風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行性能測(cè)試技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行性能測(cè)試技術(shù)摘要：目前，隨著國(guó)家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策落實(shí)和風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量迅速增長(zhǎng)，打造"無人值班，少人值守〃風(fēng)電場(chǎng)，設(shè)置風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)，建立集控中心是風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)于裝機(jī)容量較小、人員較少的新能源企業(yè)，要實(shí)現(xiàn)先進(jìn)高效的管理，需要探索適合企業(yè)的管理模式。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；機(jī)組運(yùn)行；性能分析；測(cè)試技術(shù)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)變得十分成熟，并且技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的作用，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有促進(jìn)作用，這也是該項(xiàng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)重要原因。1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成與狀態(tài)性能監(jiān)測(cè)技術(shù)1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由葉輪、變槳系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主控系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組、機(jī)艙、偏航系統(tǒng)、塔架等結(jié)構(gòu)組成，依靠風(fēng)能帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，利用變槳距技術(shù)調(diào)整葉輪轉(zhuǎn)速、提高發(fā)電效率，借助轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，進(jìn)而傳動(dòng)至發(fā)電機(jī)處完成發(fā)電。1.2狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)1.2.1性能參數(shù)檢查該方法主要用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下的實(shí)際輸出功率，將獲取到的實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果與機(jī)組正常輸出功率進(jìn)行對(duì)比，判斷其性能參數(shù)是否超出閾值，以此判斷風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有無故障問題。1.2.2振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)用于監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中軸承、齒輪等構(gòu)件與機(jī)艙系統(tǒng)的振動(dòng)情況，利用傳感器采集其振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而利用系統(tǒng)將采集到的信號(hào)與正常信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，倘若發(fā)現(xiàn)該信號(hào)存在異常情況，則系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行提示。通常在使用振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)主要采用幅域統(tǒng)計(jì)分析法、等旋轉(zhuǎn)角采集法等方法，配合運(yùn)用FFI分析法消除干擾，以此提高振動(dòng)信息的精確性，相較于其他監(jiān)測(cè)技術(shù)而言成本略高。1.2.3油液監(jiān)測(cè)技術(shù)油液質(zhì)量對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效能發(fā)揮著重要影響，采用油液監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行油液質(zhì)量、鐵屑、油溫、油濾壓降的離線檢查，以此獲取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以直觀反映系統(tǒng)部件的運(yùn)行狀況，定位具體故障。2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行性能監(jiān)控系統(tǒng)功能2.1風(fēng)機(jī)精細(xì)化控制通過對(duì)24臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的采集分析、判斷報(bào)警、提示處理，為運(yùn)維人員監(jiān)控及操作提供了方向性指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的精細(xì)化控制。2.2風(fēng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析優(yōu)化以理論發(fā)電量平衡分析法為主線的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析以及預(yù)警提示，為判斷風(fēng)機(jī)是否在有效發(fā)電、是否處于正常狀態(tài)，預(yù)測(cè)可能發(fā)生故障的部件提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以HADOOP大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的設(shè)備分析診斷，通過數(shù)據(jù)分析預(yù)判來指導(dǎo)狀態(tài)檢修，挖掘設(shè)備潛力，優(yōu)化風(fēng)機(jī)發(fā)電性能，提高風(fēng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，提高風(fēng)場(chǎng)發(fā)電能力。2.3管理創(chuàng)新各級(jí)管理人員隨時(shí)通過電腦端和手機(jī)端實(shí)時(shí)瀏覽掌握風(fēng)機(jī)運(yùn)行信息；對(duì)運(yùn)行人員的風(fēng)機(jī)故障報(bào)警復(fù)位及時(shí)率、風(fēng)機(jī)缺陷處理及時(shí)率、風(fēng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換及時(shí)率的"三率〃指標(biāo)考核提供了依據(jù)；在發(fā)電量、綜合廠用電率完成率精確統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上建立完善了獎(jiǎng)懲制度，開展值際競(jìng)賽，激發(fā)員工搶發(fā)電量、及時(shí)消缺的熱情，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)高效的管理，提質(zhì)增效得到落實(shí)。該系統(tǒng)帶來了運(yùn)維管理手段的創(chuàng)新，不僅提高了運(yùn)行人員值班質(zhì)量，更提高了公司管理水平.通過大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行智能提醒，實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化值班運(yùn)行；在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上采用電量平衡分析法，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化的管理；與風(fēng)機(jī)PLC實(shí)現(xiàn)接口，實(shí)現(xiàn)首發(fā)故障診斷，減少故障判斷時(shí)間；實(shí)現(xiàn)故障統(tǒng)計(jì)分析，提高了巡檢、維護(hù)技改的針對(duì)性；通過移動(dòng)監(jiān)視故障實(shí)時(shí)查詢，溝通及時(shí)高效，提高了管理效率及水平；基于該系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)發(fā)電能力分析優(yōu)化，提高了低效風(fēng)機(jī)的發(fā)電能力。該系統(tǒng)投入運(yùn)行7個(gè)月，風(fēng)機(jī)缺陷數(shù)量同比降低15%，缺陷累計(jì)時(shí)間同比減少380.4h，考核利用小時(shí)差異率8值同比降低0.40%，風(fēng)機(jī)故障及計(jì)劃?rùn)z修損失電量減少53萬千瓦時(shí)，不包括風(fēng)機(jī)發(fā)電性能優(yōu)化增發(fā)電量收入增加經(jīng)濟(jì)效益276342元。3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行性能測(cè)試性能管理方法3.1故障診斷技術(shù)的應(yīng)用3.1.1齒輪箱的故障診斷方法處于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的前置部位，在檢修過程中常用功率譜密度法、光纖電流傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)行故障診斷，倘若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡、氣動(dòng)力不對(duì)稱平衡等現(xiàn)象，則證明存在故障。針對(duì)齒輪箱故障進(jìn)行診斷，主要通過將采集到的異步電機(jī)電流信號(hào)進(jìn)行解析，定位故障點(diǎn)，隨即通過幅值、頻率解調(diào)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)頻率的監(jiān)測(cè)，采用離散小波變換法進(jìn)行解調(diào)后的電流信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)排除干擾、降噪等效果。3.1.2構(gòu)建數(shù)學(xué)解析模型該方法需要建立在精確數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，依照模型輸出信息與實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，針對(duì)二者間的差值進(jìn)行分析、計(jì)算，以此完成故障分析。在計(jì)算過程中需要確保構(gòu)建數(shù)學(xué)解析模型的精確性，從中獲取到準(zhǔn)確的參數(shù)與實(shí)時(shí)狀態(tài)。然而在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際工況條件下，由于生產(chǎn)設(shè)備存在一定的不確定性因素，因此其所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)解析模型也應(yīng)圍繞時(shí)間、溫度等因素的變化進(jìn)行調(diào)整。3.1.3信號(hào)處理診斷方法采用信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行故障診斷，主要包含小波變化法、頻譜分析法與信息融合法三種方法。需利用傳感器獲取到待測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸入、輸出信號(hào)，采用信號(hào)特征向量提取方法獲得信號(hào)特征值，并完成建模。在進(jìn)行建模的過程中，需要圍繞特征值與機(jī)組故障進(jìn)行二者關(guān)系分析，進(jìn)而構(gòu)建起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障模型，隨即將傳感器采集到的實(shí)時(shí)信號(hào)輸入到模型中，借助信號(hào)分析技術(shù)判斷故障類型、定位故障所處位置。該故障診斷法具有判斷速度快、靈敏度高等性能優(yōu)勢(shì)，然而其診斷精度偏低，易出現(xiàn)誤判、漏判等問題。3.2風(fēng)機(jī)性能優(yōu)化方案實(shí)施（1）了解現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速儀使用情況：不同測(cè)風(fēng)設(shè)備的特性研究，比如機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)測(cè)量的數(shù)據(jù)表現(xiàn)。（2）風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)機(jī)組型號(hào)、控制系統(tǒng)版本、大部件信息等。（3）導(dǎo)出風(fēng)場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)近半年與風(fēng)速儀相關(guān)點(diǎn)10?20個(gè)，形成CSV文件。（4）開展機(jī)器學(xué)習(xí)方法在機(jī)組運(yùn)行工況自動(dòng)識(shí)別，有效偏航數(shù)據(jù)篩選。以工況自動(dòng)識(shí)別，和數(shù)據(jù)篩選方法為基礎(chǔ)，對(duì)偏航數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析清洗。（5）展開偏航運(yùn)行過程的功率變化特性研究，根據(jù)葉輪氣動(dòng)特性和機(jī)組發(fā)電出力特性的機(jī)理過程，研究功率在不同偏航角度下的表現(xiàn)和數(shù)據(jù)特征。（6）在上述步驟的基礎(chǔ)上，完成偏航對(duì)風(fēng)靜態(tài)誤差的估算方法。并研究數(shù)據(jù)可視化在結(jié)論審核和確認(rèn)中的作用和方法。（7）研究機(jī)型的控制參數(shù)體系，制定靜態(tài)誤差修正的詳細(xì)工作流程和技術(shù)措施，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電量提升。3.3測(cè)控方案設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電過程的模擬，本文采用伺服運(yùn)動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)控方案設(shè)計(jì)，將風(fēng)速時(shí)域信號(hào)輸入到仿真模型中，借助尖速比計(jì)算與槳距角控制兩個(gè)模塊獲取到系統(tǒng)轉(zhuǎn)速與槳距角信息，并將其傳遞至風(fēng)能利用系數(shù)估計(jì)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的過程模擬。在采用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可在齒輪箱蓋頂部安裝一個(gè)IEPE壓電加速度傳感器，實(shí)時(shí)采集齒輪箱運(yùn)行中的振動(dòng)參數(shù)；選取動(dòng)態(tài)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝在高速軸與負(fù)載電機(jī)之間，用于采集傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。通過將獲取到的振動(dòng)參數(shù)、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，可以判斷風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有無故障問題，進(jìn)而使系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，配合有效處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障問題的有效解決，為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障。結(jié)語風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行發(fā)揮了重要作用，工作人員務(wù)必要依照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行