风电场可靠性管理规范

风电场可靠性管理办法1 范围 1.1 本规范规定了风电设备可靠性的统计办法和评价指标。适用于我国境内的所有风力发电企业发电能力的可靠性评价。 1.2 风电设备可靠性包括风电机组的可靠性和风电场的可靠性两部分。 1.3 风电机组的可靠性管理范围以风电机组出口主开关为界，包括风轮、传动变速系统、发电机系统、液压系统、偏航系统、控制系统、通讯系统以及相应的辅助系统。 1.4 风电场的可靠性管理范围包括风电场内的所有发电设备，除了风电机组外，还包括箱变、汇流线路、主变等，及其相应的附属、辅助设备，公用系统和设施。2 基本要求 2.1 本规范中所要求的各种基础数据报告，必须尊重科学、事实求是、严肃认真、全面而客观地反应风力发电设备的真实情况，做到准确、及时、完整。 2.2 与本规范配套使用的“风电设备可靠性管理信息系统”软件及相关代码，由中国电力企业联合会电力可靠性管理中心（以下简称“中心”）组织编制，全国统一使用。 3 状态划分 风电机组（以下简称机组）状态划分如下：风电机组（以下简称机组）状态划分如下： 4 状态定义 4.1 在使用（ACT）机组处于要进行统计评价的状态。在使用状态分为可用（A）和不可用（U）。 4.2 可用（A）机组处于能够执行预定功能的状态，而不论其是否在运行，也不论其提供了多少出力。可用状态分为运行（S）和备用（R）。 4.2.1 运行（S）机组在电气上处于联接到电力系统的状态，或虽未联接到电力系统但在风速条件满足时，可以自动联接到电力系统的状态。机组在运行状态时，可以是带出力运行，也可以是因风速过高或过低没有出力。 4.2.2 备用（R）机组处于可用，但不在运行状态。备用可分为调度停运备用（DR）和受累停运备用（PR）。 4.2.2.1 调度停运备用（DR）机组本身可用，但因电力系统需要，执行调度命令的停运状态。4.2.2.2 受累停运备用（PR）机组本身可用，因机组以外原因造成的机组被迫退出运行的状态。按引起受累停运的原因，可分为场内原因受累停运备用（PRI）和场外原因受累停运备用（PRO）。 a) 场内原因受累停运备用（PRI）因机组以外的场内设备停运（如汇流线路、箱变、主变等故障或计划检修）造成机组被迫退出运行的状态。 b) 场外原因受累停运备用（PRO）因场外原因（如外部输电线路、电力系统故障等）造成机组被迫退出运行的状态。 4.3 不可用（U）机组不论什么原因处于不能运行或备用的状态。不可用状态分为计划停运（PO）和非计划停运（UO）。 4.3.1计划停运（PO）机组处于计划检修或维护的状态。计划停运应是事先安排好进度，并有既定期限的定期维护。4.3.2非计划停运（UO）机组不可用而又不是计划停运的状态。 5 状态转变时间界线和时间记录的规定 5.1 状态转变时间的界线5.1.1 运行转为备用或计划停运或非计划停运:以发电机在电气上与电网断开时间为界。 5.1.2 备用或计划停运或非计划停运转为运行：以机组投入正常运行状态时间为界。 5.1.3 计划停运或非计划停运转为备用：以报复役的时间为界。 5.1.4 备用或非计划停运转为计划停运：以主管电力企业批准的时间为界。 5.1.5 备用转为非计划停运：以超过现场规程规定的启动时限或预定的并网时间为界；在试运行和试验中发生影响运行的设备损坏时，以设备损坏发生时间为界。 5.1.6 计划停运转为非计划停运：在检修过程中发生影响运行的设备损坏时，以计划检修工期终止日期为界。 5.2 时间记录的规定 5.2.1 设备状态的时间记录采用24小时制。00:00为一天开始,24:00为一天之末。5.2.2 设备状态变化的起止时间，以机组的计算机自动统计记录或运行日志为准，运行日志记录要和计算机自动统计记录相一致。 5.2.3 机组非计划停运转为计划停运只限于该机组临近原计划检修的时段。填报按下述规定：自停运至原计划检修开工前或至调度批准转入计划检修前计作非计划停运；或临近原计划检修时近并经申请征得上级生产技术部门同意和调度批准转为计划检修的时段，从原计划开工时起为计划停运。 6 容量、电能和时间术语定义 6.1 最大容量（GMC）指一台机组在某一给定期间内，能够连续承载的最大容量。一般可取机组的铭牌额定容量（INC），或经验证性试验并正式批准确认的容量。 6.2 实际发电量（GAG）指机组在给定期间内实际发出的电量。 6.3 时间术语定义6.3.1 运行小时（SH）机组处于运行状态的小时数。6.3.2 备用小时（RH）机组处于备用状态的小时数。 用公式可表示为： RH=DRH+PRHDRH+ PRIHPROH，其中： 6.3.2.1 调度停运备用小时（DRH）机组处于调度停运备用状态的小时数。 6.3.3.2 受累停运备用小时（PRH）机组处于受累停运备用状态的小时数。受累停运备用小时又可分为下列2类： a) 场内原因受累停运备用小时数（PRIH）机组处于场内原因受累停运备用状态的小时数。 b) 场外原因受累停运备用小时数（PROH）机组处于场外原因受累停运备用状态的小时数。 6.3.3 计划停运小时（POH）机组处于计划停运状态的小时数。 6.3.4 非计划停运小时（UOH）机组处于非计划停运状态的小时数。 6.3.5 统计期间小时（PH）机组处于在使用状态的日历小时数。 6.3.6 可用小时（AH）机组处于可用状态的小时数。AH=SHRH 6.3.7 不可用小时（UH）机组处于不可用状态的小时数。 不可用小时等于计划和非计划停运小时之和或统计期间小时与可用小时之差。用公式表示为： UH=POH+UOH=PH-AH 6.3.8 统计台年（UY）为一台机组的统计期间小时数或多台机组的统计期间小时数之和除以8760h，即对一台设备 UY= PH/8760 对多台设备 UY=PH/8760 6.3.9 利用小时（UTH）指机组实际发电量折合成额定容量的运行小时数。 7 风电场运行管理 7.1 安全生产 风电场运行与其他发电厂运行有一定的区别，机组台数多且分散、有些机组可能要走很远的路，需要登高作业，还要面对各种恶劣的天气，因此风电场的安全生产管理十分重要。 要做好风电场安全生产管理工作，首先要落实安全责任制、安全检查评价和奖惩制度。要制度到位、责任到人，始终坚持“安全第一，预防为主”的方针不动摇，加强安全检查以及落实安全措施，制定应急预案，加强安全学习和培训以及预案演练，使安全隐患消除在萌芽中。 7.2 运行维护模式 由于近几年来风电行业发展十分迅猛，多数风电机组制造厂是新加入的厂家，一些风电场也是完全由新的人员进行运行维护。与电力体制改革前有所不同，风电场运行维护的方式(质保期以及质保期以外)，除业主自主运行维护外，委托厂家和第三方运行维护方式逐渐增加,但无论那种方式，需要技术服务方在运行维护方面具备专业的技术装备和技术团队以及丰富的经验。7.3 运行设备管理 在风电场运行过程中，应做好设备档案管理、设备评级、设备责任到人管理体系建设。应定期进行运行分析、运行报表和技术经济分析，找出运行维护中设备存在隐患，进行消除和技术改造。 8 运行维护标准体系建设目前国内外有关标准机构如ISO、IEC以及欧洲标准化机构，国内标准化机构，包括GB国家标准、DL电力行业标准以及机械行业标准等，在风电场、风电机组运行维护方面发布了很多标准，如风力发电机组保护性措施-设计、运行和维护要求(DIN EN 50308)，电力行业标准如风力发电场安全规程(DL796-2001)、风力发电场运行规程(DL/T666-1997)、电业安全工作规程 (DL4081991)、风电场事故调查规程、风力发电场检修规程(DL/T797-2001)等。9 风电设备维护检修 风电场中风电设备维护检修可以分为日常维护检修、定期维护、事故检修和状态检修。由于风电场分散的特点，风电设备检修的单一风电场运检合一模式逐步在改变。风电设备检修装备和技术方法也在不断技术进步。 风电场运行检修内容 （1）检修模式 a) 集中检修 b) 区域性检修 c) 专业性检修（2）技术装备 a) 检测仪器 b) 检修设备 （3）方法 a) 专业检修队伍 b) 自主运行检 c) 厂家维护检修 10 风电设备维护检修技术 过去我国风电场维护检修主要是每年2次的定期维护，以及机组出现故障时进行的修理。我们称之为“被动式检修”，缺点是当发现故障时，部件已经损坏甚至已严重损坏。由此将造成风电场严重经济损失，特别随着机组容量增加，这种损失会越来越大。 因此应提倡主动式维护检修，早期发现事故隐患，根据部件运行的状态，合理安排设备检修时间，以减小故障引起的损失。10.1主动型预防性检修 应采用状态监控，进行风电机组运行状态趋势分析。在设备各关键部位安装传感器，同时数据传输，经计算分析，与设定值比对后决定是否报警或停机。 有关监控的参数如下： 各关键部位温度变化 功率(有功、无功)变化 振动(RMS)变化 偏航对风变化 变桨角度 润滑油品污染在线检测各种数据应实时记录并建立运行数据库，供今后数据分析。定期发布各机组状态、故障分析报告，供决策部门使用。 10.2风电机组故障诊断 风电机组常常出现各种故障，如何准确及时判断故障原因，是保证机组发电量的关键。风电机组各部件来自不同厂家，往往运行检修人员没有部件的详细资料，机组一旦出现故障就会束手无策。除逐步提高现场人员技术水平和经验外，以下系统有助于故障分析诊断。 技术专家分析系统 专项技术分析 Call-Center远程在线技术支持体系 现场人员也可以采取一些简单方法判断故障： 借助各种手段迅速找到故障部位 如听、闻、看、摸等，仪器点检：温度、压力、状态等 排除法、比对法分析故障 风电设备故障类型 机械类、电气类、通讯类、计算机 故障原因分析 一旦找到故障点，就需要对故障原因做出基本判断： 对中出现问题 间隙过大 缺少润滑 密封破坏 油脂失效 冷却或加热系统故障 经常过功率 雷电损坏10.3故障处理方法 （1）故障性质：故障出现可能是偶然的，不是批次性的，可能是这个部件加工、运输、安装、调试中质量问题，不是普遍问题；但有的故障是批次性的，应改进后整批更换。因此故障处理有些需厂家处理，有些风电场可以修复，有些需专业厂的专业人员解决。 但无论如何风电场做好运行维护工作的目标是能够将绝大多数故障自行修复。因此建立备品备件库十分必要。（2）备品备件：通过备件仓储和物流平台迅速获得备件支持，及时更换，恢复运行。 解决备件问题有下列几种方法： 修理 配备修理设备、仪器，常用零件，图纸资料 替代 国内部件厂家认证、质量保证、试验、检测 物流 备件库团购、网络虚拟库、门对门服务 服务和培训 （3）现场修理和机舱上更换 为避免大吊车巨额费用，应尽可能在机舱上修理，有可能的情况下，在现场修理。可以采用如下装备： 机舱内维修吊车 移动检修作业平台 10.4 大部件(特殊)修理 风电机组中叶片、齿轮箱、发电机等大部件损坏，停机影响时间长，经济损失大。这些损坏部件需要送到专业厂家修理，经过修理后，应进行出厂检测，回装时应进行调整和重新试车。（1）发电机故障 发电机主要出现的故障是短路、轴承损坏等。下列问题是导致发电机损坏的主要原因： 转子断条 放电造成轴承表面微点蚀 局部过热 绝缘破坏。（2）齿轮箱故障 齿轮箱是风电机组中最常出现故障的部件。主要故障有轴承损坏、齿面微点蚀、断齿等。损坏原因除设计、制造质量原因外，齿轮油失效、润滑不当等是齿轮箱故障最常见的原因。 齿轮箱故障早期故障诊断：齿轮箱故障早期可能仅仅发生在齿轮或轴承表面。表面材料的疲劳损伤，会引起运转噪音，以及温度的变化。因此，经常巡视检查和连续观察温度、噪音的变化，有助于早期发现齿轮箱故障。有条件应采取振动状态检测，通过频谱分析确认是否已产生疲劳破坏。 金属表面疲劳破坏：如果疲劳破坏已发生，多数情况下，由于表面材料的脱落，润滑油中就会发现金属微粒。如果总不注意油中杂质，甚至有可能杂质阻塞油标尺，使检查人员在已缺油情况下误以为不缺油。因此通过不断检查润滑油中金属微粒的变化，也可以有助于早期发现齿轮箱损坏，这时风电场人员应尽快安排检修，尽可能在机舱内不拆卸齿轮箱的前提下，处理损伤表面或更换已损坏的部件。 齿轮箱漏油：齿轮箱漏油常常是风电场运行维护中令人头痛的事情。有可能齿轮箱漏油落到其他电气控制元件内导致电气短路而引起停机。由于经常漏油，齿轮箱内如果油量减少会影响润滑效果，也会引发故障，因此需经常检查，必要时进行加油。11 数据管理中国风电材料设备网 数据库对于风电场运行检修管理十分重要。数据库包含机组运行数据库、检修数据库、设备参数数据库、电能统计数据库、备件数据库、工具材料数据库等。 11.1 现场数据采集和报送 数据构成和采集存储 风电场运行数据主要包括风资源、风电机组机械和电气参数、变电系统数据等组成。风电机组一般由实时(毫秒或秒级)、平均值(2分钟或10分钟)数据构成。为了避免存储空间过大，多数厂家采取将实时高速采集的数据只显示不存储的策略。经过对实时高速采集数据平均计算后的数据(预处理)，倒入数据库存储在当地存储器上。 数据传送风电机组(群)多数采用串口通讯(RS485)、以太网方式进行数据传送。数据被传送到风场服务器上，再将数据传输到集团服务器上。 11.2 SCADA系统 SCADA系统包括现场风电机组(群)集中监视和控制系统，以及远方风电场数据监视(控制)系统和数据统计、处理、报表、分析系统。 SCADA系统的优劣对于提高风电场运行维护管理水平至关重要。SCADA系统不仅仅显示风电场中机组运行实时数据和统计数据以及控制机组启停等操作，同时可以根据运行维护数据反映风电场管理水平、设备的状态以及设备可能存在的缺陷等问题。对于风电场来说，除风电机组运行监控外，应包括电气系统运行和控制。变电系统中的运行控制内容、风资源数据应和机组监控整合在一起，包括测风塔风资源数据、变电系统运行参数监视、SVC系统、变压器有载调压控制、场内外电能系统计量等，以及关口表计量远方数据采集。 数据报送体系 风电场风电机组、变电系统的运行维护数据通过通讯系统实时上传到集团公司。 数据后期分析 上传的数据应形成各类报表，如日报、月报、年报、检修报表、电能及损耗报表、可靠性报表等。为提高设备可靠性和经济性，检验前期设计的正确性，运行数据的后期分析十分重要。通过数据对比分析，可以分析设备选型是否正确，如风轮直径、塔架高度、机组性能，以及风场微观选址的正确性，如尾流、地形等影响。 数据趋势分析 通过运行数据分析，可以得到机组趋势分析，例如：关键部位温度变化趋势、振动参数变化趋势。可以通过专家分析，或软件分析，确定设备是否需要检修。 不同机组、不同位置机组功率曲线趋势分析，可以了解机组是否存在传感器故障、安装角不当、过功率控制、偏航控制策略问题等。 电能损耗分析可以得到不同时期、不同风速下电厂损耗规律，指导节能降耗措施制定，