張凱 葉小廣 李忠善 肖盛忠 王志東

[摘 要] 目前風(fēng)力發(fā)電檢修工作中存在風(fēng)電場地域分散、設(shè)備狀態(tài)難以掌握等問題。推進數(shù)字化檢修模式作為解決這些問題的重要手段已經(jīng)被國內(nèi)大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)越來越廣泛地采用。本文通過分析數(shù)字化檢修模式下一系列的關(guān)鍵問題，提出了推進數(shù)字化檢修模式的意見與展望。

[關(guān)鍵詞] 風(fēng)力發(fā)電；數(shù)字化；檢修模式

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 05. 034

[中圖分類號] F273；TM614 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）05- 0080- 03

0 引 言

我國發(fā)電行業(yè)乃至整個能源行業(yè)都處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型階段[1]。能源形式上，從傳統(tǒng)的化石能源正逐漸向風(fēng)能、太陽能、核能等能源形式轉(zhuǎn)型。運維模式上，從傳統(tǒng)的人力驅(qū)動、定期檢修正逐漸向數(shù)據(jù)驅(qū)動、狀態(tài)檢修的模式轉(zhuǎn)型。

風(fēng)力發(fā)電作為重要的清潔能源發(fā)電形式，具有經(jīng)濟環(huán)保，可持續(xù)性強等優(yōu)勢，近年來在世界各地得到迅速的發(fā)展[2]。2016年底，我國風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機容量已經(jīng)達到1.49億千瓦，穩(wěn)居世界第一[3]，并保持著良好的增長態(tài)勢。經(jīng)過一定時間的探索與發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)進入到一個技術(shù)相對成熟，模式較為清晰的發(fā)展階段。

大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)管理的機組類型多、投運時間跨度大，機組采用的技術(shù)水平不一致，加大了實際檢修工作的難度，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：①風(fēng)電場及風(fēng)電機組在地理上較為分散，在檢修人員安排上存在困難；②大多數(shù)機組的報警原理未知，檢修人員只能根據(jù)機組廠家的報警及相關(guān)提示安排檢修，較為被動。

為解決以上兩個問題，提高運維檢修水平，國內(nèi)眾多的大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)都在推進有利于集中管控與狀態(tài)檢修的數(shù)字化平臺建設(shè)。本文將分析大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)數(shù)字化檢修模式的技術(shù)要點，并提出相應(yīng)的建議與展望。

1 數(shù)字化平臺

為解決風(fēng)電場地域分散，管理運維不便的問題，各大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)投建了遠程集控平臺，形成了區(qū)域化或者全國一體化的集控中心[4-5]。遠程集控平臺實時收集、儲存風(fēng)電場遙控、遙信、遙測等數(shù)據(jù)，包括機組運行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)輔助信息、升壓站監(jiān)控數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)類型，實現(xiàn)設(shè)備遠程監(jiān)視、控制等功能。位于集控中心的值班人員借助遠程集控平臺開展生產(chǎn)工作，與檢修人員配合完成機組日常的消缺與維護。

在集控平臺的基礎(chǔ)上，為了更加細致地了解設(shè)備健康、性能狀態(tài)，在風(fēng)電機組出現(xiàn)早期故障狀態(tài)時及時檢修并對機組發(fā)電能力進行監(jiān)測與優(yōu)化，協(xié)調(diào)運行人員與檢修人員間的配合工作，優(yōu)化備品備件管理，一些企業(yè)選擇開發(fā)具有遠程診斷、工單管理、備品備件管理等功能的配套系統(tǒng)平臺，用以拓展數(shù)據(jù)在檢修領(lǐng)域的功能。同時，為了增強報表可信度，降低人力填報各類報表的工作量，各個數(shù)字化平臺在數(shù)字表單生成、自動發(fā)報、流程審批與統(tǒng)計管理等方面都進行了相應(yīng)的設(shè)計。

總體上看，目前風(fēng)力發(fā)電數(shù)字化平臺的功能設(shè)計較為全面，對檢修運維的各個環(huán)節(jié)均有對應(yīng)的解決措施，已經(jīng)形成了一定的數(shù)字化平臺體系。

2 數(shù)字化檢修模式關(guān)鍵技術(shù)

風(fēng)電領(lǐng)域的數(shù)字化檢修模式是利用數(shù)字化平臺優(yōu)化檢修工作的新型運維方式，相對于傳統(tǒng)的檢修模式，應(yīng)當結(jié)合數(shù)字化手段，通過管理、技術(shù)等多方面的創(chuàng)新，實現(xiàn)檢修模式的整體優(yōu)化。

2.1 數(shù)字化檢修模式下的管理形式

我國目前的檢修體系的特點是計劃為主，結(jié)合日常消缺維護與事后檢修處理。主要包括以下內(nèi)容：①以紙質(zhì)臺賬為主的設(shè)備消缺記錄與設(shè)備資料管理；②備品備件的管理與機組的定檢；③設(shè)備退出后的消缺、日常清掃、增加潤滑油脂等的維護。

數(shù)字化檢修模式的特點是通過集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析，掌握機組健康狀態(tài)與發(fā)電性能，以針對性的異常狀態(tài)消除為基礎(chǔ)，結(jié)合機組日常消缺，對設(shè)備進行預(yù)防性維護。同時通過數(shù)字化表格、工單等手段，簡化現(xiàn)場工作流程，減輕該部分工作的負擔。

2.2 通用的風(fēng)力發(fā)電機組故障診斷技術(shù)

機組類型多、所采用的機組技術(shù)路線不同是大型風(fēng)力發(fā)電企業(yè)面臨的一致問題。目前的風(fēng)力發(fā)電機組報警邏輯、原理大多為機組廠家掌握，發(fā)電企業(yè)的檢修人員只能按照報警內(nèi)容與檢修手冊進行消缺，檢修工作缺乏針對性，檢修效果難以評估。結(jié)合機組原始運行參數(shù)、振動數(shù)據(jù)等對機組進行通用性的故障診斷與評估更有利于體現(xiàn)數(shù)字化檢修的價值。

2.3 各個平臺之間、人機之間的數(shù)據(jù)交互技術(shù)

數(shù)字化平臺建設(shè)是一個不斷補充、完善的過程，各個平臺有自身的原始數(shù)據(jù)與結(jié)果數(shù)據(jù)，推進各個平臺間的數(shù)據(jù)交互有利于避免重復(fù)投資，最大限度地發(fā)揮各個平臺的功能優(yōu)勢，提升數(shù)據(jù)價值。同時應(yīng)當注意到，數(shù)字化手段是輔助生產(chǎn)檢修的工具，利用數(shù)字化優(yōu)化檢修模式的過程中必然涉及人機之間的數(shù)據(jù)交互，優(yōu)化該過程將大幅提升檢修人員的工作效率與數(shù)字化平臺的可用性。

3 建議與展望

3.1 加快風(fēng)電數(shù)字化檢修平臺相關(guān)標準體系的建立

數(shù)字化檢修模式的基礎(chǔ)是數(shù)字化平臺的建設(shè)，在進行數(shù)據(jù)集成的過程中涉及諸多單位的配合。雖然行業(yè)有整體性的數(shù)據(jù)傳輸標準，然而一些生產(chǎn)輔助系統(tǒng)如CMS系統(tǒng)等的傳感器安裝，數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲存的規(guī)則與方式存在較大差異，各個廠家的風(fēng)電機組在傳感器測點安裝數(shù)量、位置等方面也缺乏約束，在統(tǒng)一應(yīng)用時存在一定障礙。建立數(shù)字化平臺的建設(shè)規(guī)范與標準體系有以下內(nèi)涵：①風(fēng)場建設(shè)期各個功能模塊所搭建的數(shù)字平臺規(guī)范，如機組廠家主控系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)等；②各個平臺應(yīng)考慮數(shù)據(jù)交互的可行性與標準化。

推進標準化體系有利于實現(xiàn)數(shù)字化平臺更多功能的拓展，有利于未來同更多能源互聯(lián)網(wǎng)平臺交互。應(yīng)組織各方面的力量進行技術(shù)公關(guān)，依托現(xiàn)有標準體系，盡快實現(xiàn)風(fēng)電數(shù)字化檢修平臺相關(guān)標準體系的建立。

3.2 革新考核指標，賦予檢修運維工作新的內(nèi)涵

數(shù)字化檢修模式下的管理應(yīng)更注意設(shè)備檢修后的狀態(tài)變化與設(shè)備間新的對標形式，數(shù)字化背景下，傳統(tǒng)指標統(tǒng)計時難以完成的項目變?yōu)榭赡?，?yīng)在傳統(tǒng)考核標準的基礎(chǔ)上利用數(shù)字化帶來的便利，增加與研究新的考核指標，例如更全面的能量利用率評價方式、可靠性評價方式，包括檢修前后的對比評價指標，例如功率曲線對比、機組故障頻次對比。在管理上加強數(shù)字化分析手段與新指標的考核比重，結(jié)合檢修效果進行考核。

同時，數(shù)字化的基礎(chǔ)為數(shù)據(jù)的可靠性與質(zhì)量，數(shù)字化檢修管理應(yīng)更將數(shù)據(jù)維護與消缺加入到日常消缺工作中。在新的背景下，數(shù)據(jù)已經(jīng)融入到一線的生產(chǎn)任務(wù)當中，數(shù)據(jù)的可靠性同生產(chǎn)安全性、經(jīng)濟性息息相關(guān)，這豐富了現(xiàn)場運維的內(nèi)涵，在進行檢修運維管理的過程中，應(yīng)注意到數(shù)字化帶來的新變化，明確數(shù)據(jù)消缺的重要性與低位，具體實施時，可在現(xiàn)場班組設(shè)置信息化專工，與現(xiàn)場檢修人員統(tǒng)一班組同時工作，要切實落實數(shù)據(jù)維護工作。

3.3 深度理解一線檢修人員需求，研究更為合理的機組狀態(tài)診斷算法體系

通用的故障診斷技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域數(shù)字化檢修模式的技術(shù)關(guān)鍵，目前可以大致分為兩種技術(shù)路線，一是基于基礎(chǔ)原理故障診斷技術(shù)，如基于振動數(shù)據(jù)時、頻域分析的機械故障診斷技術(shù)；二是基于數(shù)據(jù)與事件的故障診斷技術(shù)，如基于大數(shù)據(jù)算法的大部件壽命預(yù)測技術(shù)。不同的技術(shù)路線應(yīng)以解決實際的檢修需求為目標，在開展診斷技術(shù)研究的過程中，應(yīng)深度理解一線檢修人員的需求，用技術(shù)簡化工作，通過技術(shù)進步促進管理閉環(huán)。這要求結(jié)合不同技術(shù)路線的優(yōu)勢，研究能在機組生命周期內(nèi)的不同運行時期表征機組狀態(tài)的診斷算法體系。

3.4 由生產(chǎn)階段介入管理向全生命周期管理轉(zhuǎn)型，加強對機組大部件與整體狀態(tài)的監(jiān)控

從目前的風(fēng)電管理體系來看，建設(shè)和運維分屬兩個管理體系，在大多數(shù)的企業(yè)內(nèi)部也是由不同的部門進行管理，建設(shè)期和運維期有不同的管理要點，要求行業(yè)整體改變管理方式并不現(xiàn)實，然而風(fēng)電設(shè)備的諸多特性是由建設(shè)期決定的，比如機組所處的整體風(fēng)資源環(huán)境、基礎(chǔ)質(zhì)量等，相對設(shè)備漫長的服役期，建設(shè)期所決定的特性往往影響到機組整體的發(fā)電表現(xiàn)與健康水平。

對機組進行全生命周期管理至關(guān)重要，可行的辦法是在機組的各個周期內(nèi)進行完整的資料整理并將其數(shù)字化，利用數(shù)字化平臺對設(shè)備進行管理并進行完整的狀態(tài)監(jiān)控與持續(xù)的評估，以此提高設(shè)備檢修效率并找準檢修要點，可以從以下幾點入手：①建設(shè)期的風(fēng)資源分析結(jié)果、設(shè)備臺賬、故障手冊、調(diào)試安裝記錄的數(shù)字化錄入，做到統(tǒng)一出口、簡單查詢，提高現(xiàn)場人員對設(shè)備的了解程度；②機組后期的評估分析要深入結(jié)合建設(shè)期設(shè)備資料，對諸多電量折減因素進行核查，對不達標機組與設(shè)計時湍流較大機組進行重點關(guān)注；③建立數(shù)字化的機組檢修記錄與設(shè)備更換臺賬，結(jié)合機組狀態(tài)，為后期的備品備件管理與狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

4 結(jié) 語

推行數(shù)字化檢修模式是促進風(fēng)電行業(yè)健康發(fā)展、風(fēng)電機組安全運行的有效手段。為了進一步發(fā)揮這種促進作用，需要從管理、技術(shù)等多方面著手，完善標準體系，研究先進的診斷算法，提升數(shù)字化檢修模式的應(yīng)用價值。

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