風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性及狀態(tài)監(jiān)測

摘要：風(fēng)力是最便宜和清潔的能源之一。然而，風(fēng)力發(fā)電過程中，風(fēng)力大小和方向的頻繁改變會導(dǎo)致一系列的問題。在自然界中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，遭受著各種各樣的不能預(yù)期的載荷，這對于安裝在野外的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是致命的傷害。同其它工業(yè)設(shè)備一樣，風(fēng)力發(fā)電機(jī)也需要監(jiān)測系統(tǒng)，預(yù)測某些敏感的關(guān)鍵部位將要發(fā)生的故障，從而避免系統(tǒng)的崩潰。本文重點(diǎn)論述關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性分析及監(jiān)測系統(tǒng)的最新研究，研究對象采用在加拿大和美國廣泛使用的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組AOC15/50。同時本文也將介紹安全系統(tǒng)的重要性，傳感器安裝的工作規(guī)范；磁性剎車和偏航軸承上的傳感器的安裝和配置要求---這兩個部件被大量可靠性研究分析證明是最不可靠的；闡述了狀態(tài)監(jiān)測使用的儀器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各數(shù)據(jù)分析方法。
1.簡介
對于大型的機(jī)電系統(tǒng)，獨(dú)立的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)被證明是非常必要的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在偏遠(yuǎn)的地區(qū)，需要經(jīng)常監(jiān)測不同的變量。一些變量比如風(fēng)速和方向，在基本的操作過程中非常重視。然而，由于環(huán)境的變化，一些在正常情況下不會造成破壞的因素，在風(fēng)力監(jiān)測中也需要重視。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)目前有一定的研究【5】【6】。大多數(shù)大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都擁有自己的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，但是小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組卻因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)的額外投資而沒有監(jiān)測系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)【1】提出了針對50kw的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組AOC15/50的一種廣泛使用并且方法詳盡的可靠性監(jiān)測方法。該系統(tǒng)在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下測試可靠性和敏感度。參考文獻(xiàn)【1】的關(guān)于該類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性研究結(jié)果如下表1所示。和其他系統(tǒng)的問題相似，葉尖剎車和偏航軸承被認(rèn)為是分析中最重要的部件。在可再生能源上風(fēng)能有巨大的優(yōu)勢，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性至關(guān)重要。狀態(tài)監(jiān)測很有必要使用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)測故障并且在系統(tǒng)出錯前關(guān)閉。在后文中狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測的相關(guān)部件有具體的討論。