时间:2013年10月18日上午地点:新国展103会议室会议主题:2013北京国际风能大会暨展览会——风电技术论坛——风电故障与分析主持人:杜广平 中国可再生能源学会专业委员会技术专家杜广平:大家知道随着中国风力发电的快速发展,装机容量突飞猛进,成为世界风电大国,与此同时风电设备的质量问题也逐步显现出来,因此风电的故障的诊断和分析,以及优化改进成为我们当前的一个主要话题。第一、由我介绍一下我们风电设备质量分析及应对措施。主要内容有四个方面,一个是风电行业的发展现状。第二、风电设备质量状况。第三、问题和措施

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风电故障与分析——北京国际风能大会展中报道

2013-10-18 23:07 来源:北极星电力网 

时间:2013年10月18日上午

地点:新国展103会议室

会议主题:2013北京国际风能大会暨展览会——风电技术论坛——风电故障与分析

主持人:杜广平 中国可再生能源学会专业委员会技术专家

杜广平:大家知道随着中国风力发电的快速发展,装机容量突飞猛进,成为世界风电大国,与此同时风电设备的质量问题也逐步显现出来,因此风电的故障的诊断和分析,以及优化改进成为我们当前的一个主要话题。

第一、由我介绍一下我们风电设备质量分析及应对措施。主要内容有四个方面,一个是风电行业的发展现状。第二、风电设备质量状况。第三、问题和措施。第四、行业里面正在进行的一些行动。风电行业发展现状,大家都很清楚了,在2012年底我们新增装机1290万千瓦,累计装机达到7500万,吊装容量,就是这是风能协会统一的吊装容量。装机数量达到53000多台风机,平均单机容量达到1646千瓦,是我们国家在2012年底的情况。那么,到2013年的6月底,新增装机容量550万千瓦,累计装机达到8000万千瓦。

风电发展现状这一块,我们主要集中在华北、东北、西北、华东这样一个区域。2012年新增装机的分布情况是这样的,这是协会做的图形的表示方法,表格的表示方法,大家可能都看到过。开发商的新增装机容量,国家集团排第一,占到22%,大唐11.9%,华电集团占到8%,后面是华能,滑润、国华、中光核等。我们2012年从装机占比看,主要是大型央企和地方左右企业。2012年新增装机功率分布情况1646,同比增长6.5%,不同功率机组的分布情况2.5的占到2%,占比最大的还是1.5机组,2兆瓦的机组占到13.38%。2012年继续保持生产的生产企业的数量有30家,批量生产20家,累计装机情况,金风、华锐、东汽等。这是前20家的新增风电装机情况,这是2012年累计风电装机前20家机组的制造商情况。2013年1-6月全国新增风电装机情况,总是550万千瓦,同比增长0.1%,基本上持平,排名前五位的是金风科技、联合动力、明阳风电等。2013年6月,全国风电累计装机前20名制造商企业,金风科技、华锐风电、联合动力、东汽,明阳风电。2012年底中国风电装机出口情况,2012年当年累计出口430兆瓦,也就是43万千瓦,累计出口70万。2013年1-6月风电机组出口情况,出口的台数139台,容量是274兆瓦,这是今年上半年的变化情况。

看看海上风电的情况,2012年全国海上风电装机总共装机46台,127兆瓦,截止到2012年累计389兆瓦,新增127兆瓦。截止到2012年全国海上风电机组制造商的情况,华锐56台,金风44台,Siemens21台,重庆海装4台,上海电气6台。2012年我们看到,我们国内的风电机组制造情况应该说是都有所发展,但是,我们可以看看在全球的风电机组制造这个行业里面比较一下我们的位置,左边是国内的,越往右面,就是你的国际化水平要高,可以看到金风、联合动力、明阳等基本上以国内市场为主,最右边的国际化水平最高的应该是VESTAS。

下面我们看一下国内的风电设备质量情况。主要存在几个方面的情况,风电设备的质量状况一个就是实际功率曲线与担保的功率曲线差别非常大,这个功率曲线不能满足国家规定,已经成为风电机组不能按时出保的一个主要原因之一。从风电设备的技术可利用率来看,内资企业机组可利用率与外资企业机组可利用率仍然有差距,2012年内资企业97.5%,外资企业98.63%。从制造商对比,不同的制造商的机组平均可利用率差异也较大,我们在2011年的时候全国平均可利用率96.72%,左边的图,最大和最小的差异差的很大,2012年全国的平均可利用率97.86%,这个差距水平不仅没有缩小,反而扩大了。

下面是2012年和2011年制造商的机组平均可利用率的对比,有的在上升,有的在下降,下降很多。不同制造商机组故障发生的频次和故障排出的耗时也差的很多,上面的图是平均故障的发展频次,下面是耗时的情况。风电机组不同部件发生故障的占比,左边图是2010年,主要是变频器、变电机、变桨系统,2011年基本上也是这样。这是不同部件故障平均排出耗时的对比情况,实际上是总的故障发展时间与故障次数的比值和在耗费时间上的严重程度,这个差异也是比较大的。

重大事故方面,我们在2009年1月一直到2012年12月一共发生37起,机组事故34起,零部件事故7起,这反映了重大事故、人身事故和机组事故类型的占比。这是我们调查情况的一个综述,基本上可以这样说,全体机组平均可利用率的逐年提高,2012年达到97.86%,但是内资企业机组与外资企业机组仍有差距,不同制造商机组平均可利用率差异也较大。大多数机组本身并不存在设计曲线,但是机组生产制造过程中的质量控制和一致性差异导致不同制造商机组故障发生频次差异较大,实际功率曲线与担保的功率曲线差异也较大。统计周期内,共发生37起重大事故,部分机组的部件被随意替换,以及机组安装、运行、维护和零部件生产制造过程中的管理责任是导致重大事故的主要原因。这可以总结一下我们目前风电设备的质量状况和它的主要原因。

第三个方面看看问题和措施。风电设备的质量问题体现在具体的风电项目上,但是它绝对不仅仅是一个质量问题,应该是和宏观政策、环境和微观操作层面的因素都有关的。比如说我们前期的风电设备快速发展过程中我们忽视了对风电设备制造商的准入,产品质量的控制等等这方面的因素,只要是你有这个引进的技术,或者说你联合设计的技术就可以使用,然后对没有完全按照整个产品发展过程进行控制,这应该说是一个宏观政策的问题。

在宏观层面的主要问题,这个地方总结了三个方面,一个是风电并网和市场销纳的问题亟待解决,并网的瓶颈是需要进一步突破的,另外就是弃风现象严重,2011年弃风,2012年弃风。再就是风电多用途利用的政策机制急需降低。如果说电网能力提高,调度水平提高,可能现在体现的是风电设备质量问题,但是那个时候有可能就不是风电设备质量问题。风电设备制造产业的整体竞争能力有待提高,一个是核心技术能力和产业竞争实力,再一个我们的技术基本上依赖国外,再一个单纯以设备价格参与竞争,忽视技术进步和产品可靠性等内在核心竞争力的培育。风电开发建设秩序有待进一步规范,圈地现象,盲目的加快风电开发速度,地方保护主义盛行,强制开发企业采购本地制造的风电设备。

措施都很清楚了,包括配套电网建设与系统优化,可再生能源电力配额制度,完善促进风电发展的电价政策等。操作层面主要的问题,一个是风电机组很少有型式认证,刚才说到的功率缺陷问题,实际上都是因为没有进行认证,所以当开发商买了设备,你就不知道它到底应该实际是什么情况。我们质量控制实际上也是有很多问题要提高的。还有一个就是零部件,它缺乏一个全过程,制造过程的质量控制。我们还有由于价格降低,偷工减料的现象,由于主机成本降低了,零部件厂可能也更换原来的供应商,这种是普遍发生的。还有就是关键零部件配套厂比较多,一致性较差,这是整机的性能和故障水平的差异较大,再一个风电场设计不完善,机组不适应特定场址的条件,运行维护培训部到位,有些设计存在严重不足,产品缺乏可靠性设计和可靠性试验,我们忽视了对技术研发的经验积累。

在操作层面上采取的措施一个是要全面实行风电机组的型式认证,再一个强化特定场址的评估,推进全过程制造质量控制,确保机组配置的一致性和关键部件过程质量控制的一致性,开展投运机组的可靠性分析和评价,促进风电技术可靠性水平不断提升,加强运行维护培训和日常监督检查,确保风电技术的运行维护严格执行相应的标准、规范和要求,减少和杜绝由于运维失当造成的故障损失。重视产品开发过程中的可靠性设计和可靠性试验,这里面讲了型式实验,型式认证,验证实验,鲁棒性试验等。我们经常会碰到这样的问题,说你这个产品是按照什么设计的,设计20年,你是不是能保持20年的寿命,厂家很难给出回答。这是通过型式认证,型式认证是证明你的设计是按照符合标准和规范的,符合标准和规范并不一定它的寿命是多少,这个东西一定要看你下面的验证试验以及可靠性设计。比如说我进行可靠性设计,说我这个机组的可靠性是97%,分解到各个零部件上,它的可靠性是多少?最后乘起来应该达到97%,你涉及到这样的指标以后,对技术考核,对部件考核都按照这样的指标去设计,去试验,最后才能保证技术可利用率是97%,当人家问你的时候,你就可以说,我的机组达到20年的寿命是97%,业主也很清楚了,有3%是不保证的,这时候业主就可以采取上保险的措施,还是怎么回事。制造商也可以有理有据的给客户进行解释,目前的状况就可以避免。这个地方讲了型式认证、验证试验、可靠性设计和可靠性实验,还有鲁棒性实验。

下面就是当前的行动,目前能源局为了促进风电产业的健康可持续发展已经先后发布了能源局的373号文件和201号文件,特别是201号文件主要是针对风电产业信息产业和评价建设提出来的,根据这个,能源局文件提出来之后,风能协会已经连续三年进行了风电设备质量调查,在前几年的会议上已经把可利用率,故障发生频次,故障耗时排名的前五家企业已经发布了。

这是能源局文件,要求风电场安全管理有关要求的通知,这就是重大事故要进行这样的分析填报,及时的进行报告,风能协会对事故进行分析。还有一个201号文件,就是国家能源局关于加强风电监测和验证的通知,这个通知里面也是对国际风电产业发展动态,风电开发建设情况,风电并网运行情况,以及风电设备制造产业的信息进行评价和监测。风能协会为了落实能源局的文件,8月20号正式发布了风电设备制造产业信息监测和评价工作方案,该工作方案适用于并网风电设备制造产业的信息监测和评价。风能协会已经建立了有指导委员会,技术工作组和数据传输保送单位组成的一个信息监测体系,在9月25日已经完成了相关人员的培训工作,目前正在进行的是2013年第三季度,因为能源局要求是按季度进行报的,以前是按年度进行调查的。所以,正在进行的就是第三季度的质量情况的报告,以及在2013年的10月份要报告第三季度,同时要完成2012年7月以后到2013年6月30号风电设备运行质量情况的调查工作,这两项工作都在进行。另外要求风能协会每3个月要向能源局对风电设备质量情况进行报告,每个年度结束的第一个季度末要向能源局报告上年度的风电设备质量状况,经能源局审核以后,将进行发布。

下面我们请博世力士乐中国风能服务业务高级经理王宏智先生介绍风电齿轮箱的故障分析、维护与保养。

王宏智:我们风能的机组的问题还是不少的。在齿轮箱的方面,就是我刚才看到齿轮箱它的应该应该是排在前五位的,另外,在风电齿轮箱的故障时间里面它是排在第三位的,所以风电齿轮箱对于风电机组来说是一个非常重要的部件,它一旦有问题,对整个机组的运行会产生一个比较大的损失,特别是在时间上,还有我们发电量上的一个损失。

我今天的题目就是有关风电齿轮箱的故障分析、维护与保养。今天和大家探讨四个方面的问题。一个是风电齿轮箱常见故障。第二、基于故障的原因分析。第三、维护各保养。第四、运输和存储。

先看第一个,常见故障。通过我这些年在风电齿轮箱服务行业里面,因为我也访问了很多的风场,同时我们也做一些服务的业务。在风电齿轮箱的故障方面,我把这个故障总结为九类常见的故障。这九类主要的故障,第一类我们可以看到是齿轮的损伤,第二类是轴承损伤,第三类是钢体的开裂,第四个是锈蚀,第五是渗漏油,第六、螺栓断裂、第七、机械泵损坏,第八、异响和振动,第九、油温和油压的异常。

在齿轮损伤方面主要分为四类损伤,第一个是微点蚀,第二个是胶合,胶合也是相对比较严重的齿轮故障。第三、静止压痕,最后是短齿,在齿轮损伤里面非常严重。微点蚀的特点主要在齿轮表面有一些微暗状的点状物,实际上是非常微笑的凹痕,它的形成原因最主要是跟齿轮表面的粗糙度以及油墨的厚度有关系,它产生的原因,比如频率的载荷,速度变化,齿面的粗糙度,油液清洁度,齿面硬度。需要采取的措施,第一、必须保持润滑油的冷却、清洁度和含水量。第二、监测润滑油的质量以及颗粒度,以及监测齿轮箱的振动和载荷变化,我们齿面上出现微点蚀以后可以通过齿面的重新磨齿把它修复的。

胶合的特点就是在齿轮表面,我们可以看到有一些细条文状的痕迹,与轮齿的滑动方向是一致的,它的位置也是发生在齿面。胶合产生的原因主要是因为齿面间的高速重载,导致齿面的文化快速上升,以及润滑失效,还有较差的齿面的润滑状况,还有齿面的硬度不够,都会产生胶合。它的预防措施和微点蚀也是基本相似的,一个是保持润滑油的质量,就是它的冷却,清洁度,含水量,性外确保它在啮合初期的润滑,第三个就是监测齿轮箱的振动和载荷变化。第四个就是如果说胶合不是很严重的情况下,硬度层允许是可以通过磨齿,但是如果胶合很严重,这个是没有办法,就是它的胶合程度如果必须深,这个是需要更换的,就是磨齿也没有办法。

静止压痕,它的特点就是在齿面形成细状的痕迹,这个痕迹是一种接触腐蚀,严重时候压痕周围还有一些点蚀。还有的特点就是你看到条文状况不是很明显,静止压痕也是风机运维里面经常出现的状况,最常出现的状况就是长时间停机以后,很多的风机如果某一个部件损伤了以后,需要更换,长时间停机,在齿轮的部位,两个齿之间会经常产生啮合。它的预防措施就是在长时间停机的状况下必须在一定的时间之内要对风力发电机进行空转,保证充分的润滑,转换它的接触面。另外,如果齿轮箱在长期存储的时候,没有上到天上去的时候,应该手动空转齿轮箱,另外压痕较深,可以通过磨齿修复。另外,如何发现静止压痕,可以通过振动传感器进行监测。

断齿,它在齿轮损伤里面是非常严重的这么一个齿轮损伤。我们肉眼直接就可以看到,它的齿轮就断掉了,它的形成烟瘾,齿面硬度不够,第二、超高载荷的连续运行,第三、有硬质物体,包括其他方面的断齿,它的细小的一些部件落到齿面之间,它的磨损加剧,造成齿轮啮合出的断齿。如何预防和维修断齿?主要是定期监测油品的质量,另外定期监测磁堵和磁性油标,还有在异响和振动较大的时候必须马上停机,另外断齿只能更换,没有办法修复。

轴承损伤,也是经常发生的一个损伤现象,就是说轴承损伤主要发生在比如轴承的滚珠以及轴承的滚道上,它有严重的磨损,也有静止压痕,还有滚珠的一些腐蚀这些特点。形成原因,轴承的损伤大部分原因还是因为润滑不充分,另外就是如果超过极限载荷,轴承也容易损伤。还有在更换不同型号润滑油的时候,如果润滑油之间的互溶性不好,会产生化学反映,另外就是长时间的停机和存储,其他部件损坏造成的碎硝。预防和维修措施,就是确保充分润滑,确保润滑油的油品质量,按期进行油检。

箱体开裂,它的特点主要是齿圈,壳体部位,这是我到广东的一个风场,看到它拆下来的齿轮箱开裂,开裂有的是在箱体上。它形成的原因,齿轮箱冲击载荷比较大,风机转动垂直轴向载荷郭达,另外就是齿轮箱箱体材料问题。预防和维修,定期检查齿轮箱的体状况,一旦发生箱体开裂需要马上停机。箱体在齿轮箱里面是一个铸件,如果箱体一旦发生损伤,维修时间非常长。因为一般来说,运行齿轮箱时间都比较长,如果再找齿轮箱厂家定同样型号的齿轮箱,他再找铸件供应商,这个时间飞机长。

锈蚀,主要在箱体外部或者箱体内容。形成原因就是箱体外部油漆脱落、齿轮箱长期存放,保养不当,箱体内部部件防锈油膜损坏。预防和维修原因,定期检查齿轮箱箱体和内部状况,如果外部发生锈蚀,需要进行补漆,内部可以跑合去除锈蚀。

渗透油,它的原因有很多,特点主要是有一些比如齿圈和箱体结合处的渗透,高速轴,低速轴的渗透,还有润滑冷却系统的管路出现渗漏。它的原因很多,一般发生渗漏油,我们上到机舱里面首先会检查齿轮箱上面的空气滤芯,很大一部分的程度,因为渗透油是因为空气滤芯堵塞造成箱体压力过大,如果把空气滤芯换掉,如果还渗透油,我们就要检查各个密封部位,到底从哪个地方渗透出来。比如齿圈、箱体的螺栓松动,还有密封胶条,还有盘根部的磨损,导致回油孔的堵塞。预防和维修措施就是定期更换空气滤芯,定期检查齿轮箱易漏油处的状况,以及密封部委胶条的损伤,或者选用的型号是不是有问题。

连接螺栓损坏,因为齿轮箱是由有力臂、壳体、齿圈组合而成,它需要用螺栓结合,螺栓损坏也是容易发生的一个故障。它的原因第一是齿轮箱冲击载荷的问题,第二、螺栓本身的问题,第三、我们在运维和安装的时候没按规定力矩拧紧螺栓,第三个原因出现的可能性很大。有时候拧的过紧,齿轮箱超过它的范围就会造成螺栓的首先断裂。预防和维修措施就是检查齿轮箱的螺栓状况,装配螺栓的时候按照规定的力矩拧紧,如果发现螺栓变形或者断裂,必须要马上停机。

机械泵损坏,机械泵在齿轮箱里面它的功能就是把润滑油打到每一个轴承的部位,它一般是在高速端,它运转也是属于高速运转,所以它也容易出问题。机械泵的损坏,一般的特点就是齿轮的锈蚀和一般齿轮的断裂。形成的原因由于长期存储,没有好防锈的处理,第二就是其他部位的损伤。预防和维修,就是长时间存储需要定期的转动高速轴,如果更换机械泵,我们可以在机舱里面进行,机械泵的运转属于有异响需要立即停机。

异响和振动,齿轮箱里面如果有问题,最容易异响和振动来表现。

油温和油压,通过油温油压的升高,我们可以检查一下,比如是不是机械泵的问题,齿轮的问题,是不是润滑系统的问题。这九类故障是在我们风电齿轮箱的运行里面最常见的。

下面就是针对九类故障总结出来六类的原因。产生这些故障主要的原因我们可以看到,也这么六类。第一、设计原因,如果设计的不好,载荷如果没有计算好,就会在后期的运维当中产生很多问题。另外,材料和热处理,制造原因,维护和存储原因,运输和安装原因,运行原因,这都是造成齿轮箱故障的主要原因。设计原因,比如传动链的载荷计算有问题,齿面的接触强度,轴承的计算偏差,包括润滑系统,密封系统的设计不合理都会产生问题。

材料和热处理也是容易产生问题的一个原因,这个里头我有这么一个案例,它是黑龙江的一个风场因为材料的问题产生的这么一个疲劳断裂,这是中间轴的一个断裂,这个就是主要我们通过分析又可以看出它主要是因为材料和热处理的一个问题。

制造原因,比如齿面的磨削形成的粗糙度不够,还有配合精度不合格造成的渗透油,包括密封圈,装配的误差都会产生问题,这个底下就是一个风场齿轮箱齿面的一个微点蚀的特征,它左边是一个低倍望远镜看的,右边是高倍望远镜看到的。微点蚀也是最容易由制造源产生的。

维护和存储原因,这个里头我们看两个实例,上海某一个风场在换油的时候,油之间的互溶性不好,造成了轴承的保持架出现了腐蚀,这台风机腐蚀以后在那儿停了一年多,他们跟润滑油的厂家打官司,就是因为他之前提供的报告和最后产生的结果不一致。这个是福建的一个风场的齿轮箱,就是因为它的齿轮箱产生问题以后,把它吊装下来,没有做好防锈处理,这种事实际上可以完全避免的。

运输和安装原因,我们这个也是容易产生问题的,我们做这个服务,遇到很多的情况,就是因为齿轮箱运输的时候跌落,这个案例就是有一个风场运输过程当中跌落,它的扭力臂部位摔伤了,但是直接影响到内部的齿轮。这是山东的一个风场用液压扳手,就是操作不当,安装的时候液压扳手损坏,里面有问题,造成了整个的螺栓的断裂。

运行的原因,静止压痕是运行当中的一个最主要出现的原因,这是上海的一个风场,它停机了一年以后,没有做任何的空转还有润滑,造成齿轮各个齿高速、中间、低速齿都产生了静止压痕。这是福建一个风场断齿以后没有产生急速停机,造成其他断齿的部位插到低速轴的齿轮里边。所以,就被压到低速轴的齿面里面,所以实际上这些产生的问题,运行当中都可以避免。

维护和保养,怎么对齿轮箱进行有效的维护和保养?一般来说,润滑油在齿轮箱里面是一个最重要的,我们在维护和保养方面必须要引起足够重视的这么一个,就是对齿轮箱维护保养影响比较大的因素。新机运行250小时,需要做第一次的油样分析,半年以后再做一次,三年以后,根据油样分析的结果决定是否要更换润滑油。更换油的时候,首先要更换同型号,同品牌,如果同型号,同品牌做不到,我们必须做互溶性的试验。滤芯需要12个月更换一次,日常维护一般来说1-3个月,比如检查齿轮箱的箱体外观,螺栓,包括管路等。

更换油滤,必须要观察油滤上是不是有铁屑,如果堵塞,油滤必须要更换,说明这个润滑油里面是有问题了,就是要详细检查各个齿轮的部位。另外,检查磁棒,齿轮箱里面我们一般在外部设一个磁棒伸到齿轮箱的内部,如果磁棒干净,我们肉眼观察齿轮箱里面没有问题,如果上面吸附了很多的金属粉末,或者铁屑,说明某一个部位磨损严重。

磁堵,齿轮箱的各个部委都会设置一些磁堵,如果干净,或者没有问题。

空气滤芯,也是很重要的一个部件,我们首先检查它是否干净,如果它有堵塞,或者非常赃,需要马上更换。

还有长时间的停机和齿轮箱长时间的存放,我们必须要每3个月手动盘车数圈,增加润滑,并防止静止压痕。还有机械泵长时间存放的时候也必须做好润滑。

内窥镜检查是我们对齿轮箱内部进行检查的一个有效手段。一般我们通过内窥镜可以看到各个部位轴承的状况,包括齿面的状况,包括肉眼从观察口看不到的这些地方。

运输和存储,这对齿轮箱的维护保养也是非常重要的,存储一般我们是在干燥通风的环境当中,地面保持水平,齿轮箱要安放平稳,齿轮箱保持一个静止状态。另外又要做好防锈处理,还有不能露天存放,有一些风场因为存储条件不好,经常把齿轮箱放到露天的,这很容易出问题。还有天气状况,根据天气状况,我们要每6-12个月重新涂抹一下防锈剂,环境条件应该保持在空气湿度低于70%,温度一般在18到45度之间。存储中,齿轮箱上的孔需要加盖油脂。特别是在运输,运输当中我们这个也要重视,就是有一些物流公司我们在运输的时候特别之前要检查一下它的资质,是不是用过齿轮箱,还有包装,固定非常重要,因为齿轮箱的跌落也是我们经常遇到的一个情况,造成齿轮箱不必要的损失。

这个就是我的报告内容,我最后想说一句,在齿轮箱的维护和保养方面,我们应该最先做到一个积极的预防还有维护。就是要转变以前很被动的方式,就是遇到问题才检查它,维修它,而是遇到问题之前,就要采取积极的措施去预防和维护,这样才能使齿轮箱的寿命更长,我们机组运行的寿命更长,以及我们发电的效益更好!

杜广平:这个齿轮箱的问题确实是风电机组一个重要的关键部件,王总介绍的很详细,从故障分析到维护保养给我们进行了一个非常全面的介绍,希望对客户在使用运行过程中,以及厂家在齿轮箱的设计选型方面都有所帮助。下面请龙源(北京)风电工程技术有限公司总工程师岳俊红先生给我们介绍风电机组振动监测创新模式与应用!

岳俊红:今天我跟大家交流的题目叫风电机组振动监测创新模式与应用。刚才杜总还有力士乐的风电机组的可靠性的问题,特别是力士乐提出他的九类故障,我认为头两类故障是最基本的故障,可能先发故障,后期有几个故障可能是基本故障引发后期的故障。这次交流我想提出一个适合现场实际应用的这么一种振动监测的一个模式。

主要分四部分的内容,第一、振动监测的必要性,第二、目前振动监测的实现方法。第三、龙源集团振动监测的模式。第四、实施案例和实施效果。

首先看振动监测的必要性,去年年底国内一共有1445个风场,装机容量到66万千瓦,主力机型是1.5兆瓦和2兆瓦,风电投资商主要是50多个大型的风电开发企业,共1300个风电项目公司,主要以国营企业为主。现在装机容量在国内排名,现在龙源电力排名在国内也是第一,在世界是排名第二,就是新能源公司方面,在国内排第一,世界排第二。

这么大的存量资产,风电技术的可靠性大家越来越关注,振动监测已经证明是避免齿轮箱和发电机早期故障的一个有效方式,现在出来一个风力发电机组监测的道则和规定。总的来说,变桨系统发生的故障很多,这是德国的两个调查机构的,跟图形是一致的。最左边这个图是国外一个知名的主机制造商,它调查说齿轮箱和发电机维护费用占风机所有部件维护费用的60%以上,右边这两个饼图是美国可再生能源研究实验室调查的,就是如果说要是把这个齿轮箱维护变成计划维护,或者预防性维护,那么维护费用大概在59%,我们自己内部也统计过,可能没有这么高,但是由于各种机型不一样,大致也是这样的水平。这里就是在没有备件的情况下,或者重新定齿轮箱的情况下这么一个统计结果。从这个来看,一个是停机时间,一个是维护费用来说,振动监测还是有必要的,因为可以发现齿轮的早期故障,轴承的早期故障。

现在振动监测的方法有两种,一种就是在线振动监测,在机组上安装振动加速的传感器数据采集完送到监控中心,或者远程监测中心,对风电机组的状态进行分析。在线振动监测一般安装6-8个加速度传感器,主轴承、齿轮箱输入端,还有新型轮,外齿圈、中间层、发动机前轴承,发电机后轴承。有些在线振动监测商再加两个传感器,这个为的就是便于趋势分析,因为风电机组运行是变功劳运行,所以用转速和功率把运行工矿进行分类,便于趋势分析。在线监测的优点就是可以实施监测机组运行状态,节省人力成本,因为它一旦安装以后,就通过现在网络技术比较发达,通过网络就可以看到振动的状态。第三、可以进行趋势分析,预测设备寿命,准备安排检修时间。缺点就是测点少,再一个就是台机组需安装一套,风电机组数量多,安装总成本很高。所以,就不具有可实操性。

离线方式就是根据现场的情况修正一些报告。这个优点就是测点按需随即灵活布置,可以布置在任何需要的地方,我们一般是需要3个到20个测量,水平方向,垂直方向,中间轴,高速轴,包括塔桶的振动,还有叶片的振动。一套便携式设备可满足70台机子的振动监测,我觉得振动监测不用连续监测,成本低廉,容易实施。第二、监测人员在现场结合工况,诊断故障,可以丰富人员的诊断经验。缺点就是需要专业的工程师到现场监测分析,由于风速及天气的情况,由于攀爬风机,所以效率很低。第二、每次监测工况不同,不便进行趋势分析。但是,对风电机组,因为它在高空运行,这个趋势分析是不是要确定它最精确的检修时间,我觉得这个有待探讨。因为风电机组的检修,一部分是齿轮箱的维修费用,一部分是吊装费用,而且吊装费用比较高。我觉得如果发现齿轮箱或者风电机组有问题了,我们就是批量的更换,或者批量的维修,因为吊车进场一次不容易。再一个就是风电场工作和生活条件较差,难以留住专业的振动监测的分析工程师,因为振动监测,重要的不是这个设备,而是去分析。像我们看病似的,那个片子,咱们一般人看不懂,主要是医生看,我们重要要培养振动监测分析师,风电场地属偏僻,这样的工程师我们找不到。

针对这种我们就提出分布式数据采集的模式。首先我们自主开发了一个便携式的数据采集设备,针对风电场的特点,结合风电场的工作模式开发的,这个软件也可以和在线连在一起,运行模式构造把离线设备分给现场,一个现场根据机组台数,我们一般是70台分发一个设备,分发设备以后给他培训,我们远程的分析工程师把索要采集的点和采集的机组,采集的周期,采集的时长下载下去,现场的采集人员通过系统把采集计划下载到采集设备里边,这个采集可以结合它的点监和它的定位做这个事,然后把数据传到远程监控中心,远程监控中心的分析人员分析,分析完以后把报告给项目公司跟风电场,风电场根据报告以及实际情况再给我们反馈回来形成一个闭环。目前我们共发放80余台齿轮箱振动监测仪器。

这是去年发现的情况,共发现报警机组376台,报警故障418台/次,确认故障或者更换部件268次,就是告诉它有故障了,它把齿轮箱卸下来维修,或者把发电机的盖打开看轴承确实有问题了,因为风电机组的运行特点,有些可能没法进行确认。所以,应该准确率达到64%。到目前为止我们龙源集团全面的开展了振动监测,我们还配油液实验室,这样振动监测和油液实验室构成了一个完善的状态监测体系,就是预防性维护,我们已经实现了预防性维护,一种低成本的维护模式。

目前,我们成立了振动监测实验室,我们现在有6个人获得了国家二级或者三级振动的分析师资质。我这个标准就是风电机组振动到什么情况风电机组可能运行状态就恶化了,我们也要写这么一个标准,计划今年年底出来,希望大家能够参与。

我们的实施案例,因为全面开展以后,刚才说400来例,举不胜举,我捡几个有特点的,有代表性的。一个是发电机轴承严重故障,左侧这个图,可以看到轴承外圈的点是薄弱的一个故障频率,我们确定这个是轴承外设故障,同时频谱的底罩比较多,说明轴承有压痕。第二个是齿轮箱高速轴断齿,从这个图上能看到,在高速轴和中间轴啮合频率的两次有高速轴的变频,这证明高速轴有故障。第三个是中间轴齿轮故障,就是中间轴和低速轴的啮合频率量变有中间轴的转频的变频,这说明中间轴有故障,而且是中间轴和低速轴啮合的小齿轮有故障。

当然,怎么样看这个频率?这是一个核心技术,刚才那个原理很简单,通过我们这么几年的实践,我们基本上已经掌握了这个技术,就是它这个频率在哪一块,即使我们以前靠齿轮箱厂,轴承厂给我们提供数字,这几年我们自己也能把这个频率找到。

对振动监测最难的就是行星轮系的损伤,普通的FFT是难以发现这个问题,通过现在比较高端的小波分析,可以发现行星的轴承的故障和齿轮的故障。但是,这个小波分析的数据量处理没有那么大,所以我们可以初步判断。

这是我们具体实施的情况,现在龙源电力集团,所有的机组都要进行振动监测,我们在出质保监测中共发现集团内17台齿轮箱、集团外5台齿轮箱严重故障,晚会了很大损失。

杜广平:下面时间请东方汽轮机有限公司风电事业部副主任工程师王明军先生介绍风电场限电与行业问题探讨。

王明军:我就风电行业存在的问题跟大家探讨,然后提出措施及解决方案,还有自己的一点建议。对风电场限电问题,我在风能杂志2013年第八期上,我是这样思考的,收集了不同地区风电场的限电数据和真实数据,还有列举了两个不限电数据,通过这两个方面可以看到我们限电很严重。

我主要说一下微观选址问题,因为风电发展很快,很多上马的时候可能微观选址不好,尤其我们国家地形比较复杂,很多问题根本没有考虑。比如你这个微观选址不好,按微观选址道理,湍流度应该低于1.25,如果大于1.25就不适合建风场。我们从设计来讲,决定风机设计的是交变载荷,湍流的时候就会产生交变载荷,所以湍流度很重要。我们选址的时候如果不当,据我分析,它有可能是比如叶片断裂,第二个就是可能齿轮箱断开,因为叶轮跟齿轮箱通过钢性连接。

我们现在很多问题可能一说就是质量问题,我是从07年开始一直到2011年可能我在风场待的时间80%以上。从我判断,很多故障不是质量问题,现在我们风电场的问题,比如齿轮箱,一个是我们运行的问题,比如齿轮箱如果是不加油,那可能就是几天齿轮就报废了。还有我们现在北方机组,如果在很低的温度启动的时候,按道理我们肯定报警,但是可以运行。如果是在很低的问题的时候,油的黏性很大,强行起机,可能造成润滑不当,局部温度很高,有可能造成齿轮箱的损坏。一个是环境的因素,一个使用和维护,我主要是强调这个问题。

行业间的关系,一定是在平等的基础上,现在行业间的关系有一个趋势,因为我们风电发电过剩,电网就可以压风电场,风电场因为设备过剩,生产能力过剩,就可以压生产厂家,生产厂家因为供应商的关系,我就可以过分的压制价格,不该你服务的也让你来服务,如果这样,所以我们价格一路走低。举个例子,以前我们可能运输行业,如果是我们价格比较高,它可能走高速公路,如果我们现在给的价格已经是唯一了,就是利润很低了,可能走大件路,可能一个叶片的破坏,实际上我们最终是大家的一个获利。

我说理念问题,国产化,发改委05年就提我们要有70%的国产化率,但是国产化我认为应该稳步进行,有一些有重点的国产化,有步骤的国产化,不是一味的为了国产化而国产化。举个例子,我们国产主轴轴承就是三万到四万,甚至有一些两万多就可以卖给你,这个卖给你,如果你知道主轴轴承寿命是一半,或者不到一半的情况下,你知道更换的成本得多少?至少得吊装下来,吊装是成本,吊装的时候还不能发电,基本轴承的价格不可以获利,如果一味的国产化,可能是上百万的损失。

再说机组容量问题,现在有一个趋势,技术越做越大,功率越做越大,这虽然是一个趋势,但是不能冒进。我昨天开了一个报告,我这篇文章也写了这个内容,我从另外一个方面分析,因为如果你直径做大,它的交变载荷肯定增大,其次就是停机这项标准增加成本,我们从115的叶片变成126米,它是采取国外的数据。在智能不变的情况下,同样的功率,就把交变载荷增加,110米的叶片直径,跟126米电量增加了,所以要有一个度的问题。

最近这两年倒的风电很少,我认为也是一个冒进问题。我们要抓住现场,要吸收技术。尤其我们最终目的是为风场服务,如果为风场服务,要给风场带来方便,最多的发电是我们根本的目的。我觉得我们应该从现场出发,也许是我在现场待的时间比较长的原因。但是,我觉得我们根本目的是为了多发电,要了解现场,了解现场出现的问题,然后才可能解决问题。

还有一个质保交机问题,叫无故障运行,实际上这个风机是按照自然状态,比如突然风来了,完全可能停机,所以我们都是有利润率和功率曲线,因为有些利用率要整体分析。如果是风机的原因,我们可能还要经过多次观察,然后有可能我们才会发现。所以,这个有可能很多是外界条件产生。还有功率曲线,功率曲线实际上是一个统计数据。

还有我说这个功率曲线,今年年初我觉得误会很深,所以我在第四期的风能杂志写风电机组的实际功率曲线影响因素分析。因为实际功率曲线受环境、气侯的条件影响很大。据我现在观察,不要说5%,就是100%的偏差都是完全可能的。举个例子,比如3米风的时候,你那个时候我们变桨的能力跟发电量基本不可能比较,甚至大于,这个过程中,你多偏几次航,到影响功率曲线。还有其他的湍流,这些一系列因素,所以影响很大。

第一个我觉得是我自己的思维方式,因为我觉得这个叫全局的观念。我们单从风机考虑,肯定有失片面,我们风机无人管理是根本。生产厂家与供应链的关系,我们稳定的供应商可能更好的保证我们质量,因为我们产品的单一化,无原则的竞争,可能是保证生产厂家技术的质量,软件升级都带来方便。

生产厂家与业主的关系,我们应该守信用,如果是预验的时候,电价跟正式的电价可能有区别,可能就是提高双方的积极性,还有功率曲线标准问题,因为受环境因素影响,外界环境影响确实很大。

杜广平:下面我们请是中国能源建设集团广东省电力设计研究院史磊先生介绍。

史磊:我这里把我们跟欧洲同业在广东省海上风电开发中我们有一个广东省的珠海桂山项目经验在这里分享一下。结合今天的主题,主要说从设计角度控制风险这么一个议题。

首先我是来自中国能源建设集团广东省电力设计研究院,我负责燃起、分布式能源以及新能源的项目主管。首先介绍一下单位,广东省电力设计院可能在电力行业内比较出名,因为我们在大亚湾的核电,从核电业务治理一直是做的在全国占了80%以上的份额。在2009年以前,我们的国有资产是地属于中国南方电网,所以一直帮南方电网做相关的业务,这里头把业务主要介绍一下,主要在电力工程方面做设计自序,还有工程的总承包。从2010年之后,我们帮广东省政府做整个广东省的陆上和海上的风电规划,同时也介入到新能源的项目中。

目前,广东省的所有的海上风电场基本上都是我们院在进行前期以及施工图阶段的勘察设计工作。从国内的知识管理来说,我们是工程勘察设计类的综合甲级,除了电力之外,可以做石油、冶金等21个行业的勘察设计。院里头是连续八年在ENR的排名电力第二,全国工程企业中大概排20名左右。总共的员工现在1829人,其中有一个博士后工作站,里边有16位博士后。

把近七年的业务能力介绍一下,连续两年我们合同额超过100亿,前年和去年都超过100亿。2012年海上风电类业务我们合同额达到125亿,今年合同额大概执行1.2亿左右。这是营业收入,2011年25亿,2012年37亿,今年预计35、36亿,但是明年由于EPC业务的等于,预计会超过50亿的收入。

结合珠海项目,把海上风电场我们从设计角度如何考虑,在建造过程中控制风险的问题在这里与大家交流一下。这张图是非常出名的图了,把整个海上风电场里头所有的与风险相关的风险点全部都标识出来了,无论是从施工安装,还是从风能资源评估,还是从海底电网,还有电缆的网上送出,一直到后续检修时候的运营维护都会涉及到项目的风险。我们着重辨识在设计过程中可以控制的风险,包括前期勘察中如何把风能资源还有我们海底的海况给它做一个比较详细的资源评估,同时我们在风机选型方面也结合海底的海况,比如像台风这些自然资源比较合理的进行选型。风电场的总体布局方面主要考虑主导风向,还有风机布置之后对整个发电厂的一个综合的产能这块会不会有尾留的影响。在电缆路由主要考虑路由是否经济,还有在运行过程中怎么样降低检修的成本。在工程实施方面,有一个基础的方案,基础方案是跟海床的基础形式,地基的条件密不可分的。广东它的海洋特点比较特殊,从珠江口移动基本上是砂岩制的海床,跟欧洲的北海有点类似,但是珠江口以西,它是一个冲积层的淤积的海床,这里面我们试过一个项目,打桩到80米都打不到基岩。刚才说到地基,其实最后一点就是工程方案,特别是施工和安装方面的影响也是非常密切的。因此,从这几点来看,我们的设计阶段是需要把风险进行一个比较详细的标识,同时也需要在设计阶段把这块方方面面的一些方案做到能够控制风险。

结合我们在珠江口的珠海桂山海上风电场这个项目介绍一下我们如何辨识这些风险,以及工作中如何跟一些合作伙伴合作控制我们的风险。其实广东的风电场一直是在很低调的做工作,现在桂山风电场在2012年的4月份拿到了国家同意开展前期工作的函,现在这个项目已经开始打桩工作了。这里给大家介绍一下,这个风电场是在珠江口门的这个位置,它是由五个海岛组成的一个封闭的海域,这些海域由于旁边有海岛的遮挡,对航行这块基本上没有什么影响。同时,因为整个珠江口门有一个珠海望山群岛,一共有106个海岛,大部分都是无电的岛屿,它与几个主要的海岛联系在一起,形成了一个智能微网的项目。通过这种方式实现了全新的项目的模式。

这个项目里头,这是目前的实施方案,我们通过招标确定采用34台3兆瓦的风机,预留了18台16兆瓦的风机。我们在三角岛上设置了一个海岛的变电站,这里特别要考虑风电场里面风机的布局,我们采用8条35千瓦的集电线缆,这是用我们的一个拓扑软件进行的设定,设置了335千伏的海岛联网的海缆,也是从深压站出发做的海底电缆的铺设,解决了三条海岛的供电问题。

从海底地形来看,右下方是整个项目海域的海床基岩等高线的图,中间部位淤积层非常厚,中间非常薄,我们打桩就会碰到有摩擦桩这种情况,同时我们在施工机械的选型上也需要面对不同的施工机械。用传统的这种做底式的,或者是说半浅薄式的船都不能满足这个地方的施工。同时,珠江口这个位置周围的船舶的航行是非常密集的,我们如果采用这种施工船只在这个地方长期作业,不可避免会与其他的商业运行的船只发生同行运行安全的影响。因此,我们将大部分的工作放在陆上加工完成,采用整体吊装的方式进行安装,这样缩短海上作业的周期。

在设计上也是有一个独特的设计,我们在导管架的上面设计了一个平台,这个平台可以防止一些设备。我们考虑运行检修的整体方便,将这些设备整体放在外挑的平台上,维护的时候可以进行整体吊装。

说一下施工的方案,这个施工方案目前暂定是采用双体船,然后整体安装导管架的基础与风机的基础。由于刚才大家看到海床平面是一个比较复杂的地形,所以我们的导管架的设计,它的形式是非常多的,几乎每一个导管架的长度和钢度都不一样。我也透露一下风场可能会采用两叶片,同时也会有三叶片的风机,这个大家都知道是谁的。两叶片和三叶片两种不同的风机类型用在同一个风场里头,我们导管架的钢度可能需要做比较大的调整,因为两叶片风机的自振频率在一批与二批之间只有非常窄的一个范围,不像三叶片范围,可以在一批三批之间留一个非常宽的范围。因此,我们在设计导管架的钢度上的难度非常大,因为一批二批之间只留了非常窄的范围调整导管架和风机自振的协调。

刚才提到的这些点都是我们辨识出来的海上风电这块的一个风机建设过程中的一些难点,当然这里要专门提到是台风的问题。为了珠海桂山的海上风电项目的顺利执行,我们在建设的初期也选用了我们三家的这么一个合作方,这三家都是国际上比较知名的。一家是西门子,它作为我们的海底电缆以及海上升压站的技术合作方,另外在风机基础与风机连接这一块的振动计算,我们与GL进行合作,在频谱我们与英国的Sgurr进行合作,他们三家作为我们的合作方为我们的技术方案提供一个技术咨询,同时提供第三方的审核工作。

最后,我这里提一提,由于国内基建体系的惯例,所以我们国家在工程建设的模式上与欧洲有很大的不同。设计院在我们的工程设计中,还有工程方案的选择,以及最后的投资造价,如何控制好这个项目的方案,对整个项目的影响非常大。因此,作为设计院来说,我们深感自己责任的重大,所以海上风电这个项目里头,因为不是传统的勘察设计业务,是比较新颖的,同时也是跟国外的连接比较密切的,因为很新的一些东西我们需要引进国外的一些技术。因此,我们在海上风电这块的设计中采用了这么一种全新的方式,引入一个第三方的咨询方的方式,对风险的认识和把控能力进行了一个比较创新的模式的应用。希望能够由国外的咨询方这边把他们的方案以及经验引入到我们项目中,为我们项目全生命周期的这么一个工程难度的把控提供一些服务。

下面我们的一个合作方GL这边的创始人他们也在这个展会上,想过来为大家说几句。

GL代表:我们也很荣幸能够跟GEDI一起合作开发珠海桂山这个项目。我觉得这是我们合作以及行业的一个新开端。因为海上风电不仅仅是把这个陆上的风电、风机移到海上而已,而是一个全新的理念。我本人是从20年之前就开始做海上风电,但是前十年在欧洲没有任何项目,只有在最近十年项目突然爆发式的发展起来。我可以很自豪的讲,现在英国在全球海上风电应该是首屈一指的,但是英国也是犯了很多的错误,当然从这些错误当中也积累了很多经验。举个例子,也是和今天的风险控制相关,海上风电里面一个很大的事故点就是电缆,电缆和基础连接的部分出了很多的事故。还有一个就是我们要把风机从陆说运到海上,同样对船的要求也是需要很多的考量。我们也是希望通过和国内设计院的合作,希望中国的海上项目不要重复欧洲已经犯过的错误。我们也是非常期待和广东电力设计院后期的合作,能够有更好的发展!

杜广平:非常感谢史磊的介绍和对海上风电的开发经验和他们的合作模式,对海上风险控制有很好的作用!我们上半场的演讲结束了,下面我们进行第二场。第一个演讲的是来自TUV NORD公司的,他介绍的题目是海上风机的监测挑战。

TUV NORD:我跟大家分享一下我们在海上风电的一些经验,主要讲的是海上分析的检测,也是德国的第一个海上风电场的情况。我讲一下我们这个公司,然后德国海上风电场的情况,然后讲讲在检查人员设备方面的要求。我们这个公司主要提供三类服务,一个是产品和人员的认证,这个在海上风电场非常的应用广泛,因为这个认证在德国海上风电是一个必要的程序。我们也会做土壤和其他选址方面的测试。还有第三方的生产认证,当然我们也有一些其他的认证服务,作为一个认证机构,我们遵循DAKKS标准,我们也按照BSH的标准,就是德国海上风电署,按照他们的要求进行海上风电项目的认证。我们还有资格做现场的一些评估,还有微观选址以及检测方面的工作。

我们在海上主要做什么呢?有海上风机的一些认证,我们还跟一些中国的制造商合作进行他们的一些风机认证。比如说华锐风电就跟我们有密切的合作,我们还有质保,质监,以及项目协助,有的时候还对一些认证过程进行设计,还有就是环境安全,生产这方面的工作。

再讲讲我们公司的情况,我们是在德国的北部,我们有自己的工作人员,现在差不多有一万员工,一般都是在这个海岸线附近的地方工作。他可能会去北海,去巴尔干。

我再简单的讲讲德国的海上风电的情况。德国邻北海,风资源比较富裕,比较适合发展风电场。大概是在这个位置,是离大陆有差不多70公里的距离,还有巴尔干这块,有第一期,第二期的海上风电项目,还有一些其他的在规划当中。德国有两个标准,一个是选址方面,还有一个是关于海上风机的设计标准。这是我们认证的一个过程,我就不细说了,但是有三个步骤是要在最终通过之前进行。这些操作原则必须要在这个检测当中得到执行,否则的话风场就不能够获得运营和进行风力发电的许可。

接下来这是我们刚刚所说到的已经是对阿尔法还有文图斯做的海上的风场,直到在海底的各种岩石的勘察等等,可能大部分人都已经知道,我们的风机,包括它的支持结构,以及它在变压器的一个平台。这个部分是一些需要进行检查的部件,因为我们知道包括这一个机舱,还有叶片和塔架,以及支持的结构,我们也都知道在这里我们会有相应的一些设备来完成,我们知道会有电机,还有齿轮箱在这个机舱当中这些是需要进行检查的。

这是我们的一个关于BSH的标准,它主要是检验的要求,也就是说,这些风机有25%都要得到一些检查,也就是在每年的时候,也就是四年之内,这些所有的风电场都必须要得到相应的一个周期内的检查,以及它的支持结构,还有平台也会在每一年得到检查,每一个定期的时候得到检查。这张幻灯片是一些项目相关的要求,主要是依赖于风电场的地点还有他们的服务概念。以及那些具体的部件的具体要求来确定的。还有从服务、运营、维护的角度所衍生出来的各种概念,也就是说,是不是在这方面海上的泵和陆上的泵等等,以及部件的各种具体的规格,这些实际上都是我们所需要去进行检查的例子。包括那些风机,以及ISD的这些概念当中的风机等等。

当然了,还有其他的一些需要进行检查的内容。比如说,安全设备的定期检查,这些都已经是永久性的在这一个分析上了,它的安全性实际上是非常重要的。一个设备包括电梯,还有梯子,以及这样的一个平台。而这些本身风机的情况也是要得到近期检查的,还有支持的结构,以及变压器平台的定期检查,这是我之前所说到的,这些都是在水下的,或者是在平台之上的。所以,这实际上是有水下的操作,因为海底当中也会有各种成长,也会有相应的结构。所以,我们会认为这样的一个增长必须要把它移除的。

另外一个要求就是描述了需要巨大维护的时候,比如说可能有非常多的压缩箱等等。同时,它也会是在船只当中进行检查,这是可能进行交换的时候,或者替换的时候需要做的努力。这个地方大家也可以看得到,其中的一些涂料,还有它的表面的一些体系,这也是我们的一个压力的船只。都是在它上面得到控制的。还有跟变桨系统进行联系,对于人员及设备的要求,基本上要求所有人都需要有在线的资格,在做这些检查的时候,他们都是得到了认证的,得到高等教育的工程师,同时有在风能方面丰富的经验,他们必须在电梯、压力容器及起重机的检验资格上获得认证的。这都是根据德国的监管方的要求做到的。但是,我也假设,在中国还会有当地的一些监管局要求做这些检查的人员上在认证的一些需求。比如说对电梯来说就会有一些特殊的认证和授权才能够完成这样的检查。同时,他们还必须要在这个领域有足够的经验。这张图是最体向我们描述和人员和设备的要求,不仅仅是作为执业人的要求,同时包括安全上的要求,以及安全上的认证,证书,这都是他们进入到海上风电场之前所需要获得的一些认证。我们都可以想象得到,当我们进行全面检查的时候,基本上他们必须有一个比如在海上的风场,还有陆上的风场,他们会看各个限制区域的情况和各个部件的情况,他们也必须要具备这些安全、急救上的认证,还有培训。当然了,我们刚才所说到的急救防火,高空的救援和在下载的区域当中,或者密闭空间当中的救援,也就是他们遇到问题的时候可以去进入和离开,而这可能是非常小的下载的密闭空间。

很多情况下我们也有海上的救援培训,让他们接受这方面运营的和救生艇,还有各种工具的培训,他们在那里培训。还有海上的一些适应性,包括在身体的健康状况上的一个检查,例如他们没有恐高症等等。

这是人员的个人防护设备,如果把他们带到哪里,很多时候是用直升机做,非常昂贵的,如果他们生病了,或者有些晕,这是不太好的。他们需要有一个个人定位信标,以及安全带,安全绳,救生套装,安全头盔,护目镜,安全背心,安全手套等,把他们整合到一个整体的保护服装商,当然它有优势,有劣势,另外把他们带出去做分别的保护,同时还有一些直升机的保护,当然还包括安全鞋。

关于技术的要求,对于海底的情况来说,他们需要有一些潜水的能力,他们通常可能并不是像在海上得到培训的人那样去进行的培训,所以他们也会有一些水下的机器人帮助他们完成水下的潜水和工作。把照相机安装到这些地方,有叶片以及绳索帮助他们到达需要检查的部委,齿轮箱、压力容器,内窥镜,当然还有电梯,他们可能会有各个不同的证物放在电梯当中,通过不同的水箱把它充满到这些运输电梯当中。同时,我认为有一些问题可能是不需要我们说的,就是天气和规划。

再重新回到这里跟大家描述一下我们有两个陆地的维护以及海上的维护。关于海上的维护,基本上就是要服务这些船只,他们在这个船只当中有自己居住的区域,可能有30天在海下,所以这是一个概念。另外一个概念就是陆地的维护,把这些人可以通过直升机,或者在船上面完成他们的工作,当然这主要取决于当地的情况。此外,它也是经济的一个概念之一,这对我们风电是非常重要的!

杜广平:下面我们请北京鉴衡认证中心有限公司风能事业部副总经理杨洪源先生介绍风力发电机组故障及失效分析方法。

杨洪源:下面我介绍一下风电机组故障与失效分析的技术,把风电机组故障和失效分析大概是一个什么样的过程让大家有一个了解。我的介绍主要分成四个部分,一个是风电机组的故障与失效,它是什么样的一个概念。第二部分是失效分析方法的介绍,地三是针对风电机组故障与失效分析应该是什么样的一个方法,最后是得出一个结论。

风电机组失效,我们通常都是不希望它也失效的问题,但是风电机组是一个大型的设备,在使用寿命期里面不可避免会出现一些问题,我们怎么样通过这种失效的分析使它损失降低到最小,甚至是使坏事变成好事,所以我们对失效分析就应该做一些很细致的专业的工作。

介绍一下失效和故障的概念,按照GB/T3178-94的术语,失效是指产品终止完成规定功能的能力这样的事件。故障是指产品不能执行规定功能的状态,预防性维修或者其他计划性活动或者缺乏外部资源的情况除外,这相当于风电机组的定期检查,比如限电,或者风况条件不满足要求的情况。有故障不一定失效,但是失效通常肯定会由于故障产生的。

风电机组是大型复杂的机电装备,机组的可靠性受设计、制造、运行维护,包括使用条件等多方面因素的影响,机组的故障、部件失效,甚至整个机组倒塌的事故也是时有发生。特别是在我们国家,风电这几年都发展的很快,但是对于机组的安全性的认识,还有相关的运行经验还是相对薄弱的。所以说,在已装的机组中,不可避免都存在一些安全的隐患。随着这些机组运行年限的增长,这些部件和机组的失效问题就会逐渐的暴露出来。

下面这个图上给出了两个例子,因为风电机组事故通常都是属于比较敏感的一些信息,所以说要想得到比较全面的和比较新的一些事故情况,还是比较困难。左边这个是由于变桨电池的容量失效,导致机组飞车,最后整个倒塌。右边是维护人在更换叶片的时候,将变桨系统关闭,导致风能在风的作用下启动旋转,因为无法控制而飞车,最后倒塌烧毁。

什么叫失效分析,就是对设备及构建在使用过程中发生的各种形式失效现场的特征及规律进行分析研究,从中找出产生失效的主要原因及防止失效的措施,称之为失效分析,我们一个是要找出失效的原因,第二要防止失效的措施。通过失效分析可以防止类似失效在生命周期内再次发生,使产品的质量得以提高。失效分析的必要性,并不一定出现失效就一定是坏事,因为这是从几个方面。比如19世纪中期的时候德国的铁路频繁的发现断裂的现象,通过对失效现象的总结和研究,最后发现因为之前的设计都只考虑了强度,没有考虑疲劳,因为车载在循环载荷作用下,经历的载荷历程也是比较长,所以疲劳问题比较突出。在这个研究的基础上就发展出来疲劳学这一门学科,现在在结构强度领域,疲劳也是重要的问题。

第二、二战期间,美国的军运飞机运输到中东以后,发现60%记载的电子设备都是不能用的,这样促使他们对电子设备的可靠性去开展研究,然后在1950年的时候,他们是海陆空三军联合成立了一个课题研究小组,专门针对这个问题研究。在1957年,通过七年的研究,发布了一个关于飞机的电子产品的可靠性研究的一个报告,这个报告最后就成为可靠性研究这样一个奠基性的文件。

所以,从这里面可以看出来,很多我们的设计理论,或者说我们的设计方法有可能没有经过长期的工程验证,只有通过在使用过程中的失效,并且对失效问题的解决,有可能引发一些新的技术提出来。另外,在日本30多年前他们的产品也是以产品质量低劣而受影响的,但是现在他们的汽车产品在全世界还是赢得了很好的声誉。其中一个重要原因就是他们在30多年前就开始系统的分析世界各国汽车构建的失效情况,着重研究它的失效原因和改进措施,并且对这个改进措施的结果进行跟踪调查,这样就使日本机械产品到今天,特别是汽车行业是在世界范围内占有明显的优势。现在我们国家的装机容量是非常多的,我们能够基于这些运行的经验,基于这些失效的数据进行研究,我相信随着我们技术的发展,我们的产品也会在世界上占有这样的一些技术优势和质量的保证。

产生失效的主要原因,这个不是只是针对风电,是整个机械产品的失效通常都是这样几个方面。一个是设计不合理,第二个是选材不当,或者材料的缺陷,第三个是制造工艺的不合理。最后一个是使用维护,就是在整个从设计到最后使用的过程都有可能出现这样的一些问题。失效分析,通过几十年的发展,国内外也做了很多研究的工作,然后在各个领域,包括汽车的航空航天的其他的一些工程机械都做了,然后也发展出来相应的一些技术,比如断口分析,裂纹分析,痕迹分析,模拟实验等。

由于风电有自己的特色,风电机组有它的特点,特别是风电机组的制造过程和使用环境条件的恶劣,所以它的失效分析应该是有它独特的一些方法学,方法论的。我们这儿就是根据风电的这些特点,然后给出了这样的一个分析流程。部件或者机组的失效通常由这几个方面造成的,针对每一个方面,在失效分析的时候我们开展工作。

第一、设计方面的问题,这个现在在国内其实原始设计,它通常都是经过了比较严格的计算分析,一般是不会有这样的问题的。但是,国内主要面临的是很多各个从国外引进来以后,它的使用的环境条件和原始设计可能不太一样。比如说国外可能没有低温,或者高原这样的一些问题,还有国外设计的机组安全等级有可能是针对二类的,但是国内有可能风能资源好的地方想用到一类,这样它的设计是不是还满足要求,就可能有底验证。另外,设计方面的问题还有认识不足的时候,比如我们初期接触到有设计,在塔桶厚度,塔桶的连接地方没有按照标准的要求,这样相当于这个地方有一个比较严重的硬力集中。这些问题,当然随着现在技术的发展可能逐渐会减少。但是,又会有新的问题产生。所以说,设计问题也是在整个失效分析中不能忽略的一个方面。

第二、生产制造的缺陷,对风电机组来说,生产制造的环节也是比较多的,有整机的装配,它可能对整个传动链,整个机组都会有一定的影响。其中比较突出的是比如叶片,近几年我们国内叶片出的问题还是比较多,叶片除了设计以外,它的制造过程,它对工艺的要求也是比较高的。

第三、安装维护,安装维护不当,在我们国家也是比较突出,因为在现场安装的条件可能也是有限,另外在某些时间进度要求比较严的情况下,对于安装是怎么样要求,比如说现场的塔桶安装的螺栓拧紧,同时按照标准是要完成几步,对称安装去拧,如果不按照这个执行,可能会存在一些安全隐患。

第四、实际运行条件超出机组运行的限制,第一个是机组安全等级于风电场不匹配,它的设计的使用工况通常使用比较可控,风电是被动的,外界条件怎么样,它就承受载荷,比如汽车和飞机的使用工况我们可以预见到,并且可以去控制,去操作它。对风电机组的失效分析来说,我们要特殊考虑的一个方面,就是它的环境条件是否符合,包括可研皆吨的技术选型,当然不只是风况条件,包括其他条件的影响。第二、我们是不是做到了测风数据的准确,包括对测风设备,测风时间,测风数据处理的要求是不是都满足了。最后,测风也对了,但是风电场的地形也是很复杂的,它的排部对发电量有影响,在追求高的发电量的同时,它有可能存在一些不利的机位,载荷比较大。

对风电机组的失效分析,可能整个就是应该从这些方面都做一些考虑。但是,每个失效可能是不太一样的,我们不会说每一个失效都要全部把这些工作都做一遍,我们可以根据失效的信息进行初步的判断,选择最有可能的方面去做,采用排除法去做。

下面就是结合具体的例子,如果说作为一个塔架的失效分析,大概是在刚才的这些内容的基础上,我们去把它结合具体的失效案例做这样的一个展开。塔架首先它的设计问题,包含了塔架的趋势分析,门框这块,因为它有缺口,用门框加强,加强以后,它的结构相对比较复杂一点,所以要做这样一个硬力分析。另外,塔架的法兰连接,也是比较关键的一个受力部位,通过这样的分析,看看设计方面是不是满足要求了。

第二个方面就是生产制造的缺陷。对塔架来说,有可能是塔桶本身,母材就有这样的问题,所以要对母材进行微观的,机械性能的测试。塔架有一个连接螺栓,它的制造质量也会对这个有影响,所以对螺栓本身,也应该做一些这样的性能的测试。另外塔架都是一个一个拦截断拦截起来的,拦缝的强度对整个的影响也是比较关键的。焊接工艺的控制对它的性能,承载能力也是有很大的影响的。所以,对焊缝位置也需要做这样的一些测试。

另外一个方面就是安装维护不当,这在托架方面有这样的一些先例,有这样的一些问题,就是它在安装维护的过程中,是不是按照这个要求进行的拧紧,维护的过程中是不是也是做到了。比如螺栓拧的不均匀,这个风险就会比较大,如果说都拧的比较大,大的不多也行,但是就怕拧的不均匀,很有可能,本来分三次来施工,它一次就施工完了,有可能拧的后面的时候,前面的螺栓已经松动了。

另外,塔架如果失效,它也是可能和现场的风况有关系,所以通常需要对现场的风况进行分析。如果它是来一阵大风就倒,可能会重点关注它的事故前一段时间的风况,如果它还存在疲劳的这些问题,或者曾经承受过大载荷,也会导致它存在隐患。所以,风况分析也会存在一段时间。包括它的风频分布,湍流的,风向的,以及其他的。

除了这些原因以外,塔架可能还会有一些其他的失效的可能,比如说有一个风轮叶片结冰以后,它的模式会发生改变,这样会影响机组的整合。还有主要部件的更换,这有可能也会导致这个机组的特性发生改变。这个在我们国内还是比较突出的,因为通常原始设计都是经过比较严密的认证,但是使用过程中,通常会更换一些部件,特别是像如果更换叶片,或者更改塔架的高度,这样对它的基础的载荷其实有很大的影响。

综合整个这些方面的分析结构,最后我们能够把整个塔架失效的原因去把它鉴定出来。另外对传动面的故障分析,我们这儿是提出来一个就是在故障诊断的话,今天也有一些介绍,整个故障诊断的研究也是很多,包括一些诊断的设备也都已经有很丰富的应用经验了。但是,我们这儿提出来,在故障分析的时候,除了现场的故障诊断和测试,还应该结合一些仿真模型,帮助我们做整个事故的分析。比如在传动链来说,这个就是一个很好的例子,我们可以通过构建高精度的仿真模型,确定机组的固有模态,进行现场的测试,获取机组的振动数据,利用仿真的计算和样机测试,确定机组的振动来源,振动机组的位置,采取有效的措施。现场测试通常能够发现它的问题,但是有可能不能找到它的根本原因在那儿,以及它的改进方向在那儿。这样通过这样的仿真模型,通过分析手段,我们辅助它做这样的一个故障分析。

这是一个传动链故障分析的例子,我们在样机中测试得到主轴的一个共振频率28.5赫兹,在软件中构建高精度的数字模型,它的能量分布主要是分布在叶片、主轴、齿轮箱的位置,很好的验证了在28.21赫兹左右主轴会有这样的一个共振的现象。这样的话,我们就可以有针对性的做改进措施。最后在软件中的高精度模型进行载荷计算,仿真的时候,可以发现在20几秒的时候,确实会出现这样一个大的载荷的波动,这样我们可以知道由于此齿轮箱的频率激发的。

通过仿真我们也观察到这样一个振动现象,利用数字模型尝试不同的解决方案,有针对性的解决这个问题。对于叶片失效,我们也是根据前面的分析流程给出了主要的分析内容,具体实施的时候会根据实际项目去做这个方案的一个定制。主要包含这些方面,对叶片现在可能主要有两方面的问题,一个是在设计分析的工作可能是有所欠缺,在国内,另外就是它的工艺和质量的控制方面,因为对于叶片来说,这个影响是比较大的,包括施工人员,工厂加工人员的能力和素质,往往也会影响到叶片的质量。

最后我想提到的就是说,通过失效分析,最终的目的是使失效尽量不要发生,所以,防患于未然,我们觉得比事后失效更重要,因为一旦出现事故,不管怎么样都会有经济损失,并且会产生责任纠纷,这样对各方都是不利的。我们防患于未然,可以把这个工作做在前期,比如我们加强设计制造过程中的质量控制,我们在项目初期的时候进行更为细致的工作,包括对特定厂址的评估,做这样的一些工作。另外就是加强风电场运维的管理,通过这些图形使失效减少到更小。当然,另外由于我们的认识不够,导致失效,可能需要我们积累一定的经验,再去解决。

杜广平:下面我们请四川中光防雷科技股份有限公司董事长王德言介绍风电机组用智能雷电检测装置。

王德言:我是四川中光防雷科技股份有限公司的副总经理,我们董事长出国了,委托我做这个发言。我们公司是专业从事雷电防护研究和产品制造生产的一家企业,我们并不是一家专门的从事在风电领域的,我们的产品用在风电、光伏、交通、能源、军事、气象等等各个行业。我们公司成立于1987年,到现在成立26年的时间,我们目前通过ISO9000和ISO14000,目前公司位于四川成都高新西区,占地面积不到100亩,员工600多人,产值3个多亿人民币,出口业务占70%。我们拥有一家通过国家SNAS认证的检测中心,同时拥有技术中心和工研中心。我们是中国工程建设标准化雷电防护专业委员会的副主任单位,这是一个地理的位置,我们在成都四川。

我们是一家专业的制造雷电防护产品,全系列的雷电防护产品和解决方案的供应商,我们的客户遍布全球30多个国家,在国内和亚洲是最大的专业雷电防护产品的制造企业。同时我们也是一个行业的解决方案的供应商,致力于各类标准的研究,产品的测试,以及各类产品的研发。我们在海南、云南、江苏、成都和四川分别建了有雷电的检测站和雷电的波形的观测站以及各类实验基地,这是一些照片。我们也做了大量的雷电防护的工程,但是这里边有风电的工程,主要集中在张北和虎头山等等地方。

中光到目前为止我们做了很多国家标准,主要涉及各类行业、国家级的雷电防护标准,目前国家标准15项,行业标准11项。这是我们的一些检测设备。目前有60多项国家的专利,其中发明专利占了很大一部分,我们产品覆盖门类最多,我们大概覆盖483种产品,涉及到直击类防护,各类高压保护,节电类的保护,智能雷电检测。我们目前行业涉足在石油、石化、交通、能源、国防、风力发电,光伏发电,核发电等等。

刚才简单介绍一下公司的情况,下面简单的介绍一下雷电检测在风电领域里的广泛应用,这块实际上是我们公司最新研究的一个系统,我们叫雷电智能检测系统,主要用在电力,风力发电和交通等几个行业,石油石化也有应用。我们也跟很多风电的企业在合作,包括我们跟龙源这边也有一些研究合作的探讨,也和其他的一些公司有合作的研究,标准的方面开始。

那么,风机的雷电事故我们有很多统计,刚才很多公司都有介绍,这块略过。就是雷电对于风机的影响非常严重,因为风机往往地属空旷地区,而且本身高度很高,由于风机的密度增加,会导致这个地方的电场强度发生一些变化,再加上本身风力发电处在风口上,就是雷电自然聚集区,因此雷电的高发率对于风机的安全来说成为至关重要的一个危害源。所以,雷电对于风力发电机的影响可能会造成巨大的损失。

那么,这里边有一个大概的统计,这些数据来自于相关的行业统计,可能跟风电行业的统计不一定完全对得上,我是站在雷电角度做的统计,大概13亿人民币左右。因此,我们认为对于风力发电的雷电防护应该做一个全系列的解决方案措施,从故障与左海分析的角度上讲,我们认为在风力发电行业应该考虑应用一些智能化的监测系统,这样能够对它的雷电的发生进行统计和分析,对于它的密度和频率以及强度进行分析,从而找到一个更好的雷电防护的解决方案。

这是我们的一个系统的逻辑框图,我们在每个风机上会装我们的传感器,以及我们雷击的信号发射器,通过网络和各种各样的连接方式,最后会汇总到数据中心,或者叫监控中心。那么,监控中心对一个风电场上哪些风机受到了雷电的影响,就会有实时的记录,这些记录主要包括时间,雷电发生的伏值,以及雷电流的大小和波形情况。在我们的雷电监测系统当中,我们还设置了一个存储器,能够存储32GB的数据,这些数据可以用WIFI的方式,用其他的GPRS的方式,3G的方式最终会找到我们的数据中心和管理中心。这样我们数据中心对这个风场就会得到最详实的数据,这些数据汇聚之后,就对一个时间段内雷电发生的情况,对风机的影响情况进行分析。

我们目前雷电系统测量的范围是五个千安培到一百千安培,我们的误差小于10%。实际上我们最新的误差是小于5%了。我们可以对雷电能量的正负极性进行大小的分析,对事故原因做一个统计分析,比如某一个风机的安装位置,某一个风机的转向,比如这个风场本身所处的位置,比如它周边的情况,可能有矿产,会导致这个地区雷电的情况急,我们就应该有对应的解决方案了。所有的数据都是存在我们的系统里面,由各种各样的方式传递出来,有无线的方式,有线网络的方式,也可以通过光纤。传出来以后,我们可以对它进行分析,或者存储起来。这是我们的系统构成,有主机,软件,传感器,我们有前端和后端,构造浏览器和服务器方式。这是我们用的传感器,这个传感器可以准确的测量到风力发电机系统当中各类电流的变化,包括雷电影响的变化。

这是我们系统测试的一个波形图,这是我们的主机的硬件逻辑电路图,我们整个系统的工作原理是从信号采集到模块的条例,调制,数模转换,采样之后进行数据存储,存储之后把它传送出来,在控制中心可以看到全部的图形,包括伏值,波形等等都可以看到。我们这个系统目前的测量误差是非常小的,刚才我已经讲到,十千安范围以上的检测方位我们的误差小于5%,更大的范围我们小于10%,换句话说,一个雷的电流强度是非常高的,这种电流通常在10千安以上,由于我们精度比较高,所以可以满足风力发电机雷电检测系统的需求。

我们目前所用的结构就是浏览器与服务器结合的工作方式,对于后台的软件集成和软件集合非常方便,各个行业可能有自己不同的系统,不同的软件,都可以非常方便的集合到你们的系统当中去。这是我们一个软件控制的流程图,主要是从我们上位端的软件,也叫下位端的软件,对于数据汇总到服务器端,一个风电场服务器端只要一个软件就好,客户端的软件已经固化在系统里边了,不需要其他的装载方式,这是我们的实时安装的一个效果,一个现场的图片,包括当时安装的情况,我们的设备以及当时记录下来的。不过这个不是安在风电的,是安在风电旁边的测压站的。这是主机安装的情况和传感器安装的一些电路图,这是是在石油石化的,这是在高压的配电柜里面,这样跟电力公司就可以集合起来,不需要另外的安装和调试,这也是一种最新的方式。

我们的产品获得了很多的资质和国家的证书,雷电监测系统取得了国家新产品的认证和证书,相关的资料大家可以看我们的网站,www.zhongguang.com。

杜广平:下面请保定天威卓创电工设备科技有限公司副总经理分享他们风力发电机组自消防技术与应用。

马双喜:大家好!下面我就咱们风力发电机组自动消防技术跟大家进行介绍。我的技术分以下几个内容。第一、风力发电安装自动消防系统的必要性和紧迫性。第二、风力发电消防安全标准和国内的现状。第三、适用于风电消防的几种灭火器的介绍。第四、风力发电运行状态监测,火灾预警与自动灭火一体化技术介绍。第五、介绍一下咱们的工程案例和运行的实践。

先介绍一下安装自动消防系统的必要性和紧迫性,我们这个供电厂一般都离消防救援中心比较远,都在比较偏远的地方,交通非常不方便,尤其在海上的情况下,更是不方便。另外,它的消防补给比较困难,另外着火点的高度大,灭火困难,普通的消防设备无能为力,就是下方对去到现场,咱们机组的高度都在70米到100多米,从消防高度来说是不够的。另外,我们发生了火警,不如及时的发展和处理,就是火灾容易蔓延,造成大的损失的这么一个关键点。另外,我们这些风电场处于草原,或者山林,容易发生灾害,如果风机着火之后,不光把风机烧毁,会把下面的草原和山林引燃。另外,咱们的损失大,一台风机少说六七百万,包括发生灾害之后,损失更大。另外,我们现在装机量比较大,接近8000万千瓦,所以我们风机的数量很多,另外一部分,尤其早期的风机,它的状态检测量也不多,也处于老化期,这样它发生火灾的几率应该说更多。

所以,咱们装一套自动消防系统显得尤为必要,另外风电机组消防的安全标准和国内的现状,现在国内还没有一套完全的统一的消防标准,现在国际上的标准就是德国消防协会的标准,另外还有灭火技术的标准。咱们国家2012年9月份,中国工程建设标准化协会开始组织编写风电机组放火技术规程,咱们国家能源局也在组织编制风力发电机组消防系统运行技术要求标准。但是,这些标准现在还都没有完全的定稿和实施,没有颁布实施。另外,咱们有地方标准,这是宁夏颁布了一个地方标注,就是风力发电机组的消防系统设计施工验收规范。其他的就是各消防企业根据自身的设计能力,根据市场的需求,自己制定的一些企业标准。所以,现在我们产品的这些鉴定、检验还都是根据各企业的企业标准进行的。

所以,现在出现一个什么情况呢?就是由于标准的缺失,用户对消防产品的要求是参差不齐。有的提的非常高端,尤其是一些老的风场,要安装自动消防系统,除了提出消防的要求,包括振动,包括齿轮箱的磨损,轴承的磨损,要求把这些都集成进去。有的用户要求特别低,就是你给我放几个,如果发生火灾,自动释放,自动灭火就可以了。所以,现在咱们这个标准的缺失对产品的推广造成了一定的难度。

但是,随着现在人们对消防产品的重视化程度的不断提高,安装一套自动的、可控的、可监测的自动消防系统应该说越来越深入人心,这个将来必将成为一个标准的配置。

当前,国内是以手持的灭火器,基本上就是在机舱里边放几个灭火器,主要是这样的占主流,另外还有一些低端的消防的,就是一个小的局部的灭火器材放在那儿。这个只能满足,就是咱们在维护人员去维修的状况下如果发生局部的火险,由他消除这个火险,只能是完成这个目的,其他的完成自动消防是不可能的。

另外给大家介绍一下适用于风机消防的几种灭火器。大家知道消防产品首先要选一种适用的灭火器,就是哪种灭火器适合你这种产品的消防。咱们消防的灭火器无非有气体、液体和固体的灭火器。在这里边,涉及到气溶胶灭火器,它的温度的适用范围比较广,厂家现在公布的适用温度都是负20度到55度,但是这个温度是当时基于厂家的检测仪器的能力说的。实际上从气溶胶来说,它的温度完全能够适用于负40度到的00度是没有任何问题,当时因为检测仪器,低温检测,只能达到负20度。另外,它的喷放时间也比较短,关键的一点就是气溶胶灭火器是一个常压储存,如果高压储存,都存在渗漏的问题,另外它的维护要求比较高。所以,这就是气溶胶灭火器的特点。另外就是七氟丙烷,它是0到50度,是高压储存的方式。所以,这种灭火器,如果在停机状况下使用,给它有一个加热的措施。另外就是二氧化碳灭火器,这个基本上大部分用于局部灭火的火炭式的灭火。还有就是细水雾迷惑,包括容器式系统和高压尺寸。另外就是超细干粉,它的温度适用性比较好,但是,我们如果释放以后,清理起来比较困难。

所以,综合这五种灭火剂来说,应该说气溶胶灭火器最适用于风机的消防产品,因为常压储存,所以不需要维护,其他的都存在维护问题,另外尤其是储气钢瓶属于压力容器,根据国家的规定,五年,甚至最低三年就需要检测一次,所以维护起来比较困难,另外我们这些装置都装在塔上,要想更换它是比较困难的。所以,综合起来,我们认为气溶胶灭火应该说是适用性最强。

下面我对这个产品进行一下概述,几个方面。一个是产品的概述,另外系统的组成,工作原理,产品特点和型式检验。我们这个产品主要由火灾探测器,气体灭火剂单元、网络摄象头、控制系统、以太网交换机、工控机等组成,我们消防来说,总体对可靠性,有效性要求非常高,所以我们火灾探测器有感温、感压、红外。通过三种火灾探测剂,通过它的逻辑控制,判断火灾的发生。另外,这套系统是通过与风电主控系统的连接和用户安全链的联动,我们在维护的时候,可能这套系统和风机上的维保开关是连在一起,确保维护人员在塔上维护的时候不会因为操作问题发生误动作,保护人员的安全。另外,真正发现火险的时候,它会排风装置关闭,另外要向主控室发出火警信号,要求停机。这个装置可以实现自动的检测,自动的识别火灾,自动的灭火,这样就不需要人工职守,因为人工职守在操作性方面是很难达到的,所以基本上应该要实现无人职守。

另外,咱们采取气体的全淹没的灭火方式,因为简单的灭火器很多都是局部的一个顶点的这么一个灭火方式。这个全淹没的灭火方式一旦有火险应该能够彻底的消除火灾。另外,灭火速度快,这些灭火剂有环保的特点。还有就是产品,为了达到稳定、可靠的运行,所以抗电池兼容性,还有抗震,烟雾这么一些特点,另外低温的地区,有时候我们自动柔性的加热系统跟温控器,适应超低温的要求。另外,系统具有自主故障诊断的功能,这样如果你系统本身有故障,也可以提前的排除。还有就是根据咱们国家的消防标准,就是你是要一个双电源的供电,我们从市电区域之外,还有UPS能够提供至少24小时以上的消防保护,就是在风机停修,检修的情况下,它也是处于保护的状态。这是基本的构成,这就是我们这套消防系统一个主体的控制,通过感压,火焰探测,红外探测,实现一级火警,二级火警和自动灭火三个控制逻辑。

这个就是我们的消防系统,怎样跟风电这套系统相连接。这套系统从运行来说是独立运行的,但是如果我们需要把信号引到我们主控中心,这需要借助与现有的光纤网络。这个就是两个方面,如果是现有风场安装消防系统,两个方面,一个是没有光线备用芯,我们要通过塔下柜的交换机占用一定的带宽,当然这个带宽比较小,机组之间不会有影响。另外,如果有备用芯,我们是单独组网,实现消防系统和风机原先系统完全的独立。这是我们消防产品自己组网的这么一个网络的拓扑图。

我们这套产品的特点,灭火可靠性高,运行稳定,经过多个风场的运行,应该说非常的可靠。另外,灭火后无复燃,无设备污损,就是我们在灭火之后没有任何残留的物质,对设备没有任何的影响,所以这是气体灭火最大的优点。另外就是智能全自动保护,功能独立,就是我们灭火的功能完全独立,我们主控平台是为了监测跟灭火有关的这些量,它的状态检测完全能够实现。包括视频监测,如果通信系统由于故障中断了,我们的消防系统是完全独立的,能够发生作用的。另外,火灾预警状态的监测,包括历史记录,统计分析,应该说是在主控室我们都有一个消防的检测平台,都有这些方面的记录、统计和分析。另外,我们产品有一个高适应性,因为我们一套产品,你不可能适用于所有的环境,所以我们针对湿热、高寒、烟雾,像海上风机,或者沿海风机都有相应的环境方案,领域对我们产品在现有的风机上加装,还有改造,还有新装,就是我们可能在主机厂把这套系统就装上了,这种也有各种不同的方案。当然,因为咱们现在风机的状态,风机的技术是多种多样的,我们主要是一种理念,根据用户的实际需求,包括风机的状况进行一些配置的灵活搭配。

这是我们公司是消防协会的会员单位,另外我们产品有专利,包括我们获得了消防科学技术创新奖。这是我们做型式检验的照片,在我们天威集团下属也有一个整机厂,我们按照1:1的比例,把部件,着火点,着火物进行充分的全部的模拟。这是公安部消防检测中心的报告,这是我们在几个客户,包括张家口石人风场,还有内蒙古几个风场的工程的试验。这是我们几个主体的检测的画面,在我们主控室,包括视频,包括风机各种状态的监测,跟消防有关的各种状态的监测,包括这些曲线都可以实现。这是我们一部分的工程业绩,应该说运行起来从现在市场反馈来说,效果都非常的好。

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