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建立故障數(shù)據(jù)庫(kù)為風(fēng)機(jī)把脈問診
今年以來(lái)，受一系列利好因素影響，風(fēng)電行業(yè)逐步回暖，并不斷提速。在風(fēng)電加速發(fā)展的大趨勢(shì)下，風(fēng)電機(jī)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(fēng)能大會(huì)”上，一批新技術(shù)和新設(shè)備紛紛登臺(tái)亮相，為風(fēng)電設(shè)備提升性能、加快發(fā)展保駕護(hù)航。
利用大數(shù)據(jù)降低風(fēng)機(jī)故障率
“如何不斷地追蹤風(fēng)電機(jī)組各個(gè)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(shí)刻，以及當(dāng)時(shí)的天氣情況和負(fù)載情況？這可以利用在風(fēng)電機(jī)組里存在的傳感器來(lái)捕捉信息，通過(guò)解讀這些信息，能夠預(yù)測(cè)、防范風(fēng)機(jī)可能發(fā)生問題的時(shí)機(jī)，激發(fā)風(fēng)機(jī)里面的安全措施，實(shí)現(xiàn)自我控制。”北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司項(xiàng)目總監(jiān)WolfgangJussen說(shuō)。
通過(guò)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(jìn)行整合。WolfgangJussen認(rèn)為，從振動(dòng)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(kù)，可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障，因而能采取措施避免其再次發(fā)生。多渠道的實(shí)時(shí)傳感系統(tǒng)，相當(dāng)于風(fēng)電設(shè)備的的一個(gè)預(yù)警系統(tǒng)，同時(shí)也能夠告訴客戶，哪些設(shè)備部件需要進(jìn)行預(yù)防或維護(hù)。
建立有關(guān)故障的數(shù)據(jù)庫(kù)，顯然可以降低風(fēng)電機(jī)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(lái)，各種數(shù)據(jù)的透明性是真正提升風(fēng)電機(jī)組控制水平的一個(gè)關(guān)鍵：“采購(gòu)來(lái)的部件信息資料不完整，沒有建立維護(hù)清單，沒有以機(jī)組為單位的成本數(shù)據(jù)，沒有按部件進(jìn)行故障分類，沒有建立故障率知識(shí)庫(kù)，導(dǎo)致機(jī)組成本越來(lái)越高。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用在風(fēng)電領(lǐng)域必然可以發(fā)揮巨大的作用。”劉博認(rèn)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?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，SCADA接口。遠(yuǎn)程診斷中心包含了基本數(shù)據(jù)庫(kù)，故障診斷專家等等。診斷過(guò)程是風(fēng)電機(jī)組發(fā)生故障時(shí)發(fā)出診斷需求，申請(qǐng)?jiān)\斷，由本地專家診斷進(jìn)行判斷。遠(yuǎn)程診斷通過(guò)知識(shí)庫(kù)獲取知識(shí)信息，可進(jìn)行人工的輔助分析。
抗冰系統(tǒng)和高溫型風(fēng)機(jī)
積極發(fā)展風(fēng)電，勢(shì)必由點(diǎn)到面開拓新領(lǐng)域，海上風(fēng)電和低風(fēng)速市場(chǎng)由此不斷升溫。而技術(shù)的提高和深化，使得風(fēng)電設(shè)備在各種惡劣環(huán)境和氣候的條 件下，仍然能夠從容應(yīng)對(duì)。
瑞典VindRen風(fēng)電技術(shù)公司執(zhí)行官GoranRonsten談到了冰凍環(huán)境對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響：“冰凍環(huán)境可以影響到6%的裝機(jī)，這是在瑞典的一個(gè)數(shù)據(jù)。結(jié)冰狀況下，發(fā)電量也會(huì)嚴(yán)重下降，大概降低13%。對(duì)于不同的風(fēng)電機(jī)組，數(shù)據(jù)會(huì)有變化。中國(guó)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(guò)冰凍。
冰凍不僅會(huì)影響到風(fēng)機(jī)運(yùn)行，也可能危及人身安全，因此GoranRonsten認(rèn)為有必要把抗冰系統(tǒng)裝到風(fēng)電機(jī)組上去，確保機(jī)組正常工作。他說(shuō)，西門子與VTT進(jìn)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(fēng)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性提升不少，明年在瑞典可能會(huì)有30%的風(fēng)電機(jī)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(fēng)電機(jī)組應(yīng)勢(shì)而生。浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司的一位設(shè)計(jì)人員介紹，風(fēng)電機(jī)組熱傳導(dǎo)包括三個(gè)部分：輪轂、機(jī)艙、塔桶，標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組溫度范圍在攝氏零下 20度到40度，在目前實(shí)際應(yīng)用中，很多高溫條件下，機(jī)組都可能會(huì)限功率，甚至是停機(jī)。但通常高溫地區(qū)具備的特點(diǎn)，是溫度高，同時(shí)平均風(fēng)速也高。新設(shè)計(jì)的高溫型風(fēng)電機(jī)組，適應(yīng)溫度提高了5攝氏度。
風(fēng)電設(shè)備日益智能化
在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，風(fēng)電的發(fā)展也充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，機(jī)組等設(shè)備智能化趨勢(shì)明顯。
“風(fēng)電機(jī)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(shè)計(jì)來(lái)完成。
優(yōu)點(diǎn)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(shuō)。
據(jù)介紹，風(fēng)電機(jī)組的控制類型多種多樣，按驅(qū)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)可分為直驅(qū)、半直驅(qū)、高速傳動(dòng)鏈。發(fā)電機(jī)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(tái)。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(fēng)電機(jī)組智能控制方面，變槳健康診斷、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、葉片健康監(jiān)測(cè)、智能潤(rùn)滑、智能偏航、智 能變槳、智能解纜、智能測(cè)試都是風(fēng)級(jí)職能發(fā)展的方向。
隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的智能控制技術(shù)也越來(lái)越細(xì)化。金風(fēng)科技的一位工程師在談到風(fēng)電單機(jī)時(shí)，建議可以使用先進(jìn)的激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)技術(shù)，對(duì)風(fēng)機(jī)及其周圍的風(fēng)速進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和分析，用于實(shí)現(xiàn)智能預(yù)測(cè)控制，偏航位置校正及風(fēng)電場(chǎng)的協(xié)調(diào)控制。
同時(shí)，他認(rèn)為，采用此技術(shù)可對(duì)關(guān)鍵部件載荷實(shí)施監(jiān)控，對(duì)載荷計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，使得風(fēng)機(jī)的控制更加智能。在單機(jī)智能控制基礎(chǔ)上，還能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)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(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和控制進(jìn)行優(yōu)化。總之，單機(jī)的智能控制可以帶來(lái)更多發(fā)電量，創(chuàng)造更多的利潤(rùn)。
“我們提出了一個(gè)軟件平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化的方式，思路是把控制程序和控制平臺(tái)*分開。同時(shí)，控制程序與外部應(yīng)用也*分開。目前應(yīng)用智能化技術(shù)的還不算多，但整機(jī)制造商已經(jīng)開始重視風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提升，智能化技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。”劉博說(shuō)。
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