CN110232513A - 一种风力机叶片加长改造效果评估方法 - Google Patents

一种风力机叶片加长改造效果评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力机叶片加长改造效果评估方法，按顺序对风力机安全、载荷、功率曲线、噪声、启停次数、故障率以及被改造风机综合收益等八个因素对叶片加长改造效果评估，可有效提升评估工作效率，将这些因素结合起来进行评估，可全面、合理的对改造效果进行综合评估，解决了现有评估过程仅考虑功率曲线、发电量、收益评估效果的片面性问题。

Description

一种风力机叶片加长改造效果评估方法
技术领域
本发明涉及风力机叶片加长改造效果评估技术领域，具体涉及一种风力机叶片加长改造效果评估方法。
背景技术
为了提高发电量，很多风电场开始对叶片进行加长改造。而且随着风电机组运行时间的增长，很多风机叶片开始出现裂纹、开胶甚至断裂等问题。部分风电场除了对存在问题的叶片进行修补外，对问题较多的叶片也会整体进行更换改造，更换时很多会换更长的叶片，以提高发电量。对上述改造效果的评估，目前还仅仅停留在对风力机功率曲线的考核及发电量的提升上，如果风力机功率曲线变好，且发电量得到提升则说明改造效果较好，如果风力机功率曲线变差或者发电量没有得到提高则说明改造效果较差，有时也会对整机的振动情况进行前后对比。但是现有评估方法考虑的因素较少，考核指标过于单一，不能全面综合评估改造效果。有时叶片经改造后虽然发功率曲线变好了，发电量提升了，但风力机整机载荷加大，设备故障率明显提升，导致运维费用大幅提升，对风电场而言，被改造风机的综合收益反而降低了，这样的改造并非成功，因此现有评估方法存在较多的不足之处。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种风力机叶片加长改造效果评估方法，综合安全、载荷、功率曲线、振动、噪声、启停次数、故障率以及被改造风机综合收益等8个因素，对叶片加长改造效果进行综合分析，以评估改造效果是否成功；弥补了现有对叶片加长改造效果的评估方法因考核指标过于单一造成的评估结果不合理的不足。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风力机叶片加长改造效果评估方法，在评估风力机叶片加长改造效果前需要检测的叶片改造后数据包括：风力机整机振动数据、塔筒最大弯曲变形量、主轴承处振动幅值、传动链机械载荷和风力机整机噪声；
根据风力机的数据采集与监视控制系统SCADA的运行数据，需要计算的叶片加长改造前后的指标包括：功率曲线、发电量提升率、额定风速以下风力机启停次数增量、设备故障率和风力机综合收益；
风力机叶片加长改造完后，根据检测的风力机整机振动数据，首先判断是否存在共振现象，如存在共振现象，表明改造失败；如果无共振现象，则利用测得的塔筒最大弯曲变形量数据判断是否超出最大弯曲变形量设计值，如果超出设计值则表明改造失败；上述两个因素是判断风力机叶片加长改造后是否对风力机安全造成影响的关键；如果塔筒最大弯曲变形量在允许设计值范围内，则进一步判断风力机主轴承处振动幅值及传动链机械载荷是否增大，如果主轴承处振动幅值超出ISO 10816-21及GB/T 35854-2018规定的值，则表明改造失败；若传动链机械载荷高于设计值也表明改造失败；这两个因素将决定了设备的风力机传动链部分故障率的高低；如果主轴承处振动幅值未超出ISO 10816-21及GB/T35854-2018规定的值，传动链机械载荷也在设计范围内，则进一步对机组的功率曲线及发电量进行评估；
根据叶片改造前后的数据采集与监视控制系统SCADA数据，对功率曲线进行计算对比，如果改造前后功率曲线未得到改善及提高，则说明改造失败，如果功率曲线得到了改善及提高，则进一步对发电量提升率进行评估，如果发电量提升率未达到改造前的预期效果，则说明改造失败，如果达到了预期效果，则进一步对风力机整机噪声及额定风速以下风力机启停次数增量进行评估；
根据叶片改造后检测到的风力机整机噪声判断是否符合环保要求，如果噪声不符合环保要求则表明改造失败；根据改造前后计算的额定风速以下风力机启停次数增量，评估其是否在预期范围内，如果超出预期范围，则表明改造失败；风力机启停次数与风力机传动链机械载荷及故障率密切相关，如果风力机频繁启停，势必对传动链带来较大冲击，使其动载荷增大，进而导致设备故障率提高；
如果风力机整机噪声符合环保要求，且额定风速以下风力机启停次数增量在预期范围以内，则进一步对改造的风力机综合收益情况进行计算评估，该评估主要对发电量收益、运维费用和改造投资进行综合评估，如果被改造风力机综合收益未得到提高，则表明改造失败，如果综合收益提高，则表明改造成功；该项评估主要是经济方面的评估。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)评估过程中首先判断风力机整机是否存在共振现象、塔筒最大弯曲变形量是否超出设计值，以确保改造后风力机运行是否安全。改造后风力机只有在运行安全的前提下对功率曲线、发电量提升率等指标进行考核才有意义。这是本发明提出的进行叶片加长改造后评估的先决条件，即首先从安全方面进行评估。
(2)通过引入“额定风速以下风力机启停次数增量”指标，可间接对改造后风力机启停对风力机传动链载荷及故障率的影响进行评估，如果风力机频繁启停，势必对传动链带来较大冲击，使其动载荷增大，进而导致设备故障率提高。该指标可更好的评估潜在影响。
(3)按顺序对安全、载荷、功率曲线、噪声、启停次数、故障率以及被改造风机综合收益等八个因素对叶片加长改造效果评估，可有效提升评估工作效率，将这些因素结合起来进行评估，可全面、合理的对改造效果进行综合评估，解决了现有评估过程仅考虑功率曲线、发电量、收益评估效果的片面性问题。
附图说明
图1是本发明风力机叶片加长改造效果评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细的说明：
如图1所示，本发明一种风力机叶片加长改造效果评估方法，在评估风力机叶片加长改造效果前需要检测的叶片改造后数据包括：风力机整机振动数据、塔筒最大弯曲变形量、主轴承处振动幅值、传动链机械载荷和风力机整机噪声；
根据风力机的数据采集与监视控制系统SCADA的运行数据，需要计算的叶片加长改造前后的指标包括：功率曲线、发电量提升率、额定风速以下风力机启停次数增量、设备故障率和风力机综合收益；
风力机叶片加长改造完后，根据检测的风力机整机振动数据，首先判断是否存在共振现象，如存在共振现象，表明改造失败；如果无共振现象，则利用测得的塔筒最大弯曲变形量数据判断是否超出最大弯曲变形量设计值，如果超出设计值则表明改造失败；上述两个因素是判断风力机叶片加长改造后是否对风力机安全造成影响的关键；如果塔筒最大弯曲变形量在允许设计值范围内，则进一步判断风力机主轴承处振动幅值及传动链机械载荷是否增大，如果主轴承处振动幅值超出ISO 10816-21及GB/T 35854-2018规定的值，则表明改造失败；若传动链机械载荷高于设计值也表明改造失败；这两个因素将决定了设备的风力机传动链部分故障率的高低；如果主轴承处振动幅值未超出ISO 10816-21及GB/T35854-2018规定的值，传动链机械载荷也在设计范围内，则进一步对机组的功率曲线及发电量进行评估；
根据叶片改造前后的数据采集与监视控制系统SCADA数据，对功率曲线进行计算对比，如果改造前后功率曲线未得到改善及提高，则说明改造失败，如果功率曲线得到了改善及提高，则进一步对发电量提升率进行评估，如果发电量提升率未达到改造前的预期效果，则说明改造失败，如果达到了预期效果，则进一步对风力机整机噪声及额定风速以下风力机启停次数增量进行评估；
根据叶片改造后检测到的风力机整机噪声判断是否符合环保要求，如果噪声不符合环保要求则表明改造失败；根据改造前后计算的额定风速以下风力机启停次数增量，评估其是否在预期范围内，如果超出预期范围，则表明改造失败；风力机启停次数与风力机传动链机械载荷及故障率密切相关，如果风力机频繁启停，势必对传动链带来较大冲击，使其动载荷增大，进而导致设备故障率提高；
如果风力机整机噪声符合环保要求，且额定风速以下风力机启停次数增量在预期范围以内，则进一步对改造的风力机综合收益情况进行计算评估，该评估主要对发电量收益、运维费用和改造投资进行综合评估，如果被改造风力机综合收益未得到提高，则表明改造失败，如果综合收益提高，则表明改造成功；该项评估主要是经济方面的评估。

Claims (1)

1.一种风力机叶片加长改造效果评估方法，其特征在于：在评估风力机叶片加长改造效果前需要检测的叶片改造后数据包括：风力机整机振动数据、塔筒最大弯曲变形量、主轴承处振动幅值、传动链机械载荷和风力机整机噪声；
根据风力机的数据采集与监视控制系统SCADA的运行数据，需要计算的叶片加长改造前后的指标包括：功率曲线、发电量提升率、额定风速以下风力机启停次数增量、设备故障率和风力机综合收益；
风力机叶片加长改造完后，根据检测的风力机整机振动数据，首先判断是否存在共振现象，如存在共振现象，表明改造失败；如果无共振现象，则利用测得的塔筒最大弯曲变形量数据判断是否超出最大弯曲变形量设计值，如果超出设计值则表明改造失败；上述两个因素是判断风力机叶片加长改造后是否对风力机安全造成影响的关键；如果塔筒最大弯曲变形量在允许设计值范围内，则进一步判断风力机主轴承处振动幅值及传动链机械载荷是否增大，如果主轴承处振动幅值超出ISO 10816-21及GB/T 35854-2018规定的值，则表明改造失败；若传动链机械载荷高于设计值也表明改造失败；这两个因素将决定了设备的风力机传动链部分故障率的高低；如果主轴承处振动幅值未超出ISO 10816-21及GB/T 35854-2018规定的值，传动链机械载荷也在设计范围内，则进一步对机组的功率曲线及发电量进行评估；
根据叶片改造前后的数据采集与监视控制系统SCADA数据，对功率曲线进行计算对比，如果改造前后功率曲线未得到改善及提高，则说明改造失败，如果功率曲线得到了改善及提高，则进一步对发电量提升率进行评估，如果发电量提升率未达到改造前的预期效果，则说明改造失败，如果达到了预期效果，则进一步对风力机整机噪声及额定风速以下风力机启停次数增量进行评估；
根据叶片改造后检测到的风力机整机噪声判断是否符合环保要求，如果噪声不符合环保要求则表明改造失败；根据改造前后计算的额定风速以下风力机启停次数增量，评估其是否在预期范围内，如果超出预期范围，则表明改造失败；风力机启停次数与风力机传动链机械载荷及故障率密切相关，如果风力机频繁启停，势必对传动链带来较大冲击，使其动载荷增大，进而导致设备故障率提高；
如果风力机整机噪声符合环保要求，且额定风速以下风力机启停次数增量在预期范围以内，则进一步对改造的风力机综合收益情况进行计算评估，该评估主要对发电量收益、运维费用和改造投资进行综合评估，如果被改造风力机综合收益未得到提高，则表明改造失败，如果综合收益提高，则表明改造成功；该项评估主要是经济方面的评估。
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