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建立故障數據庫為風機把脈問診
今年以來,受一系列利好因素影響,風電行業逐步回暖,并不斷提速。在風電加速發展的大趨勢下,風電機組的技術和質量并沒有被忽視,反而顯得越發重要。
在近期召開的 “2014北京風能大會”上,一批新技術和新設備紛紛登臺亮相,為風電設備提升性能、加快發展保駕護航。
利用大數據降低風機故障率
“如何不斷地追蹤風電機組各個階段發生的變化,分析出現故障的原因,發生故障的時刻,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、防范風機可能發生問題的時機,激發風機里面的安全措施,實現自我控制。”北京天源科創風電技術有限責任公司項目總監WolfgangJussen說。
通過軟件,可以將傳感器回傳的數據和保存的歷史數據進行整合。WolfgangJussen認為,從振動的傳感器上可以發現它的異常狀況,分析已有的數據,利用數據庫,可以發現已經發生過的故障,因而能采取措施避免其再次發生。多渠道的實時傳感系統,相當于風電設備的的一個預警系統,同時也能夠告訴客戶,哪些設備部件需要進行預防或維護。
建立有關故障的數據庫,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部門劉博看來,各種數據的透明性是真正提升風電機組控制水平的一個關鍵:“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據,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。大數據的應用在風電領域必然可以發揮巨大的作用。”劉博認為,在大數據的前提下,專家診斷系統可以更加完善。專家診斷系統包含本地程序和本地數據庫,SCADA接口。遠程診斷中心包含了基本數據庫,故障診斷專家等等。診斷過程是風電機組發生故障時發出診斷需求,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。
抗冰系統和高溫型風機
積極發展風電,勢必由點到面開拓新領域,海上風電和低風速市場由此不斷升溫。而技術的提高和深化,使得風電設備在各種惡劣環境和氣候的條 件下,仍然能夠從容應對。
瑞典VindRen風電技術公司執行官GoranRonsten談到了冰凍環境對風電機組的影響:“冰凍環境可以影響到6%的裝機,這是在瑞典的一個數據。結冰狀況下,發電量也會嚴重下降,大概降低13%。對于不同的風電機組,數據會有變化。中國的一些省份低溫環境很常見,冬天也面臨冰凍的情況。在南方,昆明以前也出現過冰凍。
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,開發了碳纖維抗冰體系。
ENERCON和維斯塔斯則采用了熱空氣技術。有抗冰體系的風電機組運行穩定性提升不少,明年在瑞典可能會有30%的風電機組安裝前沿的去冰技術。
而在高溫環境下,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
在互聯網時代,風電的發展也充分利用了計算機技術,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。
優點是增加用戶收益,提高可靠性、可用率、電量產出,降低成本。”劉博說。
據介紹,風電機組的控制類型多種多樣,按驅動鏈結構可分為直驅、半直驅、高速傳動鏈。發電機類型有雙饋、低速永磁、高速永磁。其軟硬件差異非常大,首先是控制平臺。其次是通訊接口內部像EtherCAT各控制器內部協議,控制策略多樣。在風電機組智能控制方面,變槳健康診斷、振動監測、葉片健康監測、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展的方向。
隨著智能技術的不斷發展,風電機組的智能控制技術也越來越細化。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,對風機及其周圍的風速進行實時測量和分析,用于實現智能預測控制,偏航位置校正及風電場的協調控制。
同時,他認為,采用此技術可對關鍵部件載荷實施監控,對載荷計算數據進行對比,使得風機的控制更加智能。在單機智能控制基礎上,還能實現風電機組的集群協調控制,并且基于大量的海量歷史數據,對風機的運行和控制進行優化。總之,單機的智能控制可以帶來更多發電量,創造更多的利潤。
“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的還不算多,但整機制造商已經開始重視風電機組控制系統的設計提升,智能化技術應用前景廣闊。”劉博說。