风力发电系统寿命周期费用的绝大部分归因于运行和维修活动,这对于云贵风电场是很重要的,这些费用的很大一部分源于在系统规划和概念设计的早期阶段所做的可靠性和可维修性决策的结果。维修作为一种支持功能对于获得和维持竞争优势具有重要作用,因此需建立风力发电系统正确的维修策略,以保证安全可持续和具竞争力的能源供应。
电力设备的维修是供电部门搞好安全、经济运行的一项基本任务,为此要投入不少人力、物力,力图保证设备能安全、可靠运行。然而, 过去一直是依照有关规章、制度、规程,采用传统的定期检修管理为主的方式进行设备的维修管理。 随着新技术、新材料和新设备的不断出现和应用,以及电力市场面临的经济效益问题愈来愈突出,传统的设备维修管理方式已不适应供电企业的发展要求。风能是最具吸引力的可再生能源之一,风电场的广泛发展及其在风力发电机大小,季节性和位置特性上的区别,提高了寿命周期费用,特别是风力发电系统的运行和维修费用。
传统维修与可靠性维修的区别
传统维修与可靠性维修在认识上的不同
一是传统维修观念认为预防性维修能够提高设备的固有可靠性水平,而可靠性维修理论和实践证明预防性维修不能提高设备的固有可靠性水平,最多只能保持或达到设备的固有可靠性水平。
二是传统维修观念认为设备故障的发生和发展都与使用时间有直接的关系。
三是传统维修观念认为,预防性维修能避免故障的发生且能改变故障的后果,只有改变设计才能直接改变故障的后果。
四是传统维修观念认为,维修做得愈多,愈能防止故障的发生,可靠性维修理论认为只有维修效果能把故障的概率降到可接受的水平时,需要做预防性维修。
五是传统维修观念认为设备维修应由维修部门来完成,认为他们熟悉维修工作,而事实上一个完善的设备维修大纲只有通过使用部门和研制部门长期共同协作才能完成,因为设备在设计、制造时就应当考虑到如何防止严重故障的出现。
可靠性维修的一般特点与方法
一是电力系统依赖一个完整的维修系统。系统中任何一个设备出现故障,都将影响系统的正常运行。但故障设备可以通过维修使其恢复正常,重新投入使用。
二是电力系统是一个连续运行的系统。其可靠性指标中的设备故障率、可用度是最重要的考核指标。
三是随着电力系统的发展完善,电力系统具有一定冗余度,这使设备故障的后果往往变安全性为经济性。因此设备的预防性检修发生的费用和故障的经济损失,需要进行认真地分析。
四是电力系统的设备联系广大客户并广布于地理区域,这种系统结构也直接影响设备的管理方式,从而对设备的可用度产生影响。
电力设备可靠性维修的模式与一般方法
电力设备的故障模式主要有两大类: 电气方面和机械方面。
电气方面的故障模式主要表现在开路、 短路、 放电闪路、绝缘材料的磨损、老化、介质的劣化, 导体接触不良, 发热, 运行参数越限, 电气特性变差,输出、输入的出错、参数动作不正确等等。
机械方面的故障模式主要有支持件断裂、构件破损变形、材料老化、漏液、漏气、转动件磨损、传动件拒动、误动、卡涩, 运转异常等等。
除了简单的设备如绝缘支持器、母线等故障仅一个或很少几个故障模式会引起设备功能故障外,一般电气设备都是由多种故障模式引起功能故障,如电机、开关、变压器、互感器、避雷器、组合电器等均属于复杂设备, 他们的故障过程都服从德雷尼克定律: 即可修复的复杂设备, 不管其故障寿命分布类型如何, 故障件修复或更新之后, 复杂设备的故障率随时间的增大而趋于常数。
复杂设备的故障定律的物理意义是, 复杂设备的故障由许多不同故障模式造成, 而每一个故障模式会在不同的时间发生, 具有随机性, 若出现了故障部件就及时排除, 即可靠性得到更新, 那么故障件的更新也是随机的, 因而使得设备总的故障率为常数。这是我们对电力设备能够进行预防性维修的理论依据。
预防性维修的策略
根据设备故障产生的后果、维修工作在技术上的可行性和实施效果来决定采取何种维修方法,维修措施可分为以下几种方法
(1)被动式方法重点主要在消防、安装新设备、为保证生产线的运转能力使用库存的半成品,以及进行全年总体规划。
(2)预防性方法是仅仅基于原始设备制造商和使用统计方法,以失效数据为基础,模拟关键部件的寿命功能。
(3)预知性方法是使用计算机辅助和维修系统,在培训和提高业务能力方面进行投资,使用状态监测技术以及以可靠性为中心的维修方法,如失效分析,故障模式 影响及危害度分析和统计模型。
(4)诊断方法 (专家系统) 使用远程自动诊断技术。
(5)自主性方法是以全员生产维修哲学为基础,主要取决于对设备综合效率的测量。
(6)精益生产方法重点在于降低能量损失,如高水平的备件库存和设备的持续修理。
(7)主动式方法是协助改善生产过程、购置新设备、选择供应商,使用功能组解决生产问题,设计和改善生产过程,利用公司的有效信息进行维修工作和关键部件的定期计划更换。
电力企业开展可靠性维修应处理好的几个关系
可靠性维修与计划检修的关系。
可靠性维修与定期计划检修并不是完全矛盾和对立的,大力推进 可靠性维修并非要一下了全盘否定定期计划检修。可靠性维修是对设备在受控状态下进行的有计划的检修,只不过它计划的依据不是时间而是所掌握的对象设备的状态。一方面从定期检修转变到可靠性维修要有一个循序渐进的过程,另一方面对那些在现有条件下无法准确预知设备状态或者要付出巨大代价的项目,一般仍宜采用传统的定期检修和故障检修方式。
可靠性维修与技术监督的关系。
电力工业技术监督的任务是依据科学的标准,利用先进的测量手段和管理方法对发供电设备健康水平与安全经济运行方面的重要参数与指标进行监督、检查、调整,以确保发供电设备在鼹好状态或允许范围内运行,其实质是利用科学方法掌握材料和设备微观变化的过程和由量变到质变的规律。由此可知,可靠性维修与技术监督都是以现代化的状态数据监测为基础,以设备分析管理为内容的,是密不可分的两项工作,多年来我们卓有成效的技术监督工作已经为设备优化检修打下了良好的基础,今后二者更应相辅相成,互相促进。
在线与离线的关系。
在实现可靠性维修的流程中,数据、资料的获取是产生决策信息的依据,因为对设备的分析诊断不仅要把握当前还要了解历史,不仅要掌握局部更要统观全局,单纯只依靠在线数据或只依靠离线数据往往都是不够的。在线监测是利用先进的传感器和计算机技术对这些设备的状态参数和特征量进行连续不断的采集,处理和分析。自动评价设备状态,预测设备可靠性,但在线装置不可能完全取代离线的检查,测试和设备的检修管理数据,有些在线检修技术的精度和可靠性上仍不过关,需要方便、灵活的离线测试分析作为补充,还有一些对分析设备状态极为重要的设备规范,设计数据,投产调试数据。定期测试数据,设备开停机记录,检修历史和故障处理情况等离线数据资料都需系统地归类管理,只有将在线数据与离线数据相结合,进行多因素地综合分析评价,才可能得到更准确、可信的结论。
搞好可靠性维修, 首先必须正确作出维修方式的策略选择, 然后对选择的维护策略作出维修间隔期的分析、计算。而分析计算的基础是确定设备的故障模式, 故障后果, 了解设备的故障分布函数及其统计参数, 以及计算确定维修发生的直接费用以及因故障而损失的直接费用和间接费用。这些数值的确定尚无统一的方法、标准, 因此积累设备运行资料是十分重要和宝贵的, 提炼分析这些参数资料是开展可靠性维修的基础工作。