风电机组智能巡检技术研发和应用

为什么风电行业要推进数字电厂的建设？第一，目前整个风电行业追求度电成本越来越严重，发电的压力越来越大。我们集团有很多系统是相对独立，系统的独立性给生产人员带来了很多负担，没有解决我们根本的痛点，而且带来了很多负担。第三，目前整个风电行业的重大事故防不胜防，机组着火等等，这都是一些重大事件。因此，风电推行数字化，我认为是非常有必要的。新能源迫切的需要智能化电厂整个技术的推进。

——内蒙古华电蒙东能源有限公司生产技术部副主任李清东

为快速适应新形势下发展要求，精准把握行业发展趋势，引领行业方向，促进新技术、新成果和新产品在智慧电厂领域的转化应用，华北电力大学技术转移转化中心与上海电力大学技术转移中心、中国华电集团有限公司生产技术部、中关村华电能源电力产业联盟等单位于2020年9月27-28日在上海联合举办“2020年智慧电厂论坛（第一期）”。北极星电力网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

内蒙古华电蒙东能源有限公司生产技术部副主任李清东在分论坛1——智能巡检+安全专场作题为《风电机组智能巡检技术研发和应用》的演讲。

以下为发言实录：

我们华电集团智慧电厂，我们叫数字电厂，风电我们集团就两家，一个是我们内蒙古蒙东能源有限公司，另外一家试点单位就是我们宁夏新能源公司，他做的智能诊断和智能检修。

我们这个项目投资是778万做的风电机组的智能巡检，我从以下六方面跟各位领导做汇报。

第一，为什么要建设数字电厂，实施背景，第二是数字电厂要建成什么样的，第三整个集团数字电厂的建设内容，第四就是我们做的模块，风电机组智能巡检是如何建设的，第五方面就是智能巡检平台的界面展示，第六方面就是智能巡检的经济和社会效益。

整个集团数字电厂的统一设计单位就是华电电力科学研究院，白博士把我们华电集团数字电厂的架构讲得很清楚，实施单位是国电南京自动化股份有限公司实施的，试点单位放在内蒙古华电蒙东能源有限公司。

我想说一下为什么风电行业要推进数字化电厂的建设？本来这次我们是来取经来着，看看有没有好的成熟的技术直接应用在风电机组的巡检上，结果我看到还是没有真正拿过来就能用的技术。

目前整个风电行业追求度电成本越来越严重，相当于十年的机组，现在整个从集团，从上到下，要求当新机组用，现在我们的可利用率要求是98%以上，每台机组一般停机72时，马上跟区域公司当面汇报，很严肃，现在我们这块发电的压力越来越大，度电成本怎么样最小的成本带来最大的效益，就逼迫着发电企业要转型，就是怎么样优化管理，怎么样把设备治理的更好，发电能力更高。

第二，我们集团有很多系统是相对独立，有远程诊断，有技术监督，有技术监测等等这些系统，这些系统都是独立的，都是每一家厂家单独独立完成，没有实现一个综合的统一的应用。最终来讲是服务于整个机组的每一条线形成一个面，系统的独立性给生产人员带来了很多负担，没有解决我们根本的痛点，而且带来了很多负担。

第三，目前整个风电行业的重大事故防不胜防，机组着火等等，这都是一些重大事件，领导不得不重视设备的管理。

风电推行数字化，我认为是非常有必要的，我认为中心思想是什么呢？数字电厂就是让管理智慧化，让设备智能化，最后让人员自动化，人肯定越来越懒的，包括你做生产管理，我以我们内蒙区域为例，我们内蒙区域横跨2500多公里，整个内蒙区域装机287万，22个风电厂，12个风站占，1900多台机组，火电厂是一群人对一个机组，风电的人越来越少，少部分人照顾多台机组，大脑不够用，无法监测到每一台机组，管理不到位就会发生重大事故。我们这次智能巡检项目的立项，也是这个思路，第一方面预防重大事故，第二是实现机组的正常维保和巡视检查。

风电还有一个特点，我总结三多三少，风场多、风机多、故障多，从事风电的人员人员少，经验少，盈利少。

以上几方面，新能源迫切的需要智能化电厂整个技术的推进，下面把我们集团的数字电厂介绍一下，目前我们华电集控病态和诊断平台覆盖17个区域，今年整个集团又在推行数字电厂，目的是整合各个子平台，整合成一个平台，就是数字化电厂建设平台，目的让各个系统的数据实现统一一个数据编码，统一的数据应用。

第二大部分就是数字电厂建设目标，我认为主要三方面，第一方面是实现管理的智慧化，主要是针对管理层的需要，1900多台机组，任何人的记忆力都无法掌握，每天有几台故障，每台故障什么问题，大脑不够用的，第一个就是解决生产管理痛点，就是让这些系统给领导展现出一个结果，目的是降低发电成本，提高上网电量。

二是设备的智能化，风机自我感知、自我保护，预防风电机组重大事故。预防设备的重大事故，目前整个风电行业智能巡检，风电机组的巡检，按照行业规程，有的项目是三个月，有的项目是一个月，风电机组也是一个发电设备，到底多长时间合适？周期长短这个怎么确定？我认为有的项目应该是实时监测的，有的项目可以一年进行一次巡视检查。有的关键的部件如果没有实现实时的监测，很快就会造成事故。

三是解放现场人员检修的双手，目前来讲现场配置人员越来越少，没有人巡检，只能结合设备的故障情况去巡检，怎么用智能化的手段来解决现场人员劳动强度问题。我从事智慧电厂的建设有两年的时间，目前行业内智能巡检有两条路，一条路是管理层倒逼着现场检修人员做一些事情，如果不做，你不拿这个设备，到这个风机上某一个部位去扫这个码，就证明你没有干这个工作，这是倒逼式的。我们智能巡检的思路目的就是解放现场人的双手，解放人，解放劳动力，否则智能电厂建设毫无意义了。当时我们整个设计目标就是通过基础数据的分析，我们要解决70%的巡检项目，另外20%通过现代化的手段，把人工的巡检量控制到10%以内，不可能不用人，风电机组从上到下有很多设备。火电厂也分为几米几米的，不一样，每一层，每一个设备多装一个摄像头也不现实，将来维护摄像头都维护不过来。

数字电厂的内涵我认为这个面太大了，我们就做了一个智能巡检，所有的工作都可以和数字电厂相关，我不再详述。

再就是设备的智能化，如果设备发生故障了，要自动发送给维修人员，我们也做了风机尝试，我们在会议室里面开会热了，原来开一个窗户，现在我再开一个窗户，让整个房间形成一个对流，实现一个自的降温。我们这套技术目前在这个行业内也实现一个批量应用，而且是非能动的，也不用电，纯是完全符合风特性的技术，我只是举了一个例子，但是风电机组上我阐述一个什么观点呢？我们的设备要自我保护，自我调解，这是我们数字电厂终极的目标。

数字电厂的架构白博士讲得很清晰了，我就不说了。

下面我讲一下智能巡检，就是风电机组怎么实现智能巡检的。

第一，基于目前这些运行的数据，包括这些诊断数据，现有我们叫两个平台，基于两个平台数据基础上开展的一个类似于大数据分析，像风电机组按照行业标准有15个巡检部位，包括基础、塔架、电器柜、偏航系统、叶片与变桨系统、轮毂、主轴、齿轮箱、联轴器、制动器、发电机、液压系统、外观检查、水冷系统、避雷接地系统。我们做了七个模型，这7个模型要解决风电机组70%的巡检的工作任务，包括发电机系统、叶片、变桨系统、偏航、变流系统、冷却系统、主控系统，这七个模型就解决风电机组15大里面的70%的任务。

另外20%就是增加了一些辅助的先进的设备，这些设备有哪些呢？视频、红外成像、塔筒监测等一些先进的手段，也在我们本期建设项目里面。另外一部分就是手持终端人工辅助，这部分是控制在10%以内。

这就是红外成像监控技术，在行业内都比较成熟的技术，我就不再赘述了。

声音监测这套系统，如果在座有成熟的技术，可以联系我们，我们也在寻找可以成熟落地的供应商，我们的需求是什么呢？风级里面的变桨螺栓发生断裂了，因为一直在运行，目前这个风机报不了故障，这个螺旋把里面的线砸断了，才能发现这个螺栓断了。我们想达到一个简单的目的，比如说螺旋断了，这个异常声响非常大，能够监测出来，就相当于高级工程师在远方听设备，把这个故障发给值班人员，目的就达到了。

另外就是无人机巡检，因为本次智能巡检项目主要分为风电机组，就是风机的巡检，还有机电线路的巡检，我们就全委托给无人机做这个工作，目前我们无人机和东风电厂一个设计思路，无人机加机库，一键无人机起飞，一键无人机回来，人都不用动，换摄像头都不用管。

还有叶片在线监测系统，主要是监测叶片到塔筒之间的距离，如果说里面的骨架和潜在的因素变形不当就直接进行报警。

还有塔筒晃动，另外一部分就是手持终端，就是人必须拿着手持终端每年两次，有些机组必须人去，目前现代化手段实现不了，机器人也实现不了。

我们整个智能巡检工程还有一部分，因为要想实现风机和远方的实时互动，包括数据的传输，包括远方人员和就地人员的互动，比如说一早风机某一个二维码，就知道这个机组要做哪些工作，或者现场遇到那些检修故障，我是一个新维修员，我经验不是很足，我可以通过无线网进行远程协调，包括视频、声音，我们是自己搭建了一套无线网络覆盖网，走的都是内网。

这个是我们智能巡检初步的设计界面，现在正在研发，团队正在做这个工作，这也是我们的要求思路，整个大界面就是区域地展示，上面有一些关键的KPI指标，包括全场的风机完成度都在上面，包括缺陷统计。

我们智能巡检平台设计界面整个的思路就类似剥洋葱，先剥一层，再剥一层，目的就是领导和上面看得是一个结果，再想详细看，看到哪一个风厂，再详细就看到某一台风机，再详细可以看到某一个部位，再详细看到某一个设备，这是整个设计思路。

下面是巡检界面的闭环，怎么实现现场人员拿着手持终端和我后台数据平台的交互，包括现场发现问题和缺陷了，怎么形成一个闭环管理，整个是一个工作流程。

数字电厂我认为建设最终的社会效益和经济效益，第一点就是与国家战略同步，目前来讲五大集团都在做智能电厂，只不过名称不一样，而且这次会我也深刻的感受到，我们也是讨技术了，讨成熟的技术。第二就是新能源迫切需求，我认为火电这块，这块非常成熟了，风电才刚刚起步，风电这块说简单也简单，你只要把一台搞明白了，基本上都搞明白了，共性基本上一。第三就是解决人的问题，我们集团最根源的目的就是我们人少，人员一再的压减，工作量越来越多，倒逼着你用现代化的手段转型。

以上就是我对我们智能巡检项目的汇报，有些不足的地方，请各位专家多多指正，我这里有电话，希望专家有成熟的技术联系我们，我们互相实现融合，谢谢各位！

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