基于可靠度的风电机组预防性机会维修策略

风电机组关键部件维修会产生昂贵的固定维修费用、停机损失及发电损失。针对该问题,提出一种风电机组的预防性机会维修策略。在每个部件可靠度函数服从威布尔分布的基础上,依据可靠性要求估算各部件的预防性维修时间。通过定义机会维修可靠度裕度,并将之与预防性维修时间点处可靠度函数的斜率绝对值的倒数相乘,计算出每个部件的机会维修区间。利用二次抛物线插值法,以总费用为目标函数对机会维修区间进行优化,使得维修费用最小。结合实际风场维修案例进行仿真,结果表明,预防性机会维修策略比预防性维修策略减少了停机维修次数,节省了维修成本,因而证明了该策略的有效性。     

风电机组的状态-机会维修策略

风电机组主要部件的维修需要高昂的费用,针对该问题,提出一种新的风电机组动态维修策略,即状态–机会维修策略。该策略指出风机各部件的衰退过程服从比例失效模型,部件的运行状态可通过状态指示器来表述,且部件何时维修以及如何维修可通过状态指示器与维修阈值函数的比较结果来确定。当某部件状态指示器的值越过该部件状态维修阈值函数时,对该部件实施状态维修,此时,若存在其他部件的状态指示器越过自身的机会维修阈值函数,则对其实施机会维修。两条维修阈值函数可通过维修成本最小的方法确定。最后,仿真结果验证了该策略的有效性。     

基于可及度评估的海上风机机会维修策略

海上风电机组的维修费用较高,在一定程度上限制了海上风电产业的发展。针对此现象,提出一种将故障维修与预防性维修相结合的机会维修策略。考虑海上天气情况对维修活动的影响,采用马尔科夫法和动态时间窗描述海上天气状况,提出可及度指标评估海上风电机组维修的可及性。运用蒙特卡洛法模拟部件的随机故障,并选择合适的周期,以周期内成本期望值最小为目标,对仅考虑更换措施以及考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略的维修阈值进行优化。以某海上风电机组为例进行仿真,结果表明,考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略对降低海上风电维修成本的效果更为可观,从而证明该策略的有效性。     

考虑不完全维修的风电机组维修策略

提出一种考虑不完全维修的机会维修策略,使风电机组各部件在维修时有了配合的机会,多部件同时维修,能有效节省总维修费用;提出"修正因子"的概念来解决上次维修对下次维修造成的影响;定义各部件的机会维修区间,考虑"维修因子"的作用,优化各部件的机会维修故障率,使费用目标最小化;根据该策略,制定风电机组的维修决策过程。最后,利用某风电场的风电机组进行仿真验证,结果表明该策略能减少预防维修次数,节省维修成本,同时由于"维修因子"的作用,更符合风电机组的性能衰退过程。     

海上风电机组分阶段预防性维修策略

针对海上恶劣环境所引起维修费用昂贵的问题,结合部件失效率曲线,提出了海上风电机组分阶段预防性维修策略。首先引入容量因子,修正海上风电机组单位时间停机损失。其次,视风电机组为多部件复杂系统,结合维修情况更新部件和机组可靠性。在考虑预防性维修成本和对机组可靠性提高量的影响下,构建费效比(return on investment,ROI),采用离差标准化方法,确定各个部件的维修方式。以单位时间维修成本最低为目标,部件可靠性为约束,采用反向粒子群算法(opposition based learning-particle swarm optimization,OBL-PSO),得到最优维修时间间隔和全寿命周期内预防维修次数。最后,以某海上风电机组为例进行仿真分析。仿真结果表明,分阶段预防性维修策略比传统等时间间隔的维修策略减少了停机维修次数,能够进一步降低维修成本,为海上风电机组维护策略的制定提供指导。     

基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略

海上风电场的维修费用占发电总成本比例较高,为降低海上风电场的运维成本,在基于可靠度阈值的机会维护策略基础上,针对风电机组子系统间存在的故障相关性与子系统故障风险水平,提出了一种包含故障风险水平、可靠度双阈值和维护矩阵的海上风电场机会维护策略。首先,采用故障链模型对风电机组子系统间的故障关系进行描述,并建立起风电机组各子系统的可靠度模型,引入多级维护的概念,提出考虑故障风险水平的风电场机会维护策略优化模型,采用粒子群算法对子系统机会维护的风险因子进行优化,进而确定单台机组的维护策略。其次,综合考虑了海上可及性、备件库存等因素,提出了一种基于维护矩阵的海上风电场维护策略优化模型,该模型以单位时间总维修成本最小为目标函数,根据子系统的备件库存和故障风险水平来对维护策略进行动态调整。最后,以某海上风电场中单台风电机组为例,考虑故障风险水平的机会维护策略比传统机会维护策略可降低27%的费用率,并分析了可及率、多级维护等因素对风电场机会维护策略的影响,验证了基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略在降低维护费用方面的有效性。     

基于可靠度的风电机组机会维修策略

在传统预防性维修的基础上,提出基于可靠度的风电机组机会维修策略,当某一部件损坏造成系统必须停机维修时,可将其他未发生故障部件的维修时刻提前,从而减少系统停机次数。结合具体风力机实例,通过仿真分析验证了机会维修策略相较于传统预防性维修策略的经济性优势,并结合果蝇算法求出最佳机会维修阈值。     

考虑风能损失的风电机组预防性机会维修策略

风电机组的运维费用占总成本的比例较大,通过改进维修策略,可有效降低风电机组维修费用。为减少维修停机导致的风能损失,在预防性机会维修策略的基础上,增加维修窗口长度及维修风速阈值两个控制参数,调整实施预防性机会维修的时间。通过蒙特卡洛法对算例进行模拟,验证了该策略的有效性并分析了新增控制参数的影响。     

基于温度特征量的风电机组关键部件劣化渐变概率分析

为了掌握风电机组关键部件劣化程度及渐进变化趋势,提出基于温度特征量的风电机组关键部件劣化渐变概率分析方法。针对采用固定阈值不能准确确定劣化度的问题,利用风电机组关键部件的温度特征量和转速信息,分别提出基于数据拟合和机群划分思路的劣化度上下限动态阈值确定方法。考虑部件劣化度会受运行工况和运行时间的影响,应用非参数核密度估计法建立风电机组关键部件劣化度的概率密度函数,提出不同监测周期内的渐变趋势概率分析方法。以实际的风电机组发电机后轴承劣化渐变情况为例,基于某实际风电场历史监测数据,对提出的动态阈值确定和部件劣化概率分析方法进行验证,并与采用固定阈值确定方法进行比较。结果表明,所提方法更能准确确定部件的劣化度,能有效分析风电机组关键部件劣化渐变趋势。     

基于时间延迟的风机齿轮箱状态优化维修

风电机组运行环境恶劣,故障频发,尤其以齿轮箱的故障居多,造成风机整体维修成本偏高。针对以上问题,提出了一种基于时间延迟的状态优化维修策略,在时间延迟模型的基础上考虑振动监测信号,先结合故障数据和状态监测数据求得齿轮箱的比例危险函数和可靠度函数,再采用单位运行时间内平均维修费用最小的方法优化得到最优状态维修阈值,最后依据该阈值实施风机齿轮箱的优化状态维修。通过对某风电场仿真分析,求得了最优状态维修阈值,并制定了维修策略。仿真结果证实了该策略在避免过度维修和维修不足问题以及节约维修成本方面的有效性。     

考虑不完全维修的风电机组状态–机会维修策略

风电机组主要部件维修费用昂贵、可用度低,且不总能够通过维修恢复如新。针对这一问题,提出一种考虑不完全维修的风电机组状态–机会维修策略。该策略应用比例强度模型来描述风电机组部件的不完全维修,通过状态指示器来表述部件的运行状态,并根据状态指示器与状态维修阈值函数和机会维修阈值函数之间的大小关系来确定部件的维修时间和维修方式。在维修因子取值不同的情况下,两条维修阈值函数可通过单位运行时间内平均维修费用最小的方法优化得到。最后,利用风电机组部件的历史故障数据和状态监测数据,从经济性和可用度两方面进行仿真,来验证该策略的有效性和实际应用价值。     

电力市场下发电侧无功定价研究分析

风机维修费用占其总成本比例很高,因此,研究有效的维修策略意义重大。风电机组是一个多部件复杂系统,提出采用机会维修策略优化风机关键部件的预防维修役龄和机会维修役龄,将风机关键部件的维修有机结合起来,实现分摊高额的固定维修成本。通过仿真分析,机会维修策略比传统的维修策略节省成本,从而验证了机会维修的科学性。     

基于可靠度约束的风电机组机会检修模型

对风电机组进行预防性检修,能够有效提高机组的可靠性。首先以风电机组单个部件的可靠度作为约束条件,以单部件单位时间检修成本最小作为目标函数,求得单部件的最佳检修周期和检修次数。在此基础上,对符合一定条件的部件进行机会检修,构建了风电机组的机会检修模型。最后,以机会检修策略下总的检修费用最小作为目标函数,以机组整体的可靠度作为约束条件,利用遗传算法对该模型进行求解以得到最佳的机会检修阈值和最小的检修总费用。通过算例分析表明,该机会检修模型能够有效节约总的检修成本。该研究对检修部门制定检修计划具有一定的参考意义。     

基于可靠性和维修优先级的海上风电机组预防性维护策略优化

由于海上风电机组所处的特殊运行环境,针对其运行维护时的维护等待问题,提出基于可靠性和维护优先级的预防性维护策略。首先,结合天气可及度,采用排队理论描述维护等待时间。在对等待时间测算的基础上,将风电机组作为多部件复杂系统,按照实际可及情况,更新机组部件和系统的可靠性。然后以机组系统性能为主,部件性能为辅,对机组进行不完全维护。在考虑维护成本和对机组可靠性改善的因素影响下,构建了维护优先数,并采用数据包络分析方法(data envelopment analysis,DEA)求解,以确定各个部件的维修方式及次序。再以维护的单位时间成本最优为准则,进而得到机组的维修范围。最后,以某海上风电机组为例,验证了该维护策略的有效性,并分析了天气可及、维修时间对维护策略的影响。     

考虑不完全维修的风机齿轮箱优化检修策略

齿轮箱是风电机组中维修费用最高的部件之一,针对齿轮箱的状态检修策略研究对降低设备维修费用、提高可靠度具有关键作用。针对风机齿轮箱不完全维修这一现状,提出了一种基于比例强度模型的优化检修策略。该方法利用监测到的齿轮箱振动数据、温度数据及历史维修数据建立比例强度模型,确定齿轮箱的强度函数;然后采用物理规划方法权衡最小维修费用和最大可靠度两个优化目标函数,确定最优维修阈值,并制定最优维修策略。结合实际风电场故障数据和在线监测数据,对考虑不完全检修的优化检修策略进行仿真分析,结果验证了所提优化策略的有效性和合理性。     

考虑天气因素的海上风电机组预防性机会维护策略优化方法

海上天气环境恶劣、可进入性差,给海上风电机组的运行维护带来了巨大挑战。该文引入天气因子、可及率和容量因子,分别描述天气对机组劣化过程、维护停机时间和单位时间停机损失的影响。将海上风电机组视为多部件串联系统,以维护成本最小为目标,部件可靠度为约束,构建了考虑天气因素的预防性机会维护模型。维护策略考虑不完全维护和更换两种方式,结合部件劣化情况和维护费用,以费效比作为维护方式的决策依据。以某海上风电场单台风电机组为例,将文中所提策略与不考虑天气因素的预防性维护策略、机会维护策略进行了对比,分析了天气、部件劣化、维护程度等因素对策略的影响。仿真结果验证了所提维护策略的有效性和优越性。     

基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略

针对海上风电场运维过程中风电机组的状态信息利用不足,提出了一种基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略。首先,考虑环境因素以及部件之间的相互作用对状态信息的影响,定义动态劣化度用于描述风电机组各部件的劣化程度,采用模糊综合评价法建立了风电机组的状态评估模型。其次,依据各风电机组的实测运行数据,确定风电场待维护机组。再次,针对选定的待维护机组,结合后续维护周期内风速预测结果,构建了以单个维护周期内维护成本最小为目标、以海上有限维护时间与可及性为约束的海上风电场短期预防性维护决策模型,对风电场的风电机组的维护时间以及路径进行优化。最后,结合国内某海上风电场实例数据进行算例研究,验证所提方法的有效性。     

基于概率神经网络的集控式风电场风险评估

目前对风电机组的风险评估方法多以对某关键部件的风险评估情况来分析风电机组的整体运行情况,由于各关键部件具有较强的耦合作用,需要综合考虑各部件对风电机组的影响情况。为了更好地对风电机组进行维护检修,文中以风电机组的历史运行数据为基础,对其进行风险状态评估,通过风电场集控中心及其数据模型的建设,对风电机组的运行数据进行采集,提取出反映风电机组关键部件运行状态的特征量,使用发电机组理论风速功率曲线与实际输出功率的缺额来描述其运行状态。以关键部件的特征量为输入,风电机组的风险程度为输出,建立概率神经网络模型,通过实例仿真可以看到模型的预测分类效果较好,应用该方法对风电机组的风险状态能进行较好的评估,并为运维检修提供参考。     

基于机会维修模型的风电机组优化维修

风机维修费用占其总成本比例很高,因此,研究有效的维修策略意义重大。风电机组是一个多部件复杂系统,提出采用机会维修策略优化风机关键部件的预防维修役龄和机会维修役龄,将风机关键部件的维修有机结合起来,实现分摊高额的固定维修成本。通过仿真分析,机会维修策略比传统的维修策略节省成本,从而验证了机会维修的科学性。     

基于时间延迟理论的海上风电机组不定期检修策略

由于海上环境特殊,海上风电机组发生故障时适宜采取部件整体更换方式。实施状态检修选取合适的更换周期是降低运维成本的一个有效策略,但海上状态监测和健康诊断等技术还不够完善。针对此问题,以海上风电场运维日志为基础,借鉴状态检修中设备存在潜在故障—功能故障间隔的思想,将时间延迟理论引入海上风电机组维修中,对部件从潜在故障到功能故障的发展规律进行建模,并在此基础上提出一种适用于海上风电机组的不定期检修策略,优化部件更换周期。案例分析表明,所述方法能够确定一组最优的运维策略,使部件单位运行成本期望值处于一个较低水平,同时灵敏度分析结果能对优化出的策略进行运行风险评估。