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孙玉彬:风电机组关键设备状态监测创新模式与应用

2015-02-01 来源:中国风电材料设备网独家报道 浏览数:1587

  中国风电材料设备网讯:孙玉彬:我汇报的题目是“油液监测技术在风电机组关键设备状态监测中的应用”。从这么几个方面来汇报一下,油液监测作为一种状态技术,在风电机组应用过程中有哪些作用?它最后实施情况怎么样,我从下面几个方面向大家汇报一下。  一个是提前预报故障萌芽,提高风电机组的可靠性。另外可以实施按质量换油,明显的降低维修费用,对新油实施把关,保证机组润滑,从这几个方面做一个汇报。
  大家看这张图片,这个是来自于咱们中国风能协会,2014年的报告,从这里面可以看出来全球累计装机容量是逐年增加,这是2013年的数据,当然2014年的数据也有了,报告没有列出来。从这里可以看出来,风电是在急速的发展,像任主任上午谈到的,咱们已经成为风能大国,装机容量可以说是居世界之首。从这些数据上可以看到,其中我们中国的占得比例是比较大的。
  在这样一个情况之下,提高风电机组的可靠性,降低它的磨损故障,提高可靠性,保证它的安全运行,这就是每一个风电企业首先考虑的问题,或者说追求的目标。
  设备磨损是机械零部件失效的主要原因,同时也是影响设备使用寿命的重要因素,而机械零部件的磨损失效与故障,最主要的原因是润滑不当。
  有人做了这样一个统计,1996年2月到1997年1月之间,对322个工业齿轮箱的失效进行调查发现,63%的失效与润滑油有关。有332个齿轮箱失效原因与润滑有关。
  这个地方是来自于英国多伦大学的统计数据,风电机组在运行过程中各个组成部件的失效率,和停机时间的统计,其中看到关键部件齿轮箱的失效率是比较高的,每年每台失效率是接近0.125,它的停机时间也是比较长。
  从这里我们可以觉得,我们实施油液监测可以提高风电机组的状态监测,提前预报故障萌芽,提高机组可靠性。
  刚才王宏志教授谈到了,说状态监测实际上是比较新的应用,从事后维修到计划维修、到状态维修,这个理论大约是从上世纪70年代发展来的,状态监测手段有很多种,其中油液监测是其中的一种。我们这个实验室是09年创建的,由我创建的实验室,主要是对我们风电机组进行一个监测。从监测效果来看,还是比较明显。
  大家知道,整个对机组的状态监测,对传统系统、对叶片,对发电系统都可以进行状态监测,其中齿轮箱这是一个主要的关键部件,我们油液检测主要是对这个部件进行监测。
  齿轮箱大家知道,有低速轴、高速轴、中间轴和齿轮构成的,这里边润滑油的状态和性能,对它有着很大的影响,直接影响它的寿命。
  这是风电机组齿轮箱的解剖的结果。这是一个齿轮箱的结构图,为什么说齿轮箱是个关键部件?因为它在整个基础中造价非常高,维修困难,一旦出现问题,它维修起来非常困难。大家知道,如果说我们在风电场,如果出现了故障,我们光雇一个吊车就花十几万,维修花费更大,因此我们要通过油液监测的方式密切监测油的各项性能指标,保证齿轮箱在正常状态下进行。
  这个曲线就是2012年研讨会的时候,一个德国人提出的曲线,首先对状态监测有各种各样的监测手段,其中最初表现油液监测,最初捕捉到信息,首先出现比较多的磨损颗粒,它的磨损一上升的时候,它的磨损颗粒增大的时候,磨损状况极剧恶化的时候,这种情况下,通过油液监测,可以捕捉到它的信息。当然通过进一步的发展,一旦出现故障,震动就可以监测到信息。油液监测从一开始最初能够从预防角度来预防它的故障的出现。
  大家知道油液当中里边丰富的摩擦的信息,从外观特征,颜色、气味、清洁度、外观的粘稠度,这些都可以初步的观测到运行的状态。另外从它的理化性能,运动粘度、粘温指数、酸值这些,都可以进一步评价油的状况。另外从污染情况,金属颗粒、水分含量、杂质等等。另外从磨损颗粒上,我们可以看到或者推测到,它的磨损机理是正常的磨损,还是严重滑动磨损,还是疲劳磨损等等,可以推测到磨损机理。
  由于齿轮箱在磨损颗粒污染杂质带有这些磨损的信息,我们就使用油液监测技术,及时发现由于润滑不当造成的隐患。
  我们09年建立实验室,到现在已经将近工作了5个年头,每一台机组都要建立一个档案,定期进行油液监测,这样就形成了一个自己的监测的流程。首先对润滑状态、磨损状态,进行分析,现在主要是实验室监测,现场取过油样,在实验室进行一系列的分析监测,然后进行评价。通过这些监测的理化性能指标和磨损颗粒的分析,然后来判定设备的运行状态是正常,还是异常状态。如果正常的话,继续使用,不正常的话,我们就提出维修建议,或者是继续加强监测,或者是换油,或者进行维修,然后采取强化方案。

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