浅谈风电场设备管理

摘 要：风力发电作为新能源产业的支柱，已经在全国范围内遍地开花，但由于风电场运行工况恶劣、发电设备基数大以及设备在各个环节上存在设计和运行方面的缺陷，从而导致风电场设备管理工作难度增加，传统的设备管理方式，已不能满足其需要，下面就从三年来现场工作为例，浅谈对风电场设备管理的看法。

关键词：风力发电 设备管理 技术应用

一 引言

对于一个风电场来说，管理工作的重点之一就是做好设备管理，因此，现场设备的管理工作一直是倍受风力发电企业关注的重点问题。如何保证其设备投运率、如何在夏冬温差极大的工况下得到良好的设备运行数据等等问题，最终都归纳到了如何做好现场设备管理工作中。如果把常规火电的设备管理方式运用在风力发电中，会出现哪些矛盾，下面我们将对这些问题进行探讨。

二 风电场设备管理的弊端

按照国内标准风电场的装机规模来说，一般为200MW，按照单机1.5MW的主流风机来计算，仅风力发电机组就有134台，另外还有其配套的134台箱式变压器以及用于传输电能的架空线路等设备，设备数量很庞大。根据风力发电机组安全规范要求，风力发电机组排列的要求为，横向间距为9D，纵向间距为4.5D(D指风力发电机组叶轮直径)，按此计算，一个200MW的风电场占地面积为40平方公里。风电场一般情况下地属戈壁、山间、草原等人烟稀少、常年伴有5级至8级大风气候的区域。由于以上原因，造成风电场的设备管理存在以下的弊端：

(一)设备基数大，造成对设备进行例行的巡视、检查的周期长，且工作面多，按照2人/组进行巡视，4小时/次，来计算，全场134台风力发电机组巡视一次需要10人，14天完成。加上巡视箱式变压器、输电线路、配电设备等，风电场全场设备巡检一次需要45天左右的时间。另外还要考虑到大风、沙尘等不适合设备巡视的时间，这就造成了全场设备巡检不能按照电气设备的规范进行巡视，导致设备故障率的升高。

(二)风电场地域辽阔，设备故障的机动性比较高，设备间的距离较长，这就导致对于故障的响应时间会增大。另外，风电场大部分工作需要登高作业，作业时间会增加，且工作强度大，会出现疲劳作业的现象。

(三)风力发电机组属于自动化程度较高的机组，控制回路中有很多变频器、PLC等精密仪器，由于风电场地域和环境的特殊性，大风、沙尘会造成精密仪器故障频发，维护量和检修成本增大。

(四)由于风力发电机组中存在大量的集成化元器件以及模块，且控制回路中存在6V、12V、24V、48V、60V等不同电压等级，元器件的故障率高，且修复率极低，所以需要大量的备品备件库存，而且备件范围很广，泵、电机、风扇、模块、开关等等。这就造成了风电场由于备件库存的问题，大量资金投入。

(五)由于国内风机设备厂家核心技术的匮乏、低价竞标而导致设备组件质量下降、为追求高的单机容量而忽略了设备的可靠性验证、只注重实验室数据而未考虑现场实际情况等因素设备在设计结构上、配置上存在一定的问题，导致在现场实际运行数据偏差较大。出现夏季高温限功率运行、冬季低温禁止启动等现象。

三 风电场设备管理工作的关键点

转变观念，根据风电场设备管理中存在的弊端，对症下药，创新出一套适合风电场设备管理的体系，在做好安全稳定运维的条件下，达到开源节流、降本增效的目的。

(一)根据主要设备的维护手册，制定出适合于风电场设备管理的运维规程。

一)根据风电场检修队伍的水平以及风力发电机组主要设备的故障周期制定出性价比较高的巡视周期，如设备巡检周期、设备定期维护周期、以及根据温度变化情况而制定的专项检查、整治周期等等。

二)根据主要设备的维护周期，重新定制巡检、定检、整治工作项目，因地制宜的开展工作，这样就可以达到事倍功半的效果。

三)在进行巡检、定检以及整治工作时，严格按照闭环管理的要求，做到有记录、有图像、有结果、有反馈，务必每一项工作按照要求完成。另外，工作流程化后，工作效率也会提高。

(二)加强设备运行时的监控管理，做到运检一体化。

一)在设备运行的过程中，对运行数据进行记录和分析，将被动检修逐渐转变为主动检修，在萌芽状态消除故障。例如从发电机轴承温度的温升可以分析出该轴承的润滑情况;从变桨系统的扭矩值可以分析出变桨轴承的润滑以及变桨电机的运行情况等等。

二)运行人员远程对风力发电机组进行熟练的操作，对一些故障误报、数据错误引起的故障、系统的检测能进行及时的处理，避免由于小问题而造成投运率降低，发电量的损失。

(三)创新备品备件的管理模式，争取以最小的库存来完成更高的设备投运率。

一)严格把关设备所更换的备品备件，防止残次品、山寨产品的使用，并根据设备的运行情况，对部分备件进行优化，用质量好、性能佳的产品来替代。

二)与当地专业的备件供应商签订备件供货协议，充分利用商家的一切便利条件完成风电场低库存、高效率的目标。

三)构建最优的技术服务、大型施工服务、大型备件的供货链，在出现能力范围以外的情况时，可以在最短的时间内解决问题。

四)与周边同类机型的风电场信息互动，联合与备件供应商签订备件供货协议，这样有助于充实该商家库存品种以及库存量，另外备件的价格会因数量的增加而更加的优惠。

四 注重新技术、新设备的学习和应用

风力发电设备在国内技术不成熟，在结构设计上、技术的应用上存在短板，而新技术、新设备每年层出不穷，解决了很多的问题。学习、探索、应用新技术、新设备，敢于创新，是未来设备管理中的一项重要工作。

(一)液态氮气冷却在风力发电机组中的应用。由于风电场夏季温度的升高，发电机、齿轮箱等转动设备的运行温度超出正常运行范围，空冷、水冷的冷却效果不能满足设备的需求，导致风力发电机组限功率运行，甚至故障停机。液态氮气冷却方式在2013年北京风能问世，利用其冷却的快速性、低温性解决设备以及机舱温度的高温现象。

(二)振动、电池在线检测系统的应用。由于风力发电机组自带的振动检测、电池检测系统不完善，导致由于发电机轴承振动大、电池充放电不均匀的问题凸显，为了在现象恶化前改善或者在故障发生前提前预先进行检修，独立的在线监控系统研发成功，对各个子系统的监控数据更加全面，从而能及早对该设备的健康状态做出鉴定，从而避免设备由于长期带病运行而加速老化。

(三)超级电容在风力发电机组中的广泛应用。超级电容由于其体积小、充放电迅速、电压稳定、故障率低、使用寿命长等特点，在风力发电机组中已逐渐代替铅酸蓄电池，广泛的应用在风机变桨系统供电、控制系统备用电等方面。

(四)齿轮油现场滤油装置。风力发电机组中的齿轮箱由于运行工况恶劣，导致其润滑冷却介质齿轮油油质变质、变色、含水量增大等问题出现，利用一台风电机组专用换油机、高粘度油品滤油机以及一些附属设备构建的现场滤油装置，对于齿轮油含水量超标，乳化、含金属颗粒含量超标的现象，有所改善，同时也增长了齿轮油的使用周期，节省了一部分检修成本。

(五)双变频器系统的使用。随着风力发电机组单机容量的不断增加，3MW、5MW机组的试运行、10MW概念机的问世，风力发电机组变大变高已经成为趋势，但故障率高也是一个不能回避的问题，主要是变频系统，更是故障的重灾区，由此双变频系统的配置首先在3MW机型中出现，在出现变频器故障时，可单独隔离出一套变频系统，使用单变频系统运行，可以适当减少故障带来的损失。

七 结语

风电场的设备管理工作还需要我们不断的探索和实践，传统的常规火电模式的管理在风电场的实行会造成大量人力、财力的浪费。创新出一种特有的设备管理模式，在运检之间找到平衡点，使其在最大产出的情况下，能得到更好的保养，还需要现场设备管理工作的扎实开展，从而积累经验，取其精华去其糟粕，创立新的管理标准。