2021年10月17日-20日，2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2021）在北京新國(guó)展隆重召開。本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時(shí)四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。
在20日上午召開的風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化升級(jí)專題論壇上，北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司售前解決方案總監(jiān)錢毅澤發(fā)表了《老舊機(jī)組核心部件“養(yǎng)生之道”》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文：
錢毅澤：各位行業(yè)同仁大家上午好，我是來自金風(fēng)慧能的錢毅澤，本次由我跟大家分享關(guān)于老舊機(jī)組核心部件的“養(yǎng)生之道”，一提到養(yǎng)生大家會(huì)想到一個(gè)俗語，人到中年不由己，保溫杯里泡枸杞。雖然說這是一句俗語，但是可以看到養(yǎng)生對(duì)中年人的重要性，所以反觀到風(fēng)電機(jī)組上，目前有很多機(jī)組已經(jīng)步入老齡化的情況。這是我們統(tǒng)計(jì)運(yùn)行10年以上的機(jī)組，在2021年的時(shí)候整個(gè)裝機(jī)可以達(dá)到了將近4.2萬，其中70%都是兆瓦級(jí)機(jī)組。隨著這個(gè)數(shù)據(jù)的推演，達(dá)到運(yùn)行10年以上的機(jī)組每年以20%的基數(shù)往上增長(zhǎng)，每年將近有1萬臺(tái)次機(jī)組進(jìn)入中年期，步入老齡化這個(gè)階段。
面對(duì)這么多中年期的機(jī)組進(jìn)入老齡化，我們?nèi)绾伍_啟“養(yǎng)生之道”呢？主要是以三個(gè)方面，第一個(gè)祛體之詬病，主要是通過日常的維護(hù)去防患于未然，對(duì)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行全面檢測(cè)，包括部件的各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行異常的判斷。第二個(gè)階段固體之根本，去保證設(shè)備安裝質(zhì)量的高效性、工藝的要求，可以保證機(jī)組的可靠性。第三個(gè)就是強(qiáng)體之機(jī)能，要保證整個(gè)機(jī)組能夠順利的完成它的使命任務(wù)，所以就需要把這個(gè)機(jī)組根本性的問題進(jìn)行徹底的改造，同時(shí)是為了改造它整體性能的提升，讓設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率無限降低，這樣才能邁向機(jī)組無故障的狀態(tài)，以后無故障也是今年熱門的話題。我們本次跟大家分享的是強(qiáng)體之機(jī)能的一些措施。
如果說10年前風(fēng)電設(shè)備，重點(diǎn)是放在滿足機(jī)組穩(wěn)定性的條件下盡可能降低成本，那么10年后關(guān)注的重點(diǎn)是在機(jī)組的發(fā)電能力、以及產(chǎn)品的壽命、成本收益做一個(gè)綜合性的平衡，反饋到機(jī)組就是關(guān)于機(jī)組的安全性問題、高效性以及整個(gè)投資收益率的收益性的問題。我們回溯一下客戶目前對(duì)老舊機(jī)組的痛點(diǎn)，第一個(gè)機(jī)組設(shè)備不滿發(fā)，很多時(shí)候降容運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生部分備件失效率高達(dá)15%的情況。第二個(gè)痛點(diǎn)電控部件運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，大量備件失效換新，生產(chǎn)成本增加20%。第三個(gè)風(fēng)電場(chǎng)大部件失效概率比較高，給機(jī)組的安全性、生產(chǎn)成本帶來了巨大的增加，同時(shí)還帶來了整個(gè)發(fā)電量的損失，環(huán)比上升30%。
面對(duì)這么多痛點(diǎn)問題，要采取什么措施去強(qiáng)體之機(jī)能？下面主要介紹幾個(gè)方面。第一個(gè)關(guān)于機(jī)組的活動(dòng)關(guān)節(jié)的部分，也是機(jī)組的軸承，機(jī)組軸承的安全性、可靠性是基于安全性運(yùn)行的可靠性保障。關(guān)于機(jī)組的運(yùn)行，主軸、變槳、偏槳軸承，運(yùn)行長(zhǎng)時(shí)間之后會(huì)發(fā)現(xiàn)軸承漏油、發(fā)黑、板結(jié)的電化，嚴(yán)重導(dǎo)致變槳軸承卡死，還有主軸過溫造成機(jī)組有失火的隱患。從專業(yè)的網(wǎng)站獲取到軸承常見失效類型有四類，第一個(gè)裝備不當(dāng)、潤(rùn)滑不當(dāng)、密封不當(dāng)、疲勞損傷，可以看到具有可控因素的潤(rùn)滑不當(dāng)與密封不當(dāng)占比整個(gè)軸承失效的50%，這也是導(dǎo)致整個(gè)潤(rùn)滑油脂污染層的主要原因。圖中是軸承壽命系數(shù)以及軸承污染系數(shù)的曲線，可以看到在軸承污染系數(shù)比較低的切斷下，使用壽命會(huì)衰減的很快，所以說我們?cè)谌粘＞S護(hù)中如果保證整個(gè)軸承的污染等級(jí)在輕度以上，軸承使用壽命會(huì)大幅增加，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況潤(rùn)滑油脂性能是大幅衰減的，也是造成軸承失效主要的因素。行業(yè)老專家跟我們說軸承壽命主要依托的是三分靠質(zhì)量，七分靠保養(yǎng)，所以突出了整個(gè)軸承保養(yǎng)的重要性。
通過軸承保養(yǎng)以及治理整體性的措施，可以將軸承的剩余使用壽命增加80%。對(duì)于軸承的治理、保養(yǎng)，主要是通過對(duì)原有舊機(jī)組的油脂進(jìn)行清理清潔，加裝新油脂，最后達(dá)到充分潤(rùn)滑的目的。在軸承解決方案過程中關(guān)注的三個(gè)點(diǎn)，第一軸承的密封性。第二保證清洗的有效性，現(xiàn)場(chǎng)軸承很多油脂是硬化，而且是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的，溶解的難度比較大。第三個(gè)是腐蝕性，因?yàn)檩S承是高精密的設(shè)備，它的滾動(dòng)體需要有很高的要求，所以說我們清洗不能對(duì)軸承有損傷?；诖宋覀冏灾餮邪l(fā)了3+2清洗的方式，就是需要進(jìn)行三重的清洗，包括有機(jī)沖洗、水基清洗、清水沖洗，保證整個(gè)廢舊油脂清洗有效性。第二個(gè)是兩步清潔，包括高速氣體的清潔、切水劑的清潔，保證清洗之后內(nèi)部表面清潔程度達(dá)到很高的標(biāo)準(zhǔn)。依托3+2清洗方式可以實(shí)現(xiàn)廢舊油脂95%以上油脂的清除，同時(shí)開發(fā)這樣的設(shè)備也是具有數(shù)字化、可量化，在清洗過也是可以看到排除油脂的質(zhì)量、數(shù)量。
我們?cè)倭私庖幌聶C(jī)組主要的心臟變流器的情況，其實(shí)變流器隨著運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，可靠性下降比較嚴(yán)重，包括故障頻法、過溫導(dǎo)致運(yùn)行，同時(shí)整個(gè)變流故障占整個(gè)機(jī)組36%，所以備件率失效成本也是占整個(gè)備件成本的70%的份額，所以特別影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的度電成本。
目前一些治理方式主要通過常規(guī)的清灰，對(duì)工藝的檢測(cè)提升變流器的穩(wěn)定性，現(xiàn)在這種情況已經(jīng)不能保證變流器穩(wěn)定運(yùn)行，所以我們通過升級(jí)優(yōu)化結(jié)合整個(gè)性能的提升，提升之后變流器故障頻次可以下降75%-80%。同時(shí)結(jié)合變流器的冷卻系統(tǒng)優(yōu)化，軟件系統(tǒng)升級(jí)，控制器EMC的優(yōu)化以及整個(gè)模塊替代，增強(qiáng)模塊的容錯(cuò)機(jī)制，IGBT誤報(bào)率降低80%。同時(shí)可以把運(yùn)維成本下降15%的空間，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電量損失占全場(chǎng)1.5%的比例，這也是變相能效提升的一種方式。
變流器還有另一個(gè)頑疾，水冷變流器有一個(gè)水冷故障。雖然是小故障，但是影響的效果還是比較大，一般都是出現(xiàn)在溫度變化比較大的情況。
下面說一下關(guān)于“養(yǎng)生之道”的升華篇，對(duì)于整個(gè)器件的再制造過程，很多備件由穩(wěn)定期已經(jīng)向末期進(jìn)行過渡，整個(gè)可靠性急劇下降。所以說常規(guī)的檢修、維修的方式已經(jīng)無法達(dá)到性能的提高，就需要根據(jù)整個(gè)機(jī)組全生命周期的特性去定制運(yùn)維的方式，比如在5年關(guān)注日常維護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)化維修。第二個(gè)五年注重標(biāo)準(zhǔn)化檢修和深度治理，保證機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。第三個(gè)階段建議采用治理的標(biāo)準(zhǔn)以及再制造的方式，它所帶來的價(jià)值可以把系統(tǒng)核心的部件通過預(yù)防治理、立舊置換再制造，進(jìn)一步降低整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本，再制造的備件不是維修的備件，是借用原備件有效的殘值，通過新的技術(shù)、工藝、方式方法，采用新品出廠的方式進(jìn)行新的產(chǎn)品。
下面介紹一個(gè)實(shí)際案例，滑環(huán)再制造的實(shí)際案例，現(xiàn)場(chǎng)有運(yùn)行10年以上的滑環(huán)，發(fā)現(xiàn)滑環(huán)批量更換的情況，就是因?yàn)榛h(huán)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，刷絲、滑道出現(xiàn)了問題。所以我們通過深入挖掘關(guān)鍵技術(shù)，比如把原有可運(yùn)用滑環(huán)的殘值更換成一體式的架構(gòu)，主要是增強(qiáng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性，同時(shí)主軸部分做了二次優(yōu)化，把主軸的半徑變小，可以減少整個(gè)速度，也降低了整個(gè)摩擦的情況。并同步進(jìn)行了整個(gè)刷絲跟滑道的升級(jí)，增加了刷絲的基礎(chǔ)面積，減少了視效的概率。
以上就是通過三個(gè)方面，包括軸承延壽、變流器系統(tǒng)的優(yōu)化治理、器件再制造，通過技術(shù)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)整個(gè)機(jī)組的治理標(biāo)準(zhǔn)的升維，最后達(dá)到強(qiáng)體之機(jī)能的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)軸承延壽80%，整個(gè)變流器系統(tǒng)故障和發(fā)電量明顯的提升，達(dá)到整個(gè)器件在生命周期真實(shí)的降本，由于時(shí)間的關(guān)系，本次分享就到這里，謝謝大家。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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