风电机组总体技术设计

风电机组总体技术设计（精选8篇）

风电机组总体技术设计 第1篇

1.风电整机企业在消化吸收引进国外风电机组整机设计技术的基础上，结合中国风资源状况掌握整机设计技术。

2.提高国产风电机组可利用率，达到国外同类产品水平。

3.各种类型、不同容量的垂直轴风力机，具有噪音低、成本低、维护方便的特点，应该大力发展。

4.应研发适于低风速、低温运行、抗风沙影响的大型风电机组，以适应我国的风资源状况。

5.在提高风电机组可利用率的前提下，进一步降低国产风电机组的制造成本。

6.我国是稀土资源丰富的国家，应大规模采用直驱、半直驱型永磁同步风力发电机组。

7.针对我国风电场大规模发展和现存的风电并网问题，应该全面提高各类风电机组电网适应性。

8.应提高各类同步发电机在风电机组中的比例，增强风电机组电网适应性，以适应中国大规模风电场建设的需要。

9.风电机组出于可靠、安全、长期发电减少维护成本的经济性考虑，应该实施整机与部件之间的智能化协调控制。

10.对于目前运行中的各种风电机组，应从可靠性、成本、效率及电网友好性等诸方面，根据运行数据进行综合量化评估，以确定适合我国风电场的最适宜机型。

11.应该开展陆地和海上试验风场的建设，并以此认证风电整机产品，能够促使我国风电设备质量和机组性能的不断提高。

12.应采用统一的协议以实现不同风电场、不同厂家和型号的风电机组之间的方便互联。

13.深入研究国外风电设备制造商的知识产权战略和专利布局，加大对我国风电整机及零部件研发机构实施知识产权战略的支持，是我国风电装备制造业发展的关键所在。

14.应大力支持专业的风电技术研发、设计与咨询性服务机构。

15.风电技术领域高等教育及相应的职业教育应大力发展，这是我国风电产业健康、快速发展的关键。

16.双馈型风电机组以其成本低、技术成熟、产业链齐备而在市场上占主导地位，但随着风电装机容量的增大，该机型可靠性差、电网适应性差的弱点急需“升级”型产品，如半直驱型的无刷双馈机组，继承其优点、克服其弱点。

17.开发3-5MW大型风电机组及关键零部件是我国海上风电场迫切需求的产品。

18.开发各种无变流器型风电机组，以适应大规模风电接入电网对风电电能质量、低电压穿越能力及无功调节的要求。

19.为了深入掌握风电机组整机设计技术，应掌握大型机风电机组结构动力学分析能力。

20.对各种形式引进的风电机组整机设计技术，应采用“官产学研”结合的方式，进行消化吸收、并结合国情进行再创新。

21.10-20MW海上风电机组技术和关键零部件技术，是海上风电机组降低成本、提高可靠性的关键，应该着手研发工作。

22.在消化吸收国外引进技术、跟踪国外风电机组技术发展动态的基础上，应把各类半直驱机型作为我国风电设备发展的重点。

23.并网和离网兼备的小型风电机组，在严格技术标准和并网规范基础上，应大力支持其发展。

24.适合于海水淡化直接应用、非接入常规电网的沿海或海上风电机组技术，应该是我国北方沿海缺水地域发展的重点。

风电机组总体技术设计 第2篇

由于非常规维修费用正在对电力企业的成本底线形成冲击，因而风电设备制造商们开始在机组的设计阶段就对日后的维修事项进行考虑。

风电技术早已不再是孵化阶段的能源技术。作为可再生能源的应用技术，风电现在已经发展成熟，而且正逐渐成为一种普遍应用的常规能源。据美国风电协会（AWEA）称，截至2006年底全世界的风电装机容量已经突破7400万千瓦。其中一部分风电设备已在商业用途下运行了十年以上。在此期间，风电制造商们积累了很多关于风电系统维护的经验，并开始在对风电机组和电机的设计初期就着手考虑后期维护的各项需要。

风电设备的维护费用通常低于其他常规发电设备，在这个方面，风电具有更胜一筹的经济竞争力。一般情况下，风电设备每年会进行两次检修，每次历时12至18小时。如无意外，在检修期内的同一时间点上，只有少部分风电机组会停止运行接受维护。仅在对“变电站”进行维护的时候，才会让所有的风电机组停机下线，这类操作每次历时12小时，并且只在每年两次的用电低谷期才会执行。

风电设备的定期维护费用相对较低，然而非计划内的损坏和维修却不是这么回事。至今为止，风电原始设备制造商（OEM）已经因为质保条款的规定而为机器维护和修理而背负了沉重的负担。在过去的几年里，这一负担在某种程度上开始向电站运营方倾斜。

2007年3月在拉斯维加斯举行的可再生能源与燃料会议上，Clipper风电公司的高级副总裁Bob Gates声称：“在使用年限上，首批投运的大容量（超过1MW）的风电机组正纷纷超过它们的维护/质保期限。”他还说：“在很多情况下，越来越多的除了原始设备制造商以外的机构都被牵涉到风电维护事项中。” 风电机组的设计使用年限为20年，而质保期仅仅是这20年的前2年，最多5年。Gates说，拥有电厂维护经验的用户往往会选择较短的质保期，为此他们可以节省购买时的花费，但是相应地，他们也必须更早地承担起维修的风险。另外一些用户，例如金融投资机构，可能会选择他们所能获得的最长质保期，这意味着他们在前期付给设备制造商更多的费用，而后者会承担更多的维修风险。非计划维护成本并未阻碍风电的发展势头，但是却影响了企业的账本底线。Gates在他名为《在改进的财务结算系统中考察维护费用》的报告中指出，非计划的维修已经“在质保期内降低了风电机组制造商的利润。现在的维护成本已对制造商形成震动，而在不久的将来势必波及电厂用户。”Gates指出，非预期的维护会对企业的内部利润率（IRR）造成负面影响。

显然，避免造成非预期维修的费用是企业保持其内部利润率（IRR）的最佳方法。很多制造商正基于历年来的维修经验对风电机组采用改良的优化设计。原始设备制造商们（OEM）纷纷致力于降低非计划维护成本，为了达到这一目标，他们在设计之初就开始考虑到日后维护的需求。

零部件故障及其解决方案

发电机与变速箱的改造重建组成了风电机组的最主要的两项维修费用。除了更换零部件的费用，最主要的开支被用于获得并运输在修理风电机组时必须使用的大型起重机。除了起重机相关的实际成本与零件采购成本，将起重机运至施工现场通常需要耗费大量时间，这将导致工期延误和附加的收入耗费。

为了提高风电设备的发电性能，制造商不断改进风电机组的电学架构。为了在多变的能量输入条件下提供恒定60Hz的输出，大型透平（超过1MW）普遍采用了一种叫做“变速定频（VSCF）”的技术。该技术诞生于二十世纪九十年代，但是其应用受到当时的固态电闸技术的限制。该技术的一个未能预见的负面效果是可能导致电机转子内部发生漏电。由于有电流通过电机轴承流向地面，轴承处产生的电弧会导致电机损坏失效。

为了解决上述问题，风电机组制造商正致力于研发简单有效的VSCF系统。一些制造商在他们的新型机组上使用了恒磁电机以消除转子内的电流，从而进一步消除感生电弧带来的伤害。这些新型的控制/转换设计得益于现今的固体技术，后者与上世纪九十年代的固体技术相比已不可同日而语。不仅如此，这些控制/转换设备包含更少的组件，意味着更少的损坏和维修，这使得设计过程得以“简化并且更加可靠。

在风电机组不断增大扩容的过程中，变速箱的可靠性受到了更多的挑战。作为Brad Foote传动机械厂的总工程师以及《传动设计》一书的作者，Charles Schultz指出：“由于变化载荷的极度不可预测性，风电机组厂家已成为变速箱产品的最大需求方。”他还说，随着风电机组不断大型化，对传动机械设计的挑战也在不断增大。扩容的机组具有体积更大的叶片，通常会在目前普遍采用的三级变速箱部分形成极其巨大的扭矩。

为了迎合扭矩增大的需要，制造商们纷纷设计出大型的环形传动装置与轴承。如果这些零部件发生损坏（通常由扭矩有关的应力所造成），它们的更换费用非常昂贵，而且施工难度大，费时费力。由于相关部件非常沉重，对他们进行翻修通常需要使用起重机，正如前文所提到的，这将延误交货时间并导致收入损失。

为了减少大型发电机组传动装置所带来的隐患，制造商们对变速箱进行了诸多改进。据Gates称，Clipper风电公司研制出一种载荷分布式变速箱。该项设计采用多个发电机以及多路分布式变速箱。将载荷分开的做法减小了传动齿轮的应力并降低了设计难度。因为这种设计采用相对小型化的电机，意味着翻修时可能不需要使用大型起重机，并且不会耽误工期。（详见“Drive Train Innovation Raises Wind Turbine Efficiency, Offers Gearbox Improvements”, Power Engineering杂志，2006年6月）

产品设计中关于产品服务的先期考虑

除了研制改良的发电机和变速箱，目前生产商在设计产品时还要考虑后期产品服务的需要。由于引入外部起重机所导致的成本增加以及利润损失常常是巨大的，一些生产商在产品中提供集成的起重设备。例如，在Clipper公司生产的涡轮机组中，集成的起重设备足以应付各个零部件的更换任务。这里的“零部件”包括发电机、节径齿轮与电动机、变速箱高速齿轮组、偏向齿轮与电动机，以及水力、电力和冷却设备。现在制造商还会考虑新产品设计中的人力因素。经过多年维护和修理的经验积累，他们已经意识到，将机组的各个部件设计得更加易于拆除和更换非常重要。这些部件包括发电机、转子、轴承以及高速齿轮。

“同样重要的是：合理的结构设计应使得维护人员更容易到达需要处理的部件所处的位置。”Gates说，“应当为技术人员的操作留有充足的空间。”对于转子毂孔，这一点显得尤为关键。Gates强调，如果技术人员能够更方便地进出转子毂孔（这样就可以免除相关的塔外操作），则有机会在维修期间对其进行更加细致有效的检查。此外，为齿轮安装可视化的监测装置也会对系统维护有所帮助。

“一幅图片可能胜过千言万语。”Gates说。

攀登风电塔座已成为对现役风电机组进行维修的大麻烦。

“爬上一座大型风电机组的塔座，就好像使用梯子爬到20层楼楼顶的高度。”Gates说。他进一步指出，登塔工作大大限制了技术工人的职责范围。因为在大部分情况下，“攀爬200英尺高的梯子是一项艰巨的任务，对工作人员的力量和精力有极高要求。”

考虑到技术人员的年龄，攀登风塔对他们来说是一件更加困难的事情。由此，制造商和电厂用户失去了很多宝贵的知识和技术支持。因为正是那些爬不动风塔的技术人员拥有多年积累下来的技术经验。意识到这一点，很多风电机组的设计师开始在塔座里设置升降机。这一补救措施使得技术人员能够拓展他们的工作范围，而电站用户则可以继续分享这些员工的技术经验。此外，Gates还相信此举有利于增加对维护工作的关注度，因为降低到达塔顶的难度使得技术人员获得了更多的时间来对付技术问题。他还说，升降系统还可以降低企业为工伤付出的成本。预测维护

预测维护（PdM）是Gates提到的另一个问题。多年来，已有很多传统的电力生产企业将PdM纳入电厂维护规程之中。典型的PdM是着重于对机组损伤进行早期预报的一类维护措施，在测量时采用非破坏性测试方法，例如振动探伤、温度记录以及油料预测等。就像在火电厂或者核电站，风电电站的维护系统也应该包括PdM。

有效的PdM应当在损伤变得严重之前将其预报出来。这样就避免了更大的维修成本，同时也杜绝了灾难性事故的发生。Gates指出，PdM还能够节省不必要的维护成本。例如，PdM能够准确地预报出润滑油何时需要更换，这样就不需要再像常规操作那样每隔几个小时就定期更换油料了。PdM使得用户能够提前安排修理事宜，以提高效率、降低成本。通过PdM可以将所有的设备按照维护的紧迫性进行等级划分，这样就可以在风力波谷期按部就班地对风电机组进行维护，Gates解释说。

只有安装了遥感装置和数据记录装置之后，PdM系统才能有效地工作。Gates说：“在利用这些工具确定维修需求的时候，FPL是最好的。”数据记录仪器使得OEM和/或用户能够执行基本的运行监测并且建立预警功能。这些记录下来的数据还可以帮助技术人员熟悉仪器以及常规的操作参数。

减少非预期维修是所有风电机组制造商以及电厂用户/运营商的共同目标。风电企业已意识到只有降低维护和修理成本才能够提高回报率（ROR）。风电机组的原始设备制造商们已从现有的风电电厂吸取了经验教训，正致力于研制能够降低非预期维护和运行风险的风电机组，并不断提高机组的可靠性与经济效能。非计划内维护冲击企业成本底线

为了说明非计划内维护是如何冲击企业成本底线的，Clipper风电公司的Bob Gates给出了PGREF的例证。该例证包括两个10万千瓦风电项目的实例，它们的IRR预期都是9％。

例1：20年内对半数风电机组进行改造，每部机组配2个发电机1个变速箱 例2：20年内对全部风电机组进行改造，每部机组配2个发电机1个变速箱 假定：

 起重机的运输和使用：225,000美元  发电机改造：25,000美元  变速箱改造：100,000美元

 起重机的延误：3个月（每年导致25％的利润损失）

结果： 例1的结果：

 内部回报率（IRR）从9％降至7.6％，降幅达到16％  在装机使用寿命的20年内共损失62,000,000美元

例2的结果：

 内部回报率（IRR）从9％降至6％，降幅达到33％  在装机使用寿命的20年内共损失124,000,000美元

上述材料摘自：《在改进的财务结算系统中考察维护费用》，Bob Gates，Clipper风电公司高级副总裁，发表于美国电力能源展的可再生能源与燃料会议，2007年3月6日。

关于风电的综合信息

可再生能源在电力产业中所占的份额正在不断地稳步提高，其中风电处于主导地位。根据美国风电协会（AWEA）提供的数据，美国风电工业近五年来一直保持着22％的增长率。AWEA统计，截至2006年底，美国风电装机总量达到11,603MW。2007年有望新增3,000MW。成本

如此之高的增长速度部分得益于风电的低成本。Black & Veatch风电公司的项目经理于2007年3月在拉斯维加斯举办的“美国电力能源展”的“可再生能源与燃料会议”上提到：“在各种可再生能源中，风电是最具经济价值的。”据世界最大的风电生产商FPL能源公司统计，在过去的十年里，风电的价格已下降到足够低廉。FPL宣布，早期风电的价格是每度电30美分，如今已经降到3至6 美分。他们的数据显示，风电电站的基建成本约为每兆瓦1,300,000美元至1,700,000美元，高于传统火电电厂每兆瓦700,000美元的造价。

然而，实际情况不止于此。一旦建成，风电无需燃料供应，不会受到燃料价格波动的影响，而这正是火电发展的桎梏。此外，风电机组不会排放CO2或其他温室气体，因而不会受到碳排放法规的影响。众多专家认为该法规将在不久的将来颁布实施。上述原因使得风电比火电具有更多的优势。AWEA的数据显示，美国由于使用风电而减少了19,000,000吨的CO2排放。（该数据参考美国当前的11,000MW的风电产能以及火电平均煤耗。）输电

和传统的电力技术相比，风能的间断性以及自然条件的难以预测使得风电在并入电网时遇到一些困难。AWEA指出，风电机组只在60％～80％的时段能够运行，而全负荷运行时段只有10％。平均而言，在品质很高的风电场，新型风电机组的产能分数约为35％。导致低产能的部分原因是经济方面的考虑。如果在设计中缩小发电机尺寸并增大叶片尺寸，则可提高风电机组的效率，但是这样的做法会大大提高设计制造的成本。

鉴于风电设备不断加大，预测工具不断成熟，对大型风电设备的输出进行预报变得更加容易。西雅图BTIER公司的商业策略与发展部经理Richard Krauze说：“在某些情况下，由于工程浩大，对风电生产进行测控已经势在必行。”该公司专注于研究天气和气候对可再生能源生产的影响。Krauze同样也在美国电力能源展的可再生能源与燃料会议上发表了相关言论。

AWEA指出，虽然风电的产能分数低于很多传统电力的产能分数，但是在所有的电力技术中，风电仍然是能源回报率（EPR）最高的。EPR衡量的是电厂生产的电能与电厂建造运营直至关闭所消耗的能量之比。效率越高，EPR指数越高。产品税减除

风电的产品税减除（PTC）已成为推动风电发展的最主要的力量。这项政策于1994年启动，它对风电经济的影响达到了戏剧化的程度。PTC的提出是作为一项激励机制，用于鼓励公共或私营的电力厂家发展和使用风能。然而不幸的是，PTC的有效性受到政治动机的影响，政府对PTC的态度阴晴不定，给风电工业带来了诸多不稳定因素。最近一次宣布税款减除见于2005年的能源政策法案，为每度风电给出1.9美分的税务减免。这项政策被延拓到2008年底，也就是说，2008年12月31日之前建立的风电厂都可以获得为期10年的PTC优惠。风电每年26％的增长速率能否维持，这还有待观察。在2007年 “美国电力能源展”的“可再生能源与燃料会议”上发言的一些专家表示，他们希望风电能够继续保持其繁荣发展的大好形势。

上海汽轮机厂陈凯译自《Power Engineering》2007.NO.5

风电机组LVRT技术分析 第3篇

目前开展了LVRT相关技术和产品的研发工作,以期实现电网故障时,风电机组能够保持并网连接到达规定时间,同时还要求能够在故障穿越时具备动态无功支撑能力,支持电网恢复和保持电压稳定。

1 风电机组LVRT技术

当今市场上典型的并网型风电机组技术可分为3 类,对应的风电机组有着不同的控制特性和LVRT技术。

1.1 失速型风电机组

失速型风电机组通常采用鼠笼异步发电机作为机械能转换为电能的单元,发电机定子与电网直接相连。该类风电机组只能在异步发电机转速转矩特性规定的一个很窄的范围内变速运行。由于该类发电机定子直接与电网相连,没有电力电子设备作为控制单元,且该类风电机组多没有变桨机构进行功率调节,因此当电网跌落时,会引起定子电流严重过流,且由于能量没有回馈通道,导致机组过速保护。

通常失速型风电机组低电压穿越方案有以下几种:1)图1 所示的全功率变流器FC串联方案。采用全功率变流器串联在电网与发电机组之间,将发电机定子与电网隔离,通过全功率变流器实现低电压穿越功能。该种方案由于采用串联型式,首先会造成机组在正常运行时效率较低,而且成本较高,控制较为复杂。2)图2所示为DVR方案,该方案可以通过动态电压补偿实现定子侧电压稳定,但DVR无功支撑能力较弱,成本较高。3)图3所示为STATCOM方案,该方案可以完美解决无功支撑能力,但由于采用并联型式,对电机定子电流及转矩暂态控制能力较弱,适合加在风场级,不适合单台风力应用。

为解决以上问题,本文提出了一种新的设计方案,如图4 所示,当电网电压正常时,由AC-Switch开关将发电机定子与电网连接,机组发出的电量直接回馈电网。AC-Switch采用电力电子快速开关,能够在2 ms内将发电机定子侧与电网脱开,避免由于磁链暂态引起定子过流。

网侧变流器和机侧变流器组成的背靠背变流器,其作用类似于UPS。电网电压正常时,变流器不工作。当电网电压跌落时,AC-Switch将定子与电网脱开,变流器向发电机定子提供稳定的电网电压,风电机组输出的能量通过机侧变流器回馈至直流侧,一部分通过网侧变流器回馈电网,多余的能量通过直流侧Chopper电阻消耗掉。网侧变流器可以向电网提供动态无功支撑,支持电网电压恢复。

该方法是在电网电压故障时为风电机组提供不间断电源,因此不但对电网跌落有效,对电网电压升高以及频率变化等其他故障一样具有穿越能力。同时不需要风电机组主控等做任何更改,可以方便地实现其低电压穿越改造。

1.2 双馈型风电机组LVRT技术

双馈型风电机组发电机定子侧直接并网,发电机转子侧通过交-直-交变流器与电网相连。同失速型风电机组一样,当电网电压跌落时,由于磁链不能突变,会导致定子侧及转子侧过流、过压。由于转子侧所连接变流器容量有限,为实现穿越功能,双馈变流器需增加Crowbar电路及Chopper电路,如图5 所示。

穿越期间,Chopper电路可将变流器直流母线稳定控制在安全可靠的范围内,Crowbar电路保护变流器转子模块不受暂态冲击的影响。当转子电流及定子电流暂态减少到变流器能承受的范围内,切除Crowbar电路,由变流器控制发电机向电网输送无功电流,以支撑电网电压恢复。

常见的Crowbar回路有以下2 种:IGBT型和晶闸管型。如图6、图7所示。

采用图6所示IGBT型拓扑结构的Crowbar电路,其开通、关断速度完全可控,影响速度迅速,能够实现在电网跌落后快速发无功功率的要求。对于图7所示晶闸管的模式,成本较低,且晶闸管耐压、耐流能力较强,但由于晶闸管为半控型器件,关断时间较长,Crowbar回路电阻投入时间不完全受控,实时性较差。

1.3 全功率型风电机组变流器技术

全功率变流器是指应用在全功率风电机组的变流器单元。全功率风电机组主要包括直驱、半直驱、高速永磁、电励磁等风电机组。图8所示风电机组全功率变流器也分为电网侧变流器与电机侧变流器。电机侧变流器接受发电机产生的有功功率,并将功率通过直流环节送往电网侧变换器。电网侧变换器接受通过直流环节输送来的有功功率,并将其送到电网。

在低电压穿越时,全功率风电机组只有变流器的电网侧部分与电网相连。此时由于电网侧电压的跌落,在维持机组输出能量不变的情况(减少机组振动)下,电网侧变流器不能将能量全部回馈至电网,多余能量聚集在变流器直流侧,直流侧功率发生不平衡,此时投入直流侧卸荷电路,消耗掉直流侧多余的能量,使风电机组与故障电网基本隔离。低电压穿越期间风力机和发电机可以保持正常运行,即变流器输入功率在电压跌落期间基本不变,由直流保护电路实现直流侧的功率平衡,维持直流侧电压稳定。电网侧变流器向电网提供无功电流以支持电网电压恢复。

2 LVRT技术验证

本文针对LVRT技术较为复杂的失速型风电机组和双馈型风电机组分别进行了实验验证,实验及认证波形如图9和图10所示。

由图9可知,在电网电压发生跌落时,变流器快速地实现发电机定子与电网的脱开且为发电机定子提供不间断的电源,实现风电机组的LVRT。图10 为1.5 MW双馈型风电机组的零电压穿越认证波形,图10 中采用标幺值的表示方法,电网电压基准690 V,电流基准1 250 A,功率基准1 500 k W。

3 结论

本文重点分析了当今市场上主流的3种机型不同的LVRT技术。其中失速型机组,可通过本文所列的技术方案实现低电压穿越改造技术。全功率型风电机组由于实现了发电机与电网的隔离,相对于双馈型风电机组而言,LVRT实现较为容易。对于电网而言,整个风电场最终并网点电压的稳定是控制的关键,因此关于风场级的LVRT技术仍是今后一段时间关注的重点。

摘要：随着风电并网容量的大幅提高,并网导则要求风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。分析了失速型风电机组、双馈型风电机组和全功率型风电机组在电网电压跌落时的暂态过程,据此设计了不同的硬件电路及软件控制策略,并针对LVRT技术难度较大的失速型机组和双馈型机组完成了实验验证。试验结果表明风电机组具有良好的电网适应性,能够满足并网导则的要求。

智能化风电机组在线监测技术研究 第4篇

关键词：风电机组；智能化；在线监测技术

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0066-02

1 风能机组

风能是一种干净的、可再生的能源，在当前国家大力保护环境、节约能源的背景下，利用风能发电是极为重要且极具有发展潜力的发电方式。然而随着风电机组装机容量及机组单机容量不断增长的同时，又对风电机组的安全、可靠性提出了更高的要求。

据统计，大兆瓦级风力发电机组的故障主要集中在齿轮箱、发电机、叶片、电气系统、偏航系统等关键部件。

这些关键部件一旦出现故障，会造成风电机组停机损失发电量，再加上风电场所处的地理位置比较偏僻，气候条件比较恶劣，而且机组处于高空运行，维修维护成本较高，严重影响风力发电的经济效益。

因此，对于机组的主要部件进行连续监控，第一时间了解机组的健康状态，具有重要的社会经济价值。

本文所阐述的智能化在线监测系统目前在国内3 MW机组上实现批量安装。

据分析，使用在线监测系统，由于齿轮箱故障导致的维修费用相比没有安装在线监测系统，可节省59%的费用。

可见，安装在线监测系统，对于风电行业的经济效益有着显著的影响。

2 智能化风电机组在线监测的技术原理

针对当前控制机组安全运行、降低风电机组的维护成本，提高机组利用率的需求，开发智能化的风电机组在线监测系统，以便更及时、更准确的对风电机组健康状态进行评估，保证机组安全、可靠、经济的运行，同时系统经过长期运行，可以获得机组的状态数据，对机组设计的改进及现场维护有积极的指导意义。

高、低频加速度传感器的参数表，见表1、2。

从表中可以看出，智能化风电机组在线监测器系统的高、低频加速度传感器具有更高的灵敏度，并且，在频响范围上有了较大的改善，在很大程度上提高了传感器的应用效率。

此外，在温度范围上，-50～+120 ℃进一步提高了传感器的应用性。

根据风电机组的机械结构特点，在风电机组的主要传动链部件上安装振动传感器，结合风电机组主要部件的振动特性，定制专门的数据采集策略来实现数据的采集，在研究部件振动机理的理论基础上，采用智能化的数据处理方法来实现部件特征信息的提取，建立起适用于风电机组故障的专家知识库，进而实现系统的自动智能诊断。智能化风电机组在线监测系统中数据采集单元的参数表，见表3。

从表中可以知道，数据采集单元的优越性更加显著，-30～65 ℃的运行环境、-40～70 ℃的储存环境温度，这对于确保数据有效采集是至关重要的。榆次同时，在IP等级和防腐等级方面，为进一步确保数据采集单位的有效工作，防腐登记和IP等级都有了较大的提高，进而体现在线监测技术的优越性。

3 智能化风电机组在线监测的技术要点

相比于其他的在线监测系统，智能化风电机组在线监测的技术要点更加显著、更有助于提高在线监测的有效性。

具体而言，智能化风电机组在线监测的技术要点，集中表现在以下几个方面。

3.1 高可靠性的硬件设计与开发技术

智能化风电机组在线监测所开发的硬件系统，具有稳定好，可靠性高、环境适应性好等特点。同时在数据采集方面，针对传动链不同部件的振动特性，定制适用于该测点的采集策略，通过通讯的方式从风电机组主控系统获取相关参数信息（功率、风速、轴承温度等），实现这些参数信息与振动数据的同步采集。

3.2 风电机组振动故障特征信息的提取方法

风电机组由于其变转速、变载荷的特性，加上其运行过程中会受到变桨、偏航等的影响，使得其振动信号比较复杂。本课题通过分析研究风电机组传动链各部件的振动机理及故障特征，在传统数据处理的基础上，采用智能化的数据处理方法从复杂的信号中提取部件的故障特征特征频率，为建立专家数据库，准确的判断机组的运行情况提供有力的依据。

3.3 故障诊断专家知识库的建立

故障诊断是风电机组在线监测系统的重要部分，故障诊断的准确性直接关系到系统的应用情况。本课题在风电机组主要机械部件振动机理研究的理论基础上，结合长期的振动数据的积累及故障案例的分析总结，建立基于风电机组的故障诊断专家知识库，进而实现系统的自动智能诊断功能。

3.4 准确的报警设置方法

针对不同风电机组在不同工况下的振动特性，建立基于工况的数据存储策略，通过分析各工况下风电机组的振动数据，自动设置报警值，避免发生误报漏报的情况，提高系统报警的准确性，为现场维护提供更为可靠的建议。

3.5 良好的系统集成性

本系统可以兼容油液传感器的数据分析，与振动数据的分析互相支撑、互相补充；同时系统软件可以与风场SCADA系统兼容，即在SCADA界面上可以实时显示风电机组主要部件的运行状态，以便于风场管理人员对整个风电机组的管理与控制。

4 智能化风电机组在线监测的技术价值

在实际中，在线监测系统已作为3 MW机组的标准配置，实现批量化应用。如西班牙Laloma风电场、南非Metro Wind风电场、上海东海大桥风电场、江苏东风电场等。系统运行稳定，能实现对风电机组主要部件进行实时监测，对机组的健康状况做出准确的判断与评估的功能，为现场维护提供了指导性的建议。

未来该系统也会成5 MW、6 MW以及更大机型上作为标准配置。

国家《风力发电机组状态监测导则》中明确规定，对于2 MW及以上风力发电机组，必须安装在线监测系统。可见，随着风力发电机组装机容量的不断增加，在线监测系统也有着广阔的市场空间。

目前，关于智能化的风电机组在线监测技术，国内外均已开展相关工作。在线监测系统的目的是通过对数据的分析，发现风电机组主要部件运行过程中可能存在的隐患。可见，故障诊断的准确性是评价在线监测系统好坏的主要指标之一。

然而，准确的故障诊断又与所采集数据的准确性、采集策略、对风电机组特性的了解、数据处理方法等环节都有着密切的关系。与其他在线监测系统对比，本文所研究的监测系统，其价值主要体现在以下几方面。

4.1 数据采集策略的多样性

针对风电机组主要部件的振动机理，针对不同 部件不同测点采取不同的采集策略，同时实现机组主控参数信息、振动信息的同时采集，从而获得有效的数据。

4.2 报警值设置的准确性

当前大多在线监测系统报警值的设置基本上基于VDI3834标准，但是由于风电机组有其不同的振动特性，用统一的标准来设定报警值，效果极其不理想。本系统采用基于不同工况的报警值设置方法，使得报警更准确。

4.3 数据处理方法的先进性

目前大部分在线监测系统都采用传统的数据处理方法，本课题在传统数据处理方法的基础上，采用了一些智能化的数据处理方法，为故障诊断提供有力的工具。

4.4 故障诊断的自动化、智能化

目前大部分在线监测系统都是通过人工的分析方法，故障的发展是一个循序渐进的过程，仅通过人工的方法定期分析数据，这样会花费较高的人工和时间成本。智能化风电机组在线监测系统可以对常规的故障实现智能诊断，对于比较复杂的故障，还需要专业的工程师进行分析。

5 智能化风电机组在线监测技术应用的社会效益

随着风电机组装机容量的增加，以及风电机组向大兆瓦级的方向发展，由于风电机组故障停机导致的发电量损失、维护维修成本过高等问题已成为风电行业比较关注的问题。

如陆上一台3 MW机组，塔架高达90 m左右，齿轮箱重量20 t左右，如果齿轮箱发生故障，仅拆装费用可高达100万元以上，如果再加上运输和维修费用，则高达200万元，这相当于风力发电机组生产成本的13%，而且还会导致机组停机数月，影响发电量。海上机组由于拆装的困难，维护需要出动大型轮船，其维护成本至少是陆上的2倍以上。

因此，在风电机组上安装在线监测系统，实时监控风电机组的运行状态，及时发现设备存在的隐患，采取有效措施避免重大事故的发生，同时可将当前风电场定期维护和事后维护的模式改为预测维护模式，可以有效的降低运行维护成本。

6 结 语

总而言之，风能作为一种可再生清洁能源，近年来得到了快速发展，成为电力行业发展的重要部分。风电机组的安全稳定运行，是确保风能有效利用的重要前提，如何构建智能化的在线监测系统，是确保风电机安全稳定运行的重要工作。

本文通过智能化在线监测技术的研究，并建立智能化风电机组在线监测系统，在很大程度上优化了在线监测技术，对于进一步推动风电机组在线监测技术的发展，起到了重要的作用。

参考文献：

[1] 张洪武.风电机组远程在线状态监测技术[J].风电技术，2008，（10）.

[2] 袁越.海上风电机组状态监控技术研究现状与展望[J].电力系统自动化，2012，（4）.

[3] 刘峰.风电机组塔筒在线监测技术的应用研究[J].风能，2014，（7）.

[4] 姚兴佳.大型风电机组振动分析和在线状态监测技术[J].沈阳工业大学学报，2007，（5）.

[5] 张进.风电机组传动系统可检测性设计研究[D].宜昌：三峡大学，2013.

风电工程总体质量评估报告 第5篇

（监理单位提交）编制内容要求：

工程质量评估报告――监理单位提交给建设单位的，用以证明工程项目已完成施工合同的全部内容，工程质量符合工程技术标准规定，具备竣工验收条件的文件。

工程总体质量评估报告（监理单位提交）应符合监理规范的要求。在监理规范（GB50319-2000）第5.7.2条,仅要求“工程质量评估报告应经总监理工程师和监理单位技术负责人审核签字”,而对质量评估报告的内容未作规定,现参照有关的资料,结合电力工程特点,提出如下意见,供参考:

1、工程项目建设概况;

2、质量检查验收及评估的依据;

3、质量控制点(W,H,S)设置情况;

4、质量监理情况及有关工作统计;

5、质量管理体系建立与运行情况;工程质量目标及实现情况;

6、工程建设标准强制性条文的执行情况及评估;

7、绿色施工、节能减排的执行情况及评估;

8、各专业工程质量验收及评定情况统计;

9、各专业工程质量通病防治情况及评估;

10、对观感质量及质量控制资料核查情况及评价;

11、施工过程中出现的质量问题(事故)及处理情况;

12、工程质量总体评价意见与预验收结论(含结构质量,功能质量及对施工单位的评价)；

风电机组振动监2 第6篇

（三）第三章机组振动的监测方法

3.1 振动监测方式

根据监测对象的不同，风电机组状态监测主要包括振动监测、油液检测、温度监测、噪声监测等，如表 3-1对于给定的故障模式，采用振动监测方法能够诊断的故障种类最为全面，为了对齿轮箱故障更加准确地定位，可以采取振动监测与油液检测相结合的方法。

表3-1不同监测方法诊断分析故障模式统计

按振动信号采集方式区分，振动监测分为离线式检测和在线式监测两种，在诊断分析原理上二者是一致的，但两种方式又有着各自的特点，现场可以结合自身情况对这两种方式进行选择。如表3-

2表3-2离线式检测和在线式监测方式对比

3.2 振动分析流程

振动数据分析处理流程如图3-1所示

图3-1振动分析数据处理流程图

3.3 设备参数信息收集

尽管振动分析是风电场风电机组运行状态有效评估的有力工具，然而在风电机组机械传动部分关键参数信息（如轴承型号和生产厂家、联轴器类型、齿轮箱传动结构、齿轮齿数等）和转速未知的情况下，会大大削弱振动分析的能力

在准确对风电场机组运行状态进行评估之前，机组设备参数信息的收集是必要的而且是关键的。

结语

基于运行工况分类的趋势分析方法可以有效解决风电场变工况下的振动信号报警标准难以划定的问题，目前运行工况的分类是基于两个运行参数进行划分，为进一步提高工况分类的精确性，可以考虑基于多参数的运行工况分类方法。

无论是离线式检测还是在线式监测，基于振动分析的机理都能在机组部件损坏之前对机组运行状态进行评估，对现场机组维护和管理有着很大的指导意义。

参考文献

王之先王志新.《大型风力发电机组状态监测与控制技术研究》 乔文生陈新辉《风力发电机组状态监测与诊断》

王哲《关于风力发电机组状态监测的思考》

宋扬《基于神经网络的导弹故障诊断专家系统研究与设计》 关伟卢岩《国内外风力发电概况及发展方向》

施鹏飞《从世界发展趋势展望我国风力发电前景》

刘宝兰文华里《世界风力发电现状与前景》

田德《国内外风力发电技术的现状与发展趋势》

张国伟龚光彩吴治《风能利用的现状及展望》

风电机组总体技术设计 第7篇

按照公司制定的检修规程的计划要求，某某风机检修班于2015年9月28日-10月18日进行某某风电场2015一期风机半年检修工作。这是某某风机检修班第四年独立检修一期S48/750风机。检修班组在检修之前，首先将安全作业做为头等大事来抓，坚持“安全第一，预防为主”的原则，深入开展安全教育学习，保障人身和设备的绝对安全。并认真学习检修方案中的安全组织技术措施，实行小组分工，将各项工作落实到人，实行责任制，建立分工明细表，细化检修的各项环节。还根据本年及往年的风机运行状态和检修实际情况，对风力机组进行综合评估，确定检修的增加项目，检修前夕检修班组密集召开会议，商讨检修最优方案，根据风机现阶段存在的缺陷，着重解决风力发电机组最实际问题，消除隐患，预防设备事故发生。在公司各级领导和风电场关怀及风机检修班成员共同的努力和运行班组的支持下，本着保证质量完成既定任务，消除设备缺陷、使风机能够安全高效运行为目的，顺利的完成了一期66台风机20155半检修工作。检修工作中，检修班检修登高432余人次，处理故障登高20余人次，检修66台风机，未发生一起安全事故，并且保质保量的完成了检修计划。机组在例行检修后运行正常，机组故障率显著下降，风机一直处于高利用率水平。风机经检修后运行良好，故障明显下降，有效的提高了风机的可利用率，现将本次工作情况做以下总结。

一、风机半年检的主要工作

在半年检修工作中，严格按照某某风电场S48/750风机安全规程及风机检修规程执行，参考金风科技有限公司风机技术部门提供的半年检修清单的要求，根据现场风机实际情况作出部分调整，得出符

合我风电场风机检修清单的要求，半年检修主要工作是对风机进行保养润滑，检查风机的缺陷并进行修正、消缺，并对风机进行预防性的检查。按规定对每台风机分别对主轴、发电机、偏航轴承、偏航齿轮加注油脂；高速闸片磨损检查，发现闸片磨损超差的进行更换；对偏航电缆检查，解缆调整；检查防雷接地装置，更换碳刷、卡簧；出机舱检查轮毂、叶片，并补漆；检查液压系统，渗漏情况，并根据班组要求对部分风机做了对中工作；齿轮箱外观检查渗漏情况；机舱清洁；塔筒内的电缆夹板检查紧固；爬梯安全装置检查紧固；加装一二平台插座；检查风向标S极是否正对机头。风速仪风向标有无松动；偏航系统检查、偏航电机有异常声响进行调整，偏航刹车盘清理；偏航刹车片挡块固定螺栓有无松动，电容柜检查等工作。通过这次半年检修，风机的故障明显下降，提高了风机的可利用率。

在这次检修中也发现了一些以前从未遇见到的问题，大家能够积极的思考，想办法进行处理和修复。例如：313风机的偏航计数器故障，大家通过参阅维护手册学习和以往典型故障的分析，现场拍照记录接线方式等方法第一次自行完成了32芯线的备用线倒换工作；在对514风机的偏航系统检查中发现了偏航小齿轮断齿的故障，大家集思共想共同确定拆卸、更换安装方案，使用自制的工装，克服了在狭小空间内更换大体积、大重量零件的困难，安全顺利把偏航小齿轮进行了更换，恢复了风机正常运行。

二、风机检修班组人员得到锻炼

全体检修人员能吃苦耐劳，不怕脏、不怕累，服从安排，做好本职工作，员工们能够起到积极的带头作用，每位员工都有对工作的积极态度如许育同志在参加风电场组织的篮球比赛时把脚扭伤了，他只休息4天就主动提出继续参加检修工作，班组领导能够主动克服一些自身的困难，执行工作安排放弃休假，带领班组员工努力把工作做好。每位小组成员都能够积极主动的工作、学习，及时对每台风机的缺陷

和消耗的物资进行记录。特别是一些脏活、累活都抢着干。检修人员每天在做半年检的同时，对风机出现的故障及时地进行处理，有时连续工作十余小时，在近21天内每人每天平均攀爬风机3到4次，付出相当大的体力，做了大量的工作，完成了机组的检修任务，同时在半年检修过程中也提高了发现故障和处理故障的能力，整个团队都得到了锻炼和提高。

总结：风机检修班连续四年独立完成风机检修工作，通过历次检修积累的经验和不足，虽然检修班整体技术力量同去年相比已经有了不小提高，目前班组仍处于学习型的班组，班组计划性的开展学习工作，通过组织学习提高班组整体技术力量，培养班组成员善于发现问题并能解决的能力。检修工作中还有一些暂时不能完成的工作，为此检修班会查阅资料，咨询风机厂家得出具体的行之有效的解决方案，风机检修工作虽然很辛苦，时有挑战恶劣的气候和个人的意志，检修班成员会克服困难保证机组正常运行，时时待命，力争每一度电，并为下一年的检修工作时刻准备。

某某风电场检修班

谈风电机组基础设计与构造要求 第8篇

1 设计资料

1.1 厂商提供的风电设备资料

1) 风电设备的型号、规格、功率、转速及轮毂高度等的图纸, 包括风电设备底部形状、高程、大小及埋设螺栓的位置和螺栓大小。

2) 厂商提供的风电设备荷载工况及设备重量等。

3) 与设备有关的基础环预埋, 孔洞的位置及大小。厂商对风电机组设备基础的其他相关要求。

1.2 工程地质资料

1) 风电机组所在位置地基压缩层厚度内的土壤类别、土壤的物理性质指标及地下水的变化对基础的侵蚀影响, 场地的稳定性以及场址的工程地质评价等。2) 地基土动态性质, 包括土壤的动态剪力模数 (G) 、剪力波速 (Vs) 及动态波生比 (υ) 等。3) 地基土或者基桩承载力。

2 风电机组基础底面尺寸的初步确定

风电机组基础底面尺寸应根据所收集的设备资料和地质情况确定。设计时要注意静力分析、构造规定以及满足有关部门的检查校核。

风电机组基础底面尺寸在初步确定时可以参照以下几点:

1) 基础板应维持相当的刚度。一般来说, 根据FD 003—2007风电机组地基基础设计规定 (试行) 之规定, 对于扩展基础、桩基础承台及岩石锚杆基础的底面宽度或者直径宜根据轮毂的高度确定, 控制在其高度的1/5~1/3, 基础高度宜控制在轮毂高度的1/30~1/20, 基础边缘高度宜为底面宽度或者直径的1/20~1/15, 且应不小于1 m。2) 基础底部应搁置在具有相当承载力的地基上, 如地基承载力不满足设计要求, 可以根据情况对基础进行优化或采取其他措施进行地基处理。3) 通过以上方法初步确定基础底面尺寸以后, 在地基受力层范围内存在软弱下卧层时, 注意对软弱下卧层地基承载力的验算。

3 基础设计与构造

3.1 基础形式选择

当前风电机组基础常用的基础形式有扩展基础、桩基础和岩石锚杆基础。基础形式的选择也是基础设计的重要内容, 具体采用哪种基础形式应根据场址地基条件和风电机组的上部结构对基础的要求确定。有时还应进行试算和技术经济比较, 来确定适用的基础形式。基础形式的选择较大程度上决定了基础的造价, 因此应综合考虑。

3.2 基础设计

1) 风电机组地基基础设计应进行的计算和验算有:a.拟定基础尺寸, 根据荷载情况计算判断基础尺寸拟定的合理性;b.计算基底反力, 复核地基承载力;c.在地基受力层范围内有软弱下卧层时, 要验算软弱下卧层的承载力;d.复核基础的沉降和倾斜变形;e.对基础进行抗滑稳定和抗倾覆稳定计算;f.对基础的内力、配筋计算;g.对基础进行抗冲切、疲劳强度和裂缝宽度等的验算。对于承载力、变形和稳定性的要求, 应严格按照FD 003—2007风电机组地基基础设计规定 (试行) 之规定。2) 基础静力计算。基础设计中应首先确定极端荷载工况和正常运行荷载工况下风电机组荷载和最不利组合。由于风电机组的主要荷载风荷载的随机性较大, 在计算地基承载力和稳定性时, 上部结构传至塔筒底部与基础环交界处的荷载, 应该采用经荷载修正安全系数 (K0) 修正后的荷载修正标准值, 这里的K0取1.35。往往极端工况在基础设计中起控制作用, 计算中所涉及的基础倾斜度和基底脱离地基土的指标是控制基础安全的关键, 计算中应加以注意。3) 疲劳强度。对于扩展基础和桩基承台进行疲劳强度验算, 均须满足相关规范的要求。基础疲劳强度不是基础设计的控制因素, 往往在基础设计时忽略掉此项, 对于设计整体而言就不完整。

3.3 基础构造

风电机组基础设计除了满足设计计算要求外, 还要满足构造要求。1) 混凝土强度要求。基础应采用钢筋混凝土, 混凝土的强度等级不宜低于C25, 垫层混凝土强度等级不应低于C15。有抗冻要求的混凝土, 抗冻等级应按照相关规范标准的规定确定。基础设计时还要考虑地下水、环境水、基础周围土壤对基础的腐蚀性, 采取相应的防腐措施。2) 确保基础完整性。所有构件必须构筑于同一基础板上, 基础混凝土应一次浇筑完成。对可能存在的施工缝应采取凿毛、高压冲洗、铺浆和采取设插筋等措施进行处理。施工缝的位置及施工方式应根据设计图纸说明, 不可随意设置施工缝。3) 足够均匀之配筋量。基础板所有平面必须配置钢筋, 基础底板顶面钢筋的计算应符合GB 50010的规定。基础底板单侧钢筋的最小配筋率不应小于0.20%, 且底板每米内的钢筋截面面积不得少于2 500 mm2。若基础厚度大于2 000 mm, 宜在基础底板中间部位配置与板面平行的双向钢筋网。4) 回填及夯实。对于扩展基础、桩基础承台和岩石锚杆基础周围及上部的回填土, 应满足上覆土设计密度的要求。故基础施工应特别注意基础开挖及回填工作, 设计时应对于回填材料及夯实度予以特别要求。5) 对可能受洪 (潮) 水影响的地基基础, 在基础环与台柱混凝土间应设置止水结构。基础底板中的预埋管道应采取防水和止水措施。在基础周边一定范围内应采取可靠的防冲刷等保护措施。

4 结语

风电机组基础的设计是工程中一项比较复杂的课题, 其基础设计涵盖了岩土工程和结构工程等专业领域, 设计时要注意综合不同专业的标准和规范。结构设计人员要认真收集相关资料, 综合考虑各个环节, 严格按照相关标准规范及厂商要求, 以达到设计出经济、合理、安全稳妥的风电机组基础。

参考文献

[1]FD 003—2007, 风电机组地基基础设计规定 (试行) [S].

[2]JGJ 79—2002, 建筑地基处理技术规范[S].

[3]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].