工艺参数监测的有效补充。

（3）离线检测手段。离线检测手段大多用于设备的故障诊断和定期的预防性检修，目前应用较为广泛的有螺栓力矩定期检测、轴承位移和绝缘的定期检测、塔筒焊缝和轮毂等结构件的超声波检测、润滑油抽样检验等，该类检测手段数据离散，时间跨度大，对风机运行状态趋势的研究意义不大，在风机状态检修技术研究方面，尤其是状态评估时只能作为一种原始的参考数据。

（4）数据可靠。采集分析真实可靠的状态数据是风机状态检修能否有效开展最重要的因素之一，因为数据采集过程中会受到监测点、监测设备、数据传输等因素的影响而造成采集数据失真，分析结果可能会谬以千里。为此，风机状态检修技术研究的首要任务应该是选择科学合理的监测位置和成熟可靠且适用的监测设备，并通过可靠的数据传输系统进行数据采集，确保数据准确可靠。目前除了风机工艺参数的采集传输准确可靠外，其它的监测设备均存在不同程度的不确定性，这给风机状态检修技术深入研究带来一定的阻力。

（5）状态评估方法分析。应用科学合理的状态评估方法是确保风机状态检修方案是否有效的关键因素，当前风机状态检修评估方法大多采用的是国际/国家或者行业的相关标准，而这些标准一般适用于新风机、大修或更换后的风机，在风电行业快速发展的背景下，风机关键部件或系统状态趋势的研究才刚刚开始，预计在互联网思维和大数据时代的冲击下将会有井喷式的发展，它的发展必将带动风机状态评估方法乃至风机状态检修技术的快速发展。

（6）跟踪反馈体系分析。风机状态检修是一种技术，更是一种科学模式。为实现风机故障减少，保证风机寿命周期内效率最佳，需要持续探索研究风机状态检修技术，因此建立一套完整的状态检修跟踪反馈体系是风机状态检修能够持续进行的体系性根本保证，当前较为广泛应用的状态检修流程如图1所示，它同样适用于风机状态检修技术的研究推广。

图1　状态检修跟踪反馈流程

4　风机状态检修推广建议

尽管风机状态检修将会成为风机检修维护的一种趋势，且将会推动风电行业的快速发展，但由于风电行业相对年轻，对各个关键因素的研究不够深入，对风机各部件和系统的状态趋势把握不准等客观问题，使得风机状态检修技术成为一项长期的、持续的、复杂的、艰巨的攻关任务。在当前风机状态检修数据积累有限、状态趋势研究不够深入、跟踪反馈体系不完善的背景下，建议在风机状态检修技术研究推广工作中采取“由点及面，由易到难，技术先行，体系跟进”的方式稳健推进，实现风机状态检修技术研究初期的经验和信心积累。

在国内的风机状态检修工作实行中可以借鉴Reliawind联合体的经验。Reliawind是首个覆盖欧洲的风能合作项目，它集合了风能价值链的利益巨头，为下一代风机开发提供开发工具、建立模型和设计指引。他们以可靠性理论为基础设计了风机运维方案，在风机状态检修方面具有很好的借鉴意义。

5　总结

尽管风机状态检修将会带动风电行业发展，但在风机维护中，应用状态检修技术除了应当有明确的思路外，还需要充分考虑风机状态检修的四大关键影响因素，尤其应当对数据库可靠和状态评估方法进行持续的深入研究，否则，风机状态检修技术的发展就会受到一定的冲击和阻碍。

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doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.01.005

中图分类号:TK83

文献标识码：A

文章编号：1007-7782（2016）01-0014-04

收稿日期：2016-02-28这种检修方式以设备出现功能性障碍为判据依据，在设备发生故障且无法运转时才进行维修。显然，这种应急维修需要付出很大的代价和维修费用，不但严重威胁着设备和人身安全，而且会出现维修不到位的情况。

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