金风慧能钱毅泽：老旧机组核心部件“养生之道”

2021年10月17日-20日，2021北京国际风能大会暨展览会（CWP 2021）在北京新国展隆重召开。本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题，历时四天，包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。

在20日上午召开的风电机组优化升级专题论坛上，北京金风慧能技术有限公司售前解决方案总监钱毅泽发表了《老旧机组核心部件“养生之道”》的主题发言。

以下为发言全文：

钱毅泽：各位行业同仁大家上午好，我是来自金风慧能的钱毅泽，本次由我跟大家分享关于老旧机组核心部件的“养生之道”，一提到养生大家会想到一个俗语，人到中年不由己，保温杯里泡枸杞。虽然说这是一句俗语，但是可以看到养生对中年人的重要性，所以反观到风电机组上，目前有很多机组已经步入老龄化的情况。这是我们统计运行10年以上的机组，在2021年的时候整个装机可以达到了将近4.2万，其中70%都是兆瓦级机组。随着这个数据的推演，达到运行10年以上的机组每年以20%的基数往上增长，每年将近有1万台次机组进入中年期，步入老龄化这个阶段。

面对这么多中年期的机组进入老龄化，我们如何开启“养生之道”呢？主要是以三个方面，第一个祛体之诟病，主要是通过日常的维护去防患于未然，对机组运行进行全面检测，包括部件的各个状态进行异常的判断。第二个阶段固体之根本，去保证设备安装质量的高效性、工艺的要求，可以保证机组的可靠性。第三个就是强体之机能，要保证整个机组能够顺利的完成它的使命任务，所以就需要把这个机组根本性的问题进行彻底的改造，同时是为了改造它整体性能的提升，让设备出现故障的几率无限降低，这样才能迈向机组无故障的状态，以后无故障也是今年热门的话题。我们本次跟大家分享的是强体之机能的一些措施。

如果说10年前风电设备，重点是放在满足机组稳定性的条件下尽可能降低成本，那么10年后关注的重点是在机组的发电能力、以及产品的寿命、成本收益做一个综合性的平衡，反馈到机组就是关于机组的安全性问题、高效性以及整个投资收益率的收益性的问题。我们回溯一下客户目前对老旧机组的痛点，第一个机组设备不满发，很多时候降容运行的状态，同时会产生部分备件失效率高达15%的情况。第二个痛点电控部件运行时间较长，大量备件失效换新，生产成本增加20%。第三个风电场大部件失效概率比较高，给机组的安全性、生产成本带来了巨大的增加，同时还带来了整个发电量的损失，环比上升30%。

面对这么多痛点问题，要采取什么措施去强体之机能？下面主要介绍几个方面。第一个关于机组的活动关节的部分，也是机组的轴承，机组轴承的安全性、可靠性是基于安全性运行的可靠性保障。关于机组的运行，主轴、变桨、偏桨轴承，运行长时间之后会发现轴承漏油、发黑、板结的电化，严重导致变桨轴承卡死，还有主轴过温造成机组有失火的隐患。从专业的网站获取到轴承常见失效类型有四类，第一个装备不当、润滑不当、密封不当、疲劳损伤，可以看到具有可控因素的润滑不当与密封不当占比整个轴承失效的50%，这也是导致整个润滑油脂污染层的主要原因。图中是轴承寿命系数以及轴承污染系数的曲线，可以看到在轴承污染系数比较低的切断下，使用寿命会衰减的很快，所以说我们在日常维护中如果保证整个轴承的污染等级在轻度以上，轴承使用寿命会大幅增加，但是现场实际情况润滑油脂性能是大幅衰减的，也是造成轴承失效主要的因素。行业老专家跟我们说轴承寿命主要依托的是三分靠质量，七分靠保养，所以突出了整个轴承保养的重要性。

通过轴承保养以及治理整体性的措施，可以将轴承的剩余使用寿命增加80%。对于轴承的治理、保养，主要是通过对原有旧机组的油脂进行清理清洁，加装新油脂，最后达到充分润滑的目的。在轴承解决方案过程中关注的三个点，第一轴承的密封性。第二保证清洗的有效性，现场轴承很多油脂是硬化，而且是长时间运行的，溶解的难度比较大。第三个是腐蚀性，因为轴承是高精密的设备，它的滚动体需要有很高的要求，所以说我们清洗不能对轴承有损伤。基于此我们自主研发了3+2清洗的方式，就是需要进行三重的清洗，包括有机冲洗、水基清洗、清水冲洗，保证整个废旧油脂清洗有效性。第二个是两步清洁，包括高速气体的清洁、切水剂的清洁，保证清洗之后内部表面清洁程度达到很高的标准。依托3+2清洗方式可以实现废旧油脂95%以上油脂的清除，同时开发这样的设备也是具有数字化、可量化，在清洗过也是可以看到排除油脂的质量、数量。

我们再了解一下机组主要的心脏变流器的情况，其实变流器随着运行时间比较长，可靠性下降比较严重，包括故障频法、过温导致运行，同时整个变流故障占整个机组36%，所以备件率失效成本也是占整个备件成本的70%的份额，所以特别影响整个风电场的度电成本。

目前一些治理方式主要通过常规的清灰，对工艺的检测提升变流器的稳定性，现在这种情况已经不能保证变流器稳定运行，所以我们通过升级优化结合整个性能的提升，提升之后变流器故障频次可以下降75%-80%。同时结合变流器的冷却系统优化，软件系统升级，控制器EMC的优化以及整个模块替代，增强模块的容错机制，IGBT误报率降低80%。同时可以把运维成本下降15%的空间，可以实现发电量损失占全场1.5%的比例，这也是变相能效提升的一种方式。

变流器还有另一个顽疾，水冷变流器有一个水冷故障。虽然是小故障，但是影响的效果还是比较大，一般都是出现在温度变化比较大的情况。

下面说一下关于“养生之道”的升华篇，对于整个器件的再制造过程，很多备件由稳定期已经向末期进行过渡，整个可靠性急剧下降。所以说常规的检修、维修的方式已经无法达到性能的提高，就需要根据整个机组全生命周期的特性去定制运维的方式，比如在5年关注日常维护和标准化维修。第二个五年注重标准化检修和深度治理，保证机组运行的稳定性。第三个阶段建议采用治理的标准以及再制造的方式，它所带来的价值可以把系统核心的部件通过预防治理、立旧置换再制造，进一步降低整个风电场的运维成本，再制造的备件不是维修的备件，是借用原备件有效的残值，通过新的技术、工艺、方式方法，采用新品出厂的方式进行新的产品。

下面介绍一个实际案例，滑环再制造的实际案例，现场有运行10年以上的滑环，发现滑环批量更换的情况，就是因为滑环运行时间长，刷丝、滑道出现了问题。所以我们通过深入挖掘关键技术，比如把原有可运用滑环的残值更换成一体式的架构，主要是增强系统的结构性，同时主轴部分做了二次优化，把主轴的半径变小，可以减少整个速度，也降低了整个摩擦的情况。并同步进行了整个刷丝跟滑道的升级，增加了刷丝的基础面积，减少了视效的概率。

以上就是通过三个方面，包括轴承延寿、变流器系统的优化治理、器件再制造，通过技术驱动响应整个机组的治理标准的升维，最后达到强体之机能的目标，实现轴承延寿80%，整个变流器系统故障和发电量明显的提升，达到整个器件在生命周期真实的降本，由于时间的关系，本次分享就到这里，谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）