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大型涡轮风力发电机变速箱维修的前瞻性
作者:Reg Tucker    来源:Renewable Energy
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随着大型涡轮风力发电机的发展趋势以及海上风力发电场的不断扩展,带来了一定的发电机维护挑战。尽管如此,变速箱制造商和维护服务公司正在进行一些调整以满足这些需求。

对于涡轮风力发电机制造商来说,仅仅提供优质的风力发电机变速箱已经不再能够满足市场的需求了。现在还必须更加注重“服务”的方面—这意味着制造商和变速箱维修服务供应商正在以更加积极的措施以满足他们的客户在发电机维护方面的需求。这些服务的范围从对涡轮风力发电系统进行实时的“监测”以在涡轮风力发电机可能发生故障之前预测何时需要进行维修,并建立定期的维护计划以避免代价高昂的停机时间以及灾难性故障。

这一策略对于海上风力发电场来说正变得越来越重要,运营商们都在传递一些诸如需要等待几个月的时间才能得到需要更换的零件这样的传言。为了解决这个问题,变速箱维修公司正在努力提高他们的服务质量。“我们开始添加一些新的设备,如状态监控和振动分析,这使得我们能够远程监控客户的设备。”英国的采埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)的业务经理Dave Morgan先生说,“这对于海上的安装项目来说是非常关键的,在那里如果变速箱发生了故障你可能需要等待几个月的时间才能修复。”

远程状态监测系统使得服务公司能够跟踪一些关键传动装置的状态,测量如风速、轴速度、轴承温度、电源输出等一些关键性的参数。一些先进的监控系统甚至具有检测齿轮裂缝的能力!

“随着我们具有了监测涡轮风力发电机状态的能力,我们能够进行何时需要更换变速箱的预测。并且我们正在与我们的客户进行合作来制定完整的维护计划以找出更换变速箱的最佳时间,”Morgan先生解释说。例如,一般的海上风力发电场可能有约30台涡轮风力发电机,采埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)可能会建议每年对5-6台涡轮风力发电机进行主动检修。“这种做法相比在涡轮风力发电机发生故障后,再订购部件并安排到风力发电场进行安装的传统做法能够节省大量的成本支出。”

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在像英国这样大多是海上风电场的市场中,这一操作模式是非常具有挑战性的。不仅仅由于海上风力发电场的不断发展,而且,正如Morgan先生指出,出现了一种通过提高涡轮和转子直径的大小以增加整体收益率的趋势。(因此,使用6MW和8MW的涡轮风力发电机较为流行。)Morgan先生同时也看到了在市场中突然出现了很多“漂浮”的系统,它们也具有自己独特的维护挑战。

“我们正在深入海上风力发电场的领域,虽然这不是一件容易的事情,”Morgan先生解释说。“虽然它们是按照长期使用的标准来进行设计和建造的,但是我们还是在做一些如更换位于发电塔较高部位的变速箱零件的事情,并且努力节省时间和成本。同时我们也按年度进行内窥镜检查。”

检修的过程

当采埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)接收到一个变速箱进行检修时,将会对其外部情况和辅助设备的状态进行检查,并记录结果。在拆卸时,需要对每个内部部件的情况进行检查并记录。发生故障的模式和原因也都被记录在案,这样做将有助于减少重复或过早发生损坏的风险。然后将生成一个变速箱的状况报告,并与客户进行讨论以开展进一步的工作。

同时鼓励客户在检修过程中的任何时候进行检查,采埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)表示。

在检修的过程中,轴承和密封件经常使用原始配件进行更换。英国埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)的技术人员将会对齿轮、轴和孔等进行测量,以预先设定标准,来评估这些组件是否在误差范围之内,并可以安全地重复使用,还是需要进行特别的翻新处理或者需要全部进行更换。在误差范围内的齿轮,可以采用最新的数控技术和机械重新进行打磨,而孔和轴等可以返回到原始生产设备中,采用符合行业标准的恢复技术进行恢复。

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另外,如果齿轮和轴等部件被认为超出了其安全恢复的使用极限,那么它们将使用符合涡轮风力发电机行业严格指导方针的原始设备标准组件来进行更换。在有些情况下,有些部件已经不再使用或者很难获取,英国采埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)的专业供应商将能够采用逆向工程对其进行加工,并使其符合营运的标准。

根据Morgan先生的介绍,变速箱维护和修理的适用范围可以包括的项目有刹车、润滑和冷却系统、转矩臂和转子轴的维修。变速箱可以包含所有必须的辅助设备被全部运回进行维修,他将这一过程称为“即插即用”,这样能够减少现场重新安装所产生的停机时间。配套的维护项目还包括进行检查、检修或更换,从而确保涡轮风力发电机能够长期、可靠地运作。

Morgan先生还强调,每一台涡轮风力发电机变速箱的检修都在英国采埃孚服务公司位于英格兰中部诺丁汉的工厂进行,在交付给客户之前发电机将经历一系列严格的测试过程。在这里,一台专用的检验设备将对产能高达2MW的涡轮风力发电机变速箱进行油溢流、变速箱温度、齿面接触模式、噪音和振动等方面的分析。它的工作原理:这台检验设备将一个电流负载通过变速箱,输出马达会记录下电流的消耗、温度、振动和扭矩的数据并显示在检验设备的人机互动界面(HMI)面板上。使用热成像能够确保变速箱不存在任何的局部热点,还有一个滤油单元负责检查正确的油溢流,并将油过滤成五微米的微粒,以保证变速箱不会含有任何的污染物微粒。

而像采埃孚风力服务有限公司(ZF Wind Services)这样的维修专家,将更加重视主动维护的时间表(非常重视预防),他们也了解到涡轮风力发电机的平均寿命都在上升:650千瓦时的发电机平均寿命为10年;1.3兆瓦的发电机平均寿命为12-14年;然后2MW 的发电机平均寿命为15年,Morgan先生说。“所有的这些发电机在它们的生命周期中将至少需要一次大型的检修。”

作者简介:Reg Tucker先生是《可再生能源聚焦》的美国编辑。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/23/2014)
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