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建立故障數(shù)據(jù)庫為風機把脈問診
今年以來，受一系列利好因素影響，風電行業(yè)逐步回暖，并不斷提速。在風電加速發(fā)展的大趨勢下，風電機組的技術(shù)和質(zhì)量并沒有被忽視，反而顯得越發(fā)重要。
在近期召開的 “2014北京風能大會”上，一批新技術(shù)和新設備紛紛登臺亮相，為風電設備提升性能、加快發(fā)展保駕護航。
利用大數(shù)據(jù)降低風機故障率
“如何不斷地追蹤風電機組各個階段發(fā)生的變化，分析出現(xiàn)故障的原因，發(fā)生故障的時刻，以及當時的天氣情況和負載情況？這可以利用在風電機組里存在的傳感器來捕捉信息，通過解讀這些信息，能夠預測、防范風機可能發(fā)生問題的時機，激發(fā)風機里面的安全措施，實現(xiàn)自我控制。”北京天源科創(chuàng)風電技術(shù)有限責任公司項目總監(jiān)WolfgangJussen說。
通過軟件，可以將傳感器回傳的數(shù)據(jù)和保存的歷史數(shù)據(jù)進行整合。WolfgangJussen認為，從振動的傳感器上可以發(fā)現(xiàn)它的異常狀況，分析已有的數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)庫，可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)生過的故障，因而能采取措施避免其再次發(fā)生。多渠道的實時傳感系統(tǒng)，相當于風電設備的的一個預警系統(tǒng)，同時也能夠告訴客戶，哪些設備部件需要進行預防或維護。
建立有關(guān)故障的數(shù)據(jù)庫，顯然可以降低風電機組的故障率。在天津瑞能電氣有限公司研發(fā)部門劉博看來，各種數(shù)據(jù)的透明性是真正提升風電機組控制水平的一個關(guān)鍵：“采購來的部件信息資料不完整，沒有建立維護清單，沒有以機組為單位的成本數(shù)據(jù)，沒有按部件進行故障分類，沒有建立故障率知識庫，導致機組成本越來越高。大數(shù)據(jù)的應用在風電領(lǐng)域必然可以發(fā)揮巨大的作用。”劉博認為，在大數(shù)據(jù)的前提下，專家診斷系統(tǒng)可以更加完善。專家診斷系統(tǒng)包含本地程序和本地數(shù)據(jù)庫，SCADA接口。遠程診斷中心包含了基本數(shù)據(jù)庫，故障診斷專家等等。診斷過程是風電機組發(fā)生故障時發(fā)出診斷需求，申請診斷，由本地專家診斷進行判斷。遠程診斷通過知識庫獲取知識信息，可進行人工的輔助分析。
抗冰系統(tǒng)和高溫型風機
積極發(fā)展風電，勢必由點到面開拓新領(lǐng)域，海上風電和低風速市場由此不斷升溫。而技術(shù)的提高和深化，使得風電設備在各種惡劣環(huán)境和氣候的條 件下，仍然能夠從容應對。
瑞典VindRen風電技術(shù)公司執(zhí)行官GoranRonsten談到了冰凍環(huán)境對風電機組的影響：“冰凍環(huán)境可以影響到6%的裝機，這是在瑞典的一個數(shù)據(jù)。結(jié)冰狀況下，發(fā)電量也會嚴重下降，大概降低13%。對于不同的風電機組，數(shù)據(jù)會有變化。中國的一些省份低溫環(huán)境很常見，冬天也面臨冰凍的情況。在南方，昆明以前也出現(xiàn)過冰凍。
冰凍不僅會影響到風機運行，也可能危及人身安全，因此GoranRonsten認為有必要把抗冰系統(tǒng)裝到風電機組上去，確保機組正常工作。他說，西門子與VTT進行合作，開發(fā)了碳纖維抗冰體系。
ENERCON和維斯塔斯則采用了熱空氣技術(shù)。有抗冰體系的風電機組運行穩(wěn)定性提升不少，明年在瑞典可能會有30%的風電機組安裝前沿的去冰技術(shù)。
而在高溫環(huán)境下，性能大幅提升的高溫型風電機組應勢而生。浙江運達風電股份有限公司的一位設計人員介紹，風電機組熱傳導包括三個部分：輪轂、機艙、塔桶，標準型機組溫度范圍在攝氏零下 20度到40度，在目前實際應用中，很多高溫條件下，機組都可能會限功率，甚至是停機。但通常高溫地區(qū)具備的特點，是溫度高，同時平均風速也高。新設計的高溫型風電機組，適應溫度提高了5攝氏度。
風電設備日益智能化
在互聯(lián)網(wǎng)時代，風電的發(fā)展也充分利用了計算機技術(shù)，機組等設備智能化趨勢明顯。
“風電機組智能化采用一體化的解決方案好，一體化的解決方案是所有的電氣控制都由一體化的設計來完成。
優(yōu)點是增加用戶收益，提高可靠性、可用率、電量產(chǎn)出，降低成本。”劉博說。
據(jù)介紹，風電機組的控制類型多種多樣，按驅(qū)動鏈結(jié)構(gòu)可分為直驅(qū)、半直驅(qū)、高速傳動鏈。發(fā)電機類型有雙饋、低速永磁、高速永磁。其軟硬件差異非常大，首先是控制平臺。其次是通訊接口內(nèi)部像EtherCAT各控制器內(nèi)部協(xié)議，控制策略多樣。在風電機組智能控制方面，變槳健康診斷、振動監(jiān)測、葉片健康監(jiān)測、智能潤滑、智能偏航、智 能變槳、智能解纜、智能測試都是風級職能發(fā)展的方向。
隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，風電機組的智能控制技術(shù)也越來越細化。金風科技的一位工程師在談到風電單機時，建議可以使用先進的激光雷達測風技術(shù)，對風機及其周圍的風速進行實時測量和分析，用于實現(xiàn)智能預測控制，偏航位置校正及風電場的協(xié)調(diào)控制。
同時，他認為，采用此技術(shù)可對關(guān)鍵部件載荷實施監(jiān)控，對載荷計算數(shù)據(jù)進行對比，使得風機的控制更加智能。在單機智能控制基礎上，還能實現(xiàn)風電機組的集群協(xié)調(diào)控制，并且基于大量的海量歷史數(shù)據(jù)，對風機的運行和控制進行優(yōu)化?？傊?，單機的智能控制可以帶來更多發(fā)電量，創(chuàng)造更多的利潤。
“我們提出了一個軟件平臺標準化的方式，思路是把控制程序和控制平臺*分開。同時，控制程序與外部應用也*分開。目前應用智能化技術(shù)的還不算多，但整機制造商已經(jīng)開始重視風電機組控制系統(tǒng)的設計提升，智能化技術(shù)應用前景廣闊。”劉博說。
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