系列风电机组事故分析及防范措施（七）——提高机组的整机性能与机组安全-电气专业混编风电机组的整机性能与部件质量有着密不可分的关系，提高?

系列风电机组事故分析及防范措施（七）——提高机组的整机性能与机组安全-电气专业混编
风电机组的整机性能与部件质量有着密不可分的关系，提高机组的整机性能和机组安全，必须提高机组的部件质量，尤其是关键部件的质量。但是，机组的部件性能好、质量高，并不等于机组的整机性能好、安全性高。只有按照整机设计要求合理地配置机组各部件，并经风电场长期试验配套调整之后，才能达到各部件的最佳配合，整机综合性能最优。
相关阅读：系列风电机组事故分析及防范措施（六）——风电场运维与安全隐患

建立和完善质量管控体系
保证机组安全和运行质量，首先村上佳菜子，要保证机组各部件的设计及生产质量。风电机组部件开发的测试验证流程大致分为厂内测试、机组测试（1 －3 台）和风电场测试（1 － 3 个风电场）三个环节。其次，保证整机设计、部件配套及生产装配的质量。最后，机组及部件的现场维护、维修和调试质量是保证机组运行、消除安全隐患的重要环节。
在机组及部件设计、生产的各个环节中，厂内工序的质量控制相对容易。保证机组的整机性能、运行安全及质量，还必须对机组及各部件的风电场试验、验证、现场调整及维护等现场工作进行良好的质量管控。
因风电场条件的限制，容易造成对现场工作的质量控制流于形式，或仅局限于对人员及工作流程的管理温佩琪，难以对现场的实际工作直接进行管理。如能利用网络、手机 APP 等现代通信手段，对机组运行状况进行监控和管理，对风电场的关键工作过程实施质量管控，将有利于弥补现场管理的不足和漏洞。
为确保机组安全及运行质量，除了做好机组生产、安装、调试、运维和备件的质量管控以外，还要搞好对机组附属部件（箱变、塔筒等）的采购维护质量，风电场输电线路、线路保护设施及升压站建设的质量控制。
为了更好地进行质量控制，提高机组效率和可靠性，降低风电场的建设成本，不仅机组设备由整机厂家提供，而且风电场宏观、微观选址和风电场建设也均由整机厂家整体规划和设计。依照风电管理和设备要求进行风电场及其附属设施建设。当机组投入正常运行，或出质保后再把风电场整体交给业主，这也是一种切实可行的提高风电场建设质量，降低风电场建设成本的方案。
兼顾多个目标康熙八皇子，提高整机性能，降低度电成本
在机组设计、 生产、 配套与调整时，需兼顾多个目标，达到机组的综合性能最优，如功率控制的控制算法相对较优、机组的年利用小时数高、安全性高、故障概率低、机组效率高、部件及机组寿命长、机组保护及运行参数较优、生产和维护成本低等多个目标。而这些目标之间又时常存在矛盾，例如，机组年利用小时数与大部件损坏、机组效率与部件寿命 ；机组安全、故障概率与生产成本。因此，需要综合权衡，而不是片面地追求机组效率、机组年利用小时数高及制造成本最低，以期达到整个寿命期内的机组度电成本最低。
在机组整机研发时，要以提高机组整机综合性能为目标 ；在部件采购时，不仅要看各部件的技术指标，更要参考机组部件的运行业绩和实际运行效果 ；在机组的叶片、变桨系统、主控系统、齿轮箱、发电机、变频器、通讯控制器、后台软件等部件及软件配套时，需在样机和风电场机组运行中不断调整，以达到最佳整机性能。
机组主控与后台软件统一。设备厂家在机组配套生产时，其机型可能有多种，但是，要对不同机型的主控进行统一设计，并使用同一个后台软件。主控在不同机型之间的差别可通过增加，或屏蔽其部分功能，或修改参数以实现与不同机型机组的配套，这样，有利于主控的备件供应和软件管理 ；有利于主控和后台软件的持续改进和完善 ；有利于减少编程人员的工作量。更重要的是 ：便于风电场的故障判断 ；减小现场服务和运维的技术难度； 有利于“集中监控， 区域维修” ；有利于数据上传和功率管理 ；有利于通过远程排查机组的安全隐患 ；并且当机组事故发生后，更便于事故分析。
基本部件统一。在机组启机、功率控制、 停机时， 变桨系统（包括叶片） 、变频器与主控之间需要进行密切协调与配合，且这些部件对机组整机性能的影响相对较大。如果这些部件之间配合不佳，可能出现机组部件寿命缩短（如 ：主齿轮箱等） 、振动超限和效率低等问题梦里花简谱。因此，同一机型的这些基本配置应当完全一样，即 ：这些部件的设计原理和生产厂家都完全相同。在进行大批量生产之前，这些基本部件和各种程序软件应经过了长时间、多种条件的现场调整和实践检验，以达到机组效率、部件寿命和故障概率等综合性能及指标的最优。例如 ：当叶轮的输入功率超过机组额定功率时，采取具体的功率调节控制方式，除考虑机组发电量的提高，还需考虑机组及部件安全，是否增加主齿轮箱、塔筒等部件的载荷和冲击等，而不能单方面地追求发电量的提高和功率曲线的优化。因此，变桨系统、变频器与主控之间配合和调整时，应兼顾多个目标，实现机组综合性能的最优。
同一设备厂家的风电产品应实现标准化、系列化。不同机型主要是针对机组的不同功率和适用的条件环境做出相应变化，而机组的基本设计思路不应有较大的差别，应充分考虑不同机型之间部件的借用与互换，这样将有利于机组的持续改进、维护和维修成本的降低 ；在满足业主不同需求时，应当以不破坏设备厂家的产品标准化、系列化为基本前提。例如 ：某设备厂家如果决定采用直流变桨系统，那么，在重大设计变更前，设备厂家生产的所有机型应采用统一设计思路的直流变桨系统，这将有利于减少研发、服务人员的技术难度和工作量。在变桨系统采购时，尽量采购同一配套厂家的变桨系统产品，以利于与部件厂商建立长期、稳定、互信的合作关系，实现部件生产的规模经济性，降低部件成本，同时，也有利于机组部件的持续改进。
在机组配套时，如采用了来自不同厂家的发电机、 齿轮箱、 润滑油泵等，这些部件可能在现场使用上有所不同，则应根据其性能和特点进行配套及维护。依据风电场的运行实践玉辞心，确定来自不同配套厂家部件在使用上的细微差别，采取不同的参数、配套方式及维护措施。例如 ：在进行机组的发电机配套时，应注意不同发电机前轴承的结构形式，针对其不同特点采取不同的维护和润滑方式，以避免机组烧毁事故的发生。
因此，设备厂家的整机配套设计思路，对机组质量、整机性能、备件供应、研发成本、技术服务难度、远期的机组运行和维护成本等均有着重要的影响。在激烈的市场竞争条件下，整机配套的总体设计思路正确与否，还关系到设备厂家竞争的成败。
提高机组部件性能与质量
叶片、变桨系统、主控系统、齿轮箱、发电机、变频器、风电场环网设备、后台软件等每一个部件均应具备较高的性能与质量，这是生产安全可靠、整机性能优异的风电机组必要条件。由于篇幅的原因我爱苏大 ，在此仅就与整机配套最密切的变桨系统、主控系统、变频器 3 个基本部件予以说明。
一、优秀机组控制器（主控）能大幅度地提高整机性能，排查机组的安全隐患
性能优异的主控系统，除了满足保证机组正常运行和机组安全、主控本身的故障率低、控制逻辑合理傲世玄神，按设计要求实施功率控制等基本要求以外，还应具有以下特性 ：在机组维护、维修及故障检查时，使用方便 ；抗干扰能力强 ；报故障准确 ；有完善的远程故障诊断、检查手段 ；其控制策略还应对保护齿轮箱、发电机及塔筒等部件有利 ；有完善的权限、密码系统杰拉德皮克，便于登录互联网和权限管理，以满足不同管理级别和技术层次人员在后台上对机组实施的远程操控。
主控系统对提升机组的整机性能至关重要。仅主控报故障不准确就可给现场机组维修带来一系列的麻烦和问题 ：可造成对机组部件好坏的误判 ；可能对检测元件及传感器接线要求太高 ；使机组的故障概率增加 ；还会使故障处理的时间、难度大大增加。
下面仅就因主控性能欠佳造成的主控误报“振动模块”故障和报“振动超限”不准确加以说明。
某主控与振动检测元件之间配合不佳，在机组运行时易报“振动模块”故障。从理论上来讲，主控、振动检测元件以及他们之间的通信接线，任何一个环节存在问题，均可能报此故障。因主控问题，对振动检测元件以及它们之间连接线的要求也相当高。
在现场处理此类故障时，需对以上的各个环节一一进行检查，这大大增加了故障处理的难度和时间，造成振动检测元件的大量更换 ；如果因主控问题造成报 “振动超限” 停机故障不准确，其故障判断将更加困难，此类问题可能增加机组的故障概率，还可能造成部件损坏，甚至危及机组安全。
控制程序是主控的核心。我们使用的是主控对机组的控制性能，而不仅仅是硬件。完善的主控程序可以便捷地远程排查机组安全隐患，对预防重大事故具有重要的意义 ；决定主控优劣的关键是完善的控制器软件，而不是主控硬件。完善的程序及合理的控制参数对提升主控性能起到了决定性的作用。
目前，国内绝大部分兆瓦级风电机组上的主控，其硬件都是从国外进口，程序则是基于硬件厂家提供的原型进行二次开发，或自主开发荤荤大端。有的国产主控厂家则以国外硬件厂家作为其主控品牌。国产主控开发较晚，主控编程人员普遍缺乏现场经验，未能把更多的机组运行经验、维护维修经验、远程故障诊断和安全检查工具等融汇到主控软件中。与国际知名主控厂家产品相比，国产主控在安全保护（包括 ：机组关键数据的采集、储存及主控本身等） 、报故障准确、使用方便、远程故障诊断以及远程安全检查等诸多方面还有相当的差距。为保证机组安全，提高整机性能，需尽快对此类主控的控制程序进行完善。综合考虑机组安全、整机性能、部件成本、国产化以及自主知识产权等多种因素，国内开发较早且软硬件均自主研发，程序较为完善的国产主控理应具有更大的发展实力和潜力，不应被貌似先进的国外硬件主控排挤出市场。
因此，性能优异的主控能大幅度地提高机组的整机性能及防止重大事故的发生。
二、变桨系统设计思路与质量直接关系到机组安全
部件的安全设计理念，应以简洁可靠为基本前提，过于复杂的设计不一定是安全产品。在系统设计中，简化系统的执行流程和控制流程有利于提高机组的安全性和降低故障概率。在交流变桨系统中，直接影响机组安全的是伺服驱动器，应简化其功能设计，除接受变桨指令之外，就是其本身和涉及机组安全的收桨功能。伺服驱动器硬件接口过多尹春吉，更容易出现接口硬件损坏 ；软件功能过多，软件编程上也容易出现更多 bug，不管软件还是硬件故障都可能导致伺服驱动器失效。
在直流变桨系统中，殷祝平正常紧急顺桨执行流程最简化。当执行紧急顺桨时恐龙侵袭，在顺桨的执行回路上，通过紧急顺桨接触器吸合直接把直流变桨电机与后备电源导通，不受外界的软硬件和交流供电影响 ；在直流变桨系统中，变桨驱动器紧急顺桨，其设计实现了控制回路的最简化。即 ：当外界交流供电电源不正常，或变桨交流电源断开时，在变桨驱动器内，直接导通后备电源与变桨电机，从而实现变桨驱动器的紧急顺桨。
目前，变桨机组所采用的变桨系统主要有三种 ：液压变桨系统、电动直流变桨系统、电动交流变桨系统。这三种变桨系统各有其优势和缺点。无论哪种变桨系统翊洁，其安全性和可靠性都应放在第一位。如造成三支叶片同时不能顺桨，则可能引起机组飞车事故的发生，变桨系统设计和质量在避免机组飞车中起着最为关键性的作用。机组运行时，因轮毂处于运动状态边防风暴，对于变桨机组来说，在同等质量的情况下，比其他部件的故障概率要高很多。
为保证机组安全，降低变桨故障率，应着重做好以下几方面的工作 ：首先，在整机成本一路走低的情况下，不能因成本问题而随意降低变桨系统的质量 ；其次，严格控制变桨关键部件的生产和运维质量 ；第三，完善变桨控制器程序，与主控密切配合实现冗余保护，保障机组安全； 第四，在没有充分实践依据的情况下，不能随意对变桨系统进行改造，或增加环节和部件，以免导致机组安全性更低，故障概率增加。
三、变频器对机组性能的影响和作用
兆瓦级风电机组普遍都采用了变频器，变频器的配套选型和质量，对电网质量、 机组性能、 机组变频器安全、维修方便、机组故障概率以及远程故障诊断等具有重要的影响和作用。
第一，变频器质量直接关系到电网质量和高、低电压穿越的能力乔治亚布朗。因为变频器的参与，会给电网带来高次谐波，又会影响到机组的部件损坏及电网质量。
第二，完善的变频器保护措施和程序，保护变频器及机组安全。对于双馈风电机组，通过变频器定、转子的电流较大，且机组并网时，定子直接与电网相连，完善的变频器保护措施，它不仅涉及到变频器的自身安全，还涉及到发电机、导电轨及机组安全。
因此，当定、转子对地，或相间出现小电流短路时，变频器就迅速保护停机。通过多种措施确保在机组故障或停机时，变频器能迅速脱网，以保护变频器和机组安全。
第三，很好地与主控配合实现较优的功率控制，减小机组振动，提高效率，保护联轴器、主齿轮箱等机组部件。要达到主控与变频器等在功率控制方面良好匹配，尤其是初次与某主控配套，应在风电场对两者进行多方测试和详细调整。
第四，变频器应具有完善的远程故障诊断工具及后台软件 ；与风电场环网通讯的通讯控制器之间应有相互配套的软硬件接口，以便对机组及变频器实施远程故障诊断、安全检查等撒尿哥。
第五，在决定变频器的冷却和布置方式时，应综合考虑机组成本、维修方便及机组安全等多个方面。

搞好现场服务，优化服务体系
不少风电企业，虽有片区，但没能充分发挥片区的作用。在每个风电场均有常驻服务维修人员，这使得本来紧缺的技术力量和现场服务人员更加分散，直接导致了风电场及风电场之间缺乏必要的支持和协调，而使机组故障处理迟缓久拖不决。我国众多风电场亟待实施“集中监控， 区域维修”的风电管理体制，以建立更有效的风电场服务体系，加强片区、公司总部对风电场的技术支持。具体措施如下 ：
第一，扁平化组织结构。让设计、服务能有效衔接 ；让处于第一线的人员能有效地调动资源，快速反应。
第二，通过阶段性培训、提高一线人员的技术水平，通过报酬分配及灵活的休假制度调动和提高现场工作人员的积极性，通过信息化手段提高机组管理有效性，使公司员工能更多地了解风电场机组运行状况鸡婆大师，并参与机组管理，解决现场技术和服务人员短缺问题。
第三，建立行之有效的远程故障检查与诊断系统，集中建立风电场数据中心和云数据平台彼得潘综合症。童瑶个人资料通过及时发现机组的潜在安全隐患，提高机组发电效率，增加机组利用小时数徐鹏军，真正帮助业主解决他们最为关心的问题。
第四，机组购买商、营运商的机型尽可能单一。有利于减少备件供应，降低机组维护维修成本及现场人员的要求。
结语
依照风电发展的基本规律进行整机配套和风电场管理，把有限的资源投到提高风电机组关键部件的性能与质量上，优化机组的整机配套，提高机组整体性能和机组安全。让综合性能及质量优异的风电机组具有更大的发展空间萨弗拉斯权杖，降低机组寿命周期内的度电成本，减少和避免重大事故的发生。
（作者单位：王明军：东方 电气风电有限公司；邵勤丰：东方 电气自控研发中心）

全文详见：https://p66p.cn/35466.html

TOP