金風慧能錢毅澤：老舊機組核心部件“養生之道”

　　2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“國際成熟風電市場發展動態及投資機會”“國際新興風電市場發展動態及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在20日上午召開的風電機組優化升級專題論壇上，北京金風慧能技術有限公司售前解決方案總監錢毅澤發表了《老舊機組核心部件“養生之道”》的主題發言。

　　

　　錢毅澤：各位行業同仁大家上午好，我是來自金風慧能的錢毅澤，本次由我跟大家分享關于老舊機組核心部件的“養生之道”，一提到養生大家會想到一個俗語，人到中年不由己，保溫杯里泡枸杞。雖然說這是一句俗語，但是可以看到養生對中年人的重要性，所以反觀到風電機組上，目前有很多機組已經步入老齡化的情況。這是我們統計運行10年以上的機組，在2021年的時候整個裝機可以達到了將近4.2萬，其中70%都是兆瓦級機組。隨著這個數據的推演，達到運行10年以上的機組每年以20%的基數往上增長，每年將近有1萬臺次機組進入中年期，步入老齡化這個階段。

　　

　　面對這么多中年期的機組進入老齡化，我們如何開啟“養生之道”呢？主要是以三個方面，第一個祛體之詬病，主要是通過日常的維護去防患于未然，對機組運行進行全面檢測，包括部件的各個狀態進行異常的判斷。第二個階段固體之根本，去保證設備安裝質量的高效性、工藝的要求，可以保證機組的可靠性。第三個就是強體之機能，要保證整個機組能夠順利的完成它的使命任務，所以就需要把這個機組根本性的問題進行徹底的改造，同時是為了改造它整體性能的提升，讓設備出現故障的幾率無限降低，這樣才能邁向機組無故障的狀態，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體之機能的一些措施。

　　

　　如果說10年前風電設備，重點是放在滿足機組穩定性的條件下盡可能降低成本，那么10年后關注的重點是在機組的發電能力、以及產品的壽命、成本收益做一個綜合性的平衡，反饋到機組就是關于機組的安全性問題、高效性以及整個投資收益率的收益性的問題。我們回溯一下客戶目前對老舊機組的痛點，第一個機組設備不滿發，很多時候降容運行的狀態，同時會產生部分備件失效率高達15%的情況。第二個痛點電控部件運行時間較長，大量備件失效換新，生產成本增加20%。第三個風電場大部件失效概率比較高，給機組的安全性、生產成本帶來了巨大的增加，同時還帶來了整個發電量的損失，環比上升30%。

　　

　　面對這么多痛點問題，要采取什么措施去強體之機能？下面主要介紹幾個方面。第一個關于機組的活動關節的部分，也是機組的軸承，機組軸承的安全性、可靠性是基于安全性運行的可靠性保障。關于機組的運行，主軸、變槳、偏槳軸承，運行長時間之后會發現軸承漏油、發黑、板結的電化，嚴重導致變槳軸承卡死，還有主軸過溫造成機組有失火的隱患。從專業的網站獲取到軸承常見失效類型有四類，第一個裝備不當、潤滑不當、密封不當、疲勞損傷，可以看到具有可控因素的潤滑不當與密封不當占比整個軸承失效的50%，這也是導致整個潤滑油脂污染層的主要原因。圖中是軸承壽命系數以及軸承污染系數的曲線，可以看到在軸承污染系數比較低的切斷下，使用壽命會衰減的很快，所以說我們在日常維護中如果保證整個軸承的污染等級在輕度以上，軸承使用壽命會大幅增加，但是現場實際情況潤滑油脂性能是大幅衰減的，也是造成軸承失效主要的因素。行業老專家跟我們說軸承壽命主要依托的是三分靠質量，七分靠保養，所以突出了整個軸承保養的重要性。

　　

　　通過軸承保養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%。對于軸承的治理、保養，主要是通過對原有舊機組的油脂進行清理清潔，加裝新油脂，最后達到充分潤滑的目的。在軸承解決方案過程中關注的三個點，第一軸承的密封性。第二保證清洗的有效性，現場軸承很多油脂是硬化，而且是長時間運行的，溶解的難度比較大。第三個是腐蝕性，因為軸承是高精密的設備，它的滾動體需要有很高的要求，所以說我們清洗不能對軸承有損傷?；诖宋覀冏灾餮邪l了3+2清洗的方式，就是需要進行三重的清洗，包括有機沖洗、水基清洗、清水沖洗，保證整個廢舊油脂清洗有效性。第二個是兩步清潔，包括高速氣體的清潔、切水劑的清潔，保證清洗之后內部表面清潔程度達到很高的標準。依托3+2清洗方式可以實現廢舊油脂95%以上油脂的清除，同時開發這樣的設備也是具有數字化、可量化，在清洗過也是可以看到排除油脂的質量、數量。

　　

　　我們再了解一下機組主要的心臟變流器的情況，其實變流器隨著運行時間比較長，可靠性下降比較嚴重，包括故障頻法、過溫導致運行，同時整個變流故障占整個機組36%，所以備件率失效成本也是占整個備件成本的70%的份額，所以特別影響整個風電場的度電成本。

　　

　　目前一些治理方式主要通過常規的清灰，對工藝的檢測提升變流器的穩定性，現在這種情況已經不能保證變流器穩定運行，所以我們通過升級優化結合整個性能的提升，提升之后變流器故障頻次可以下降75%-80%。同時結合變流器的冷卻系統優化，軟件系統升級，控制器EMC的優化以及整個模塊替代，增強模塊的容錯機制，IGBT誤報率降低80%。同時可以把運維成本下降15%的空間，可以實現發電量損失占全場1.5%的比例，這也是變相能效提升的一種方式。

　　

　　變流器還有另一個頑疾，水冷變流器有一個水冷故障。雖然是小故障，但是影響的效果還是比較大，一般都是出現在溫度變化比較大的情況。

　　

　　下面說一下關于“養生之道”的升華篇，對于整個器件的再制造過程，很多備件由穩定期已經向末期進行過渡，整個可靠性急劇下降。所以說常規的檢修、維修的方式已經無法達到性能的提高，就需要根據整個機組全生命周期的特性去定制運維的方式，比如在5年關注日常維護和標準化維修。第二個五年注重標準化檢修和深度治理，保證機組運行的穩定性。第三個階段建議采用治理的標準以及再制造的方式，它所帶來的價值可以把系統核心的部件通過預防治理、立舊置換再制造，進一步降低整個風電場的運維成本，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、工藝、方式方法，采用新品出廠的方式進行新的產品。

　　

　　下面介紹一個實際案例，滑環再制造的實際案例，現場有運行10年以上的滑環，發現滑環批量更換的情況，就是因為滑環運行時間長，刷絲、滑道出現了問題。所以我們通過深入挖掘關鍵技術，比如把原有可運用滑環的殘值更換成一體式的架構，主要是增強系統的結構性，同時主軸部分做了二次優化，把主軸的半徑變小，可以減少整個速度，也降低了整個摩擦的情況。并同步進行了整個刷絲跟滑道的升級，增加了刷絲的基礎面積，減少了視效的概率。

　　

　　以上就是通過三個方面，包括軸承延壽、變流器系統的優化治理、器件再制造，通過技術驅動響應整個機組的治理標準的升維，最后達到強體之機能的目標，實現軸承延壽80%，整個變流器系統故障和發電量明顯的提升，達到整個器件在生命周期真實的降本，由于時間的關系，本次分享就到這里，謝謝大家。

　　

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