风电场风机设备运行维护的优化探究

风能属于清洁和可再生资源，它在全球能源体系里面变得越来越重要。风电场被规模不断扩大，风机设备数量也持续增加。然而，风机设备工作条件复杂，经常遇到高温、低温、湿度大或者风力强的情况，导致设备故障频发，这对风电场的发电效果和经济收益产生很大影响。有效的维护方法不仅能提早发现和处理设备可能出现的问题，还能减少故障的发生次数，延长设备使用寿命，提高整个风电场的运行效率。因此，研究如何优化风电场的风机设备的运行和维护对于实际应用来说有很大意义。

一、风电场风机设备运行维护现状与问题分析

1.1 维护策略不完善

现在很多风电场还是使用常规定期检修方案，按照固定间隔周期对风力发电机进行巡检保养和维修。这种方法缺少对机组实时运行情况的监测分析，不能根据机组健康状态灵活调整维保安排。有些风机可能在检修周期内就有潜在故障风险，但因为维护窗口未到期所以没被检查出来，导致缺陷不断恶化最终造成停机事故，产生电量收益下降。有的风电场在做运维决策时，没有把设备故障记录、运行参数还有天气情况这些多种维度数据结合起来分析，很难制定出最优维护方案。

1.2 设备故障诊断技术落后

正确进行故障诊断是做好有效维护工作的基础。不过有的风电场还是靠人工经验来做风机故障的诊断，比如观察设备外观、倾听设备运行声音等方式，检查设备有没有问题。这种方法比较主观，诊断准不准要看工人的经验够不够，或者当时干活的状态好不好，所以很多早期故障或者不太容易发现的问题经常被忽视。虽然不少风电场现在装了在线监测系统，但这些系统对数据的分析能力不够，不能有效提取数据里的故障信息。很多监测系统只能实时显示参数，没有分析参数变化或者预测故障的功能，结果经常是设备坏了才去维修，增加维修费用和停机时间。

1.3 备件管理不合理

备件管理作为风电场风机维护的重要组成环节，现在好多风电场在管理备件时都存在不少问题。比如库存安排不太合理、经常使用的备件反而存货不够、当设备出问题时候来不及换零件、停机时间变得更长；而一些不常用备件库存积压，占用了大量资金，增加了运营成本。还有备件的采购时间比较长供应商也不稳定，碰到设备突然故障需要紧急换备件时，经常不能及时拿到需要的零件。再加上备件质量把关不严，有些买回来的备件根本不合格，这样不但影响维修效果，还可能导致设备再次出现故障。

二、风电场风机设备运行维护的优化策略

2.1 优化维护策略

建立基于状态监控的维护办法（CBM），在风机设备关键地方安装各种传感器，比如振动传感器、温度传感器、压力传感器等等，实时收集设备的运行数据。应用物联网、大数据和 AI 等技术，对收集的数据进行深入分析挖掘，建立设备健康状态的评估模型，同时实时判断设备运行情况和健康程度。按照设备健康评估的结果，再结合设备故障模式分析（FMEA）制定有针对性的维护方案。对于健康状况良好的设备，可以延长它们的维护时间；发现有隐患问题的设备，要赶快安排检修，避免故障变得更严重。再加上可靠性维护（RCM）的思路，综合考虑设备的可靠性、重要性还有维护成本，明确设备最关键的部分和维护要点。重点关注关键部件做监测和保养，采取预防性更换、状态监测维修等的多种维护方式组合使用，提高设备的可靠性和可用率。

2.2 提升设备故障诊断技术水平

加强故障诊断技术的研究开发和应用推广，采取不同的先进故障诊断方法，比如振动分析的故障诊断技术、油液分析的故障诊断技术、电气信号分析的故障诊断技术等，对风机设备进行全面和准确性高的故障诊断。比如，分析风机齿轮箱和发电机等重要部件振动信号，把故障特征频率提取出来，用来判断设备有没有存在故障以及故障具体类型与位置。使用人工智能比如机器学习、深度学习等技术建立故障诊断模型。通过学习训练大量设备故障数据和正常状态数据，让模型可以自己识别设备故障的情况，提升故障诊断的准确度和速度。把在线监测系统和故障诊断系统结合起来，实现设备运行状态的实时监控、故障提前预警和诊断分析。当监测系统发现设备运行参数有问题时，自动启动故障诊断系统去做分析，快速准确地找到故障原因，给维修方案制定提供帮助。

2.3 优化备件管理

建立科学合理的备件库存体系，可以用 ABC 分类法、经济订货批量模型EOQ 等办法，对各类备件进行分类管理，然后确定它们的库存数量是否合理。常用备件和关键备件需要保持一定的安全库存量，这样设备出问题时候就能及时提供。那些不常用的备件可以用联合库存或者寄售库存这些模式，来减少库存方面的花费。加强采购管理，优化采购流程，让采购周期变得更短。和好的供应商保持长期合作，签框架协议，保证备件能够及时稳定供应。同时要定期评估供应商，检查他们产品质量、交货速度和售后情况等方面，把不合格的供应商换掉。还要建立质量追溯的系统，对购买进来的备件做好质量检验和验收，保证质量达标。如果有质量问题的备件，要马上找到具体是哪个供应商提供的，然后进行相应的处理措施。

结论

风电场里风机设备的运行维护优化属于系统性的工程，关联到维护策略、故障诊断、人员水平、数据管理和信息化以及备件管理等层面。通过执行以上改进办法，可以有效提高风机设备运行的可靠性，减少故障率，降低维修费用和停机时长，从而提升风电场的发电效率和经济效益。未来，随着技术发展，如物联网、大数据、机器人学习等在风力发电领域的深入应用，优化风电设备维护会有更大的发展可能性和空间。风电场运营企业应多注意行业技术变化，不断探索创新运维管理的方法，加强自己的核心竞争能力，为风力发电行业的可持续发展做出贡献。

参考文献：

[1] 刘清华 , 赵岩 . 风电场的风机设备选择及运行维护的优化 [J]. 渤海大学学报：自然科学版 , 2018, 39(2):11.DOI:CNKI:SUN:JZSF.0.2018-02-013.

[2] 尹渊 . 探索风电场的风机设备选择及运行维护的优化 [J]. 精品 ,2019(5):1.