老旧风电场风机运维管理模式研究与应用

中节能（内蒙古）风力发电有限公司 李 彪

风能的蓬勃发展有助于能源转型升级，但也带来了更多的疑难问题[1]。一些初期投入的风电机组逐渐进入“中老年”时期，零部件陈旧及配件供应不足的矛盾凸显，严重干扰着风电机组的正常运转。在这种关键时期，对风电场来说，找到一个合理的技术改造措施并出具切实可行的运维方案就变得尤为重要。

当前，风电场风电机组机械设备的保养工作主要采取定期维护与故障维修相结合的形式进行。因风电场风电机组分散特性，定期维护时间较长且人力、资金投入大，容易出现维护保养过剩或欠维修的现象，从而导致技术人员流失和电量损失。加之部分单位缺乏对监盘、数据分析、巡视检查、部件保养、隐患治理的规范管理，导致设备故障率逐年攀升，安全事故事件层出不穷。据统计在被动检修模式中，某风电场风电机组出质保后一年内的故障小时数由2700h 攀升至10384h。因此，找到一套可以在小风期、预防性检修的运维模式，同时可提高风电机组出力的运维方法，对风电场来说已经迫在眉睫。

1 探索风电机组运维方式

一是随着传感器技术、计算机、人工智能网络、数据处理等技术在设备失效检测与识别中的广泛应用[2]，如风电设备的压力、速度、温度、设备振动状态等的实时数据监测及叶片、轴承、变压器等重要零件的健康状况检查。二是通过设备定级管理、优化巡检定检标准、强化设备源头治理、深挖批量缺陷等手段，制定完善的定检、巡检方案，实时更新定检计划，利用小风期在原有定检模式的基础上有针对性地处理设备潜在隐患，形成状态检修+定期保养的可预防性检修策略。其目的在于避免设备损毁及报故，确保设备安全平稳工作，最大限度提高设备使用效率。近年来，某公司通过预防性检修发现了大部分早期缺陷，通过整改、定检、消缺等措施，保障设备故障率得到有效遏制。

1.1 预防性检修模式

由于大数据、云计算技术的出现，以及专用传感器技术的进步，使能够从不同系统采集到大量数据，这意味着可以随时监测风电机组的机械和电气状态参数、运转效率、其他性能指数等[3]。利用一定的预测算法检索出这些数据。如果发现了表征潜在故障的指示，就启动检修程序。在故障还没有发生之前，对其进行检修或维护，这就是预防性检修。

预防性检修使运维部门能够将设备的机械和电器方面的意外损坏减到最低程度并保证大修后的设备维持在能够承受的运行状况。这个创新的运维体系可使风电机组的部件临到损坏时才进行修理或更换，减少了由于部件真正损坏导致计划外的运维成本，也可避免过早修理或更换造成资源浪费。

预防性检修将带来至少三个方面的利益：干预次数减少；每次干预所花费的时间缩短；替换部件的数量减少（因而需要的备品库存数量也减少）。因此，与其他检修方式相比较，机组设备的检修成本降低，而可靠性更高。

另外，预防性检修从原先涉及运输服务不同的参与者（供应商、检修机构、工程师、技术人员、外部参与者）之间缺乏沟通的状态转变为一个完全一体化的系统。在这个系统中所有的参与者能够互相沟通交流，共享信息、知识和经验。

1.2 标准化管理的运维模式

标准化管理系统是为了在公司的生产运营、管理工作区域内获得最佳社会秩序，对现实及潜在的社会问题建立规范行为。其中，MBA 等一般经管教学都把标准化管理系统建设包含其中[4]。现阶段，标准化管理体系一般泛指企业的标准化体系。

风电场的运行管理模式将是一种集成化的管理模式。其涉及开发、设计、投资、生产等多种主体，通过新科技的发展互相交融，共同围绕着提升风场内风机总发电量的目标，建立的一套风电场运行管理模式[5]。

2 某公司运维检修实践与探索

2.1 基于数据的预防性检修实践

2.1.1 数据实时监盘

某公司在风电场监控管理过程中，通过优化监控软件、统一升级温度界面等手段，要求运行人员加强设备差异性指标监盘，重点对主轴轴承、齿轮箱、发电机、变流器等大部件温度、转速、润滑等指标进行监控，充分发挥运行人员的主观能动性。

此外，为了有效提升设备温度告警参数的作用，特设立监控温度下浮区间（注：各部件温度告警值下浮10～20℃），同时，通过横向、纵向对比分析，对存在差异性的部件状态提前登机检查。如齿轮箱轴承温度停机阈值为90℃，风电场设临界关注温度为75℃。风电场通过实时对风机温度数据的监控，及时发现因齿轮箱冷却风扇扇叶损坏、温控阀故障引起的齿轮箱超温缺陷；因散热风机缺陷引起的发电机轴承超温等缺陷。提前开展设备的消缺工作，有效降低了机组故障停机时间，同时延缓了大部件老化速度，降低了大部件损坏概率。

2.1.2 振动数据分析

某公司在设备管控方面，强化了振动监测、PCH 等系统的高效利用，并设立专职振动数据分析专员。加强对设备振动数据的报警频次统计和现场实时分析，将振动监测系统、设备温度、润滑状态、转速预警相结合，提前预判、高效分析，从而最大程度保障机组利用效能。某公司所辖某风电场通过实时关注振动监测报警情况并进行数据分析，发现该风电场26台机组齿轮箱轴承存在串轴、跑圈、频繁断齿等故障，如图1所示。最终通过拆箱分析，发现该批次齿轮箱齿轮存在问题。为确保设备运行期间不发生安全质量事件，在确定批量更换该批齿轮箱后，对更换方案进行了提前部署，在齿轮箱部件到场后开始停机更换，有效降低了机组大部件损坏故障停机及更换时长。

图1 某机组齿轮齿面开裂、断齿

通过对实时数据的监盘及振动数据的分析，某公司有效降低了大部件损坏概率，提升了机组运行效率。

2.1.3 设备缺陷与巡检管理

随着各风电场风电机组运行时间日益增长，各类缺陷凸显，基于现场的实际情况及典型故障的发生频次，某公司因地制宜实时更新风电机组巡视记录表，并将缺陷等级划分为紧急缺陷、重大缺陷、一般缺陷，据此对设备缺陷进行立即处理、计划处理及延时处理。同时，规范巡检周期、定期更新巡检台账，对于故障和影响风机正常安全运行的缺陷即刻处理，其他暂不影响风电机组安全运行的缺陷，列入维护计划或日常消缺，并且对缺陷处理进行闭环管理，从机组的外观到数据的测量做到由浅入深、等级分明，使巡检工作严慎细实。

2.2 基于标准化的运维实践

2.2.1 设备维保标准化

针对每年的定检维护工作，生产现场不只局限于依靠设备厂家的维护明细表开展工作，还须针对设备运行现状制定相应的维护计划。因此，在各风电场制定年度定检维护方案前，有必要全面开展系统的排查和总结，针对频发故障点及批量缺陷，增加对应维护项目，调整相关维护方案，做到高温提前预防、缺陷提前排查、方案提前部署。例如，在高温、大风季来临前，风电场会集中开展塔筒门滤棉、变频器、齿轮箱散热器、发电机散热风扇、SVG 功率柜除尘等工作（如图2所示），由此降低设备因高温导致老化的风险，提升了设备利用率。

图2 变频器、SVG 深度清理

同时，为了规范公司生产运维管理流程，针对各风电场定检维护方案，通过OA 流程审批的方式，逐层审核，全面落实、推进生产运维管理的精细化、流程化、规范化。

2.2.2 典型案例汇编标准化

分析典型故障，核查故障触发点，全面排查所有同类设备，避免批量故障的发生，同时形成分析报告，汇编至某公司故障案例报告书中，供区域内运检人员参考学习。

某风电场齿轮箱发电机测轴承损坏故障，在风电场、生产部持续地跟踪及分析，轴承损坏的主要原因是轴承喷油口堵塞造成轴承运行过程中润滑不良，致使轴承损坏频繁。对此，风电场组织人员对全场机组进行了专项排查，个别机组滤筒里有残留O 型圈、干燥剂颗粒、喷油口堵塞等缺陷。为避免故障再次发生，要求厂家对滤筒内存在残留物的机组进行了滤油，同时规范了维护时更换滤芯的方法。

2.2.3 运维队伍标准化

某公司通过严把“审查关、措施关、交底关、检查关”，以一系列强有力的措施开展外委队伍的现场管理，在安全、质量及进度控制方面，取得较为显著的管理成效。

以强化措施为保障，为了确保外委队伍“三措两案”符合现场实际，公司对“三措两案”标准模板进行了规范，在基本安全措施的基础上增加了劳动防护措施、风险点分析和控制措施两大要素，在施工方案方面规范了施工工艺流程、进度控制、安全投入、文明施工、质量验收计划及标准等关键环节，以深化措施促进现场作业安全和质量控制。此外，高风险作业、定检维护，以及技改作业的“三措两案”必须经生产部、安监部会审，分管领导审批通过后方可执行，以确保“三措两案”科学制定、合理合规、切合实际。

2.2.4 运维指导手册标准化

近年来，某公司通过对国标、行标等标准的解读及与行业内专家的交流，目前已逐步形成《风机巡视检查记录表》《蒙西公司油品检测规范》《蒙西公司电池、电容更换标准（试行）》《安全工器具及仪器仪表检测规范》《劳动防护用品检查、更换及报废标准》《风力发电场季度巡检管理规程》《叶片巡检规程》《继电保护运行规程》《线路巡视作业指导书》《箱式变压器巡视作业指导手册》《夜间巡视表》《三措两案标准模板》等12项标准规范。

通过预防性检修及标准规范体系建立，有效避免了设备批量故障的发生，设备利用率得到有效提升，为计划性检修奠定了坚实的基础。

3 结语

综上所述，为适应老旧风电场及机组设备的运维管理要求,必须重视新时代数字化和标准化的管理运营特点，完善并建立系统结构、设备集成管理系统，同时实施运营管理计划，以实现提高风电智能管理系统的运维管理水平目的。如果政策未能实施到位，不但会影响旧风电管理与运维系统的正常运转，还不能保证系统结构的合理设置。为此，风电企业可利用设备管理、原物料管理、运营管理、运维业务管理，以及综合信息管理等方法，构造出能够适应共享需求的运维管理业务平台，以保障新老旧风电场与运维服务体系的顺畅发展。