1. 引言
自2006年开始，我国风电行业迎来迅速发展期，2008年后，风电装机容量走向爆发式增长。2010年底，我国风机累计装机量达4182.7万千瓦，首次成为全球第一风电装机大国。风电装机容量背后，伴随而来的是潜力巨大的运维市场。随着大批机组集中出质保，风电整机服务市场快速膨胀。据中国投资咨询有限公司发布的《中国风电运维行业发展情况分析报告(2016)》指出，我国风电运维服务市场于2016年迎来发展拐点，至2020年市场容量将达300亿元左右，未来我国风电运维市场前景广阔。我国风电运维服务尚处于成长阶段，而风电运维市场的爆发将优化风电运维服务商业模式，更新运维服务内容，推动这一行业走向成熟。据相关数据显示，风电场每年损耗的备件中，有60%-70%具备修复价值，且占到备件消耗费用的80%。况且在风电运维中发现，部分风场业主方迫于资金巨大压力，已广泛采取风机损坏件维修，即“以旧易旧”的模式之中。即风机备件维修已成为风电运维中的一块散发香味的奶酪，引领各大风电运营商竞相逐鹿……
2. 备件维修的必要性及技术可行性
随着风电机组运行时间的增加，机组各部件的故障率也随之攀升。而机组的各类故障的处理基本都是以更换备件为普遍处理手段。备件的成本费用及备件更换周期已成为风电业主的首等大患。因此降低备件损坏率、缩短备件到场周期已成为风电业主亟需解决的问题。
为解决上述问题，从风电运营厂商实际情况出发，开展备件自主维修工作是最为有效的方式。通过与风电业主的沟通，业主同样有要求风电运营商具备备件维修、分析能力的要求。风电运营商通过对机组损坏件的汇总及分析，总结出其常规损坏件的损坏原因及预防应对措施，或以维修风机备件作为其投标技术能力，因此，风电运营厂商积极开展备件自主维修，可以为争取后市场服务提供技术支撑。
从风场员工技术能力需求来看，传统处理风机故障的方式即是更换损坏件的过程，却很少考虑备件为什么损坏，如何维修等。所谓的备件自主维修，就是以优秀全能员工为主，在实验室下对备件进行维修作业，这是深化备件精细化管理的重要内容，它打破了生产、检修人员界限，实现“操检合一”，有利于优化人力资源，降低了备件使用成本，保证设备稳定运行，增强维修综合素质的作用。
通过备件维修使损坏的备件恢复原有性能，达到“技术上可行、运行中安全、经济上合理、质量上可靠”的要求，使损坏件得以重新使用，对发展绿色风电，实现风电可持续发展是非常必要的。
3. 备件维修方案研究
3.1、备件使用情况分析
机组变桨系统故障、主控系统故障、变频器故障频发爆发，约占机组故障率的90%以上，严重影响了机组的正常运行。根据机组备件使用率、备件更换周期、维修技术可行性、实际价格等确定亟需进行维修的备件范围。确定备件维修范围后，选出其中主要维修攻关备件，进行维修故障具体定位。
目前风机可维修备件主要分为以下三类：
①电子器件板件类，如各种控制器板件、芯片、电子元器件等；
②电机类，如变桨电机、偏航电机、油泵电机等；
③大部件器件，如叶片、齿轮箱、发电机等。
其中，①类和②类具有可操作基础，技术上可行，经济上合理等优势，方便维修。
3.2、搭建测试平台
利用各类可用资源对机组电控系统进行组装、搭建，模拟机组电控系统实际运行情况，主要目的用于备件测试、系统故障模拟、维修后备件功能测试、安全测试；主要搭建步骤如下：
①查阅技术资料、图纸，根据实际情况确定平台实现功能；
②购买搭建测试平台所需要的各项元器件、测试仪器、仪表及相关专业书籍；
③组装测试平台；
④平台功能调试；
⑤再次测试损坏件故障点，进行故障定位；
⑥损坏件故障维修；
⑦已维修备件功能测试；
3.3、确定备件维修流程
制定备件维修整体流程如下：
备件维修流程图
3.4、上电测试，确定损坏部位
通过查阅技术资料明确备件外围接口功能及测试方法，对备件所有外围接口（如供电端口、通讯端口、模拟量/数字量输入输出端口等）进行测试，进而确定内部损坏部位。
3.5、维修方案实施
根据上电测试情况，经过技术比较分析后确定维修方法和各维修工序起点流向。（注：每一项维修项目各有具体不同的维修方法、工序及操作规程，根据具体项目制定）。明确维修方案对各种资源的配置和要求。按已确定的维修方法、关键技术的要求、所采取的技术措施，以及计划维修期的要求和各种资源的供应条件，确定其全部维修工序过程在时间和空间上的具体安排。确定应达到的质量标准，确定检测控制点、检测器具、预控措施。
3.6、出厂测试及记录填写
维修完成后，再次对备件进行全面测试，确保备件功能完整性，使用可靠性，并填写维修记录，内容包括备件基础信息（供应商、型号、编号等）、维修信息（损坏点、更换部件、维修时间、维修人员、初步原因分析等）、使用信息（使用风场、初始安装日期）等。
3.7、原因初步分析
在备件维修过程中，通过查阅使用手册、标准等对损坏原因进行初步分析，并进行维修后的总结。
3.8、现场使用建议
针对备件维修中发现的问题，列出风机运维中的预防措施，供风场现场参考、执行。
3.9、使用跟踪
跟踪备件使用过程，实时改进维修方法、流程。
4、投资估算
在备件维修中，主要投资费用为购买备件维修测试平台及相关的仪器仪表等。如搭建测试平台所需要的各种元器件，如线缆、继电器、互感器、传感器等。测试仪器仪表如万用表、示波器、信号发生器、电源等。另外，还包含维修损坏件时所更换的备件。为提升维修人员技术水平，还需要对相关人员进行专业技术培训，购买相关专业书籍等费用。
5、不确定性分析
由于备件维修测试平台环境有限，不能完全模拟风机实际运行情况（如风机振动影响、温度、湿度等），故所维修的备件只能说在实验室条件下可正常工作，还需要到风电机组运行情况下检验维修质量。
由于备件维修是由人来操作，故维修人员的技术水平至关重要。并且维修人员的责任心、细心度也决定了所维修备件的质量。所以备件维修人员应严格要求自己，要有对自己所修复的备件负责的态度。
风电后市场备件维修目前暂没有相关的国家标准及合理的技术监督类的规章制度，因此，目前备件维修市场局势混乱不堪。故在备件维修中，风电运营厂商不应以利益最大化为其标尺，而应以扎实的技术实力、良好的公司声誉，切实做到备件维修中的规范化、精细化，达到节约成本，减少资源浪费，使风电机组安全、可靠运行。
6、某公司备件自主维修举例
某公司领导在风电运维市场竞争中敏锐的发现风机备件维修的重要地位，迅速“招兵买马”，购买仪器设备、对技术人才进行技能培训、搭建了自己的备件维修实验室，负责旗下的风场备件维修。目前，该公司备件维修技能人才数名，负责风场变桨控制器、充电器、变桨驱动器、润滑油泵电源板、电机等各种风机备件的维修，2016年维修备件总成本约400万元，为公司带来的巨大的经济利益。
图1 实验室工作台
7、结语
目前，因风机备件损坏频繁、备件供应断货，因备件性能欠佳造成机组低效运行，是风电业主头疼不已的问题。通过对风机备件的自主维修，并结合风机运行数据的分析，风电运营厂商完全可以做到集预防性检测、故障预警、备件维修、故障分析诊断一体化的运营模式。备件维修的意义不但是生产一个良品，更重要的是持续改善的切入点：通过维修发现、分析、解决、改善问题，推动研发、生产商、供应商提高设计质量，并促进运维服务的能力提升。另外，维修本身并不是最紧要的核心点，而是通过采用一定技术手段，如预防性保养维护、带有目的性的机组日常巡检，实时监控风机部件的状态，以预防故障的发生。
风机备件维修在提升经济效益的同时，大大缩短了备件到场时间，提升了机组可利用率，增加了机组发电量。本文通过对风机备件自主维修的可行性分析，希望对广大风电运营厂商有所启发和参考。
作者简介：
刁书广（1986-）男，燕山大学电气工程专业，学士学位，长期从事风电机组故障处理、风电产品备件维修工作。电话：18253485213。地址：内蒙古通辽市经济技术开发区创业大道西侧孝庄河北岸东汽风电 邮编：028000
魏颖超（1986-）男，西安交通大学测控专业，学士学位，长期从事风电机组故障处理、人事管理工作。
彭冬宇（1986-）男，辽宁大学毕业，学士学位，长期从事风电机组故障处理、风电产品备件维修工作。
白海存（1986-）男，内蒙古民族大学电子专业，学士学位，长期从事风电机组故障处理、风电产品备件维修工作。
张磊（1985-）男，长期从事风电机组故障处理、风电产品备件维修工作。
