风电机组传动系统检修策略研究

发布时间：2019-09-04 17:12

【摘要】：风电机组传动系统由增速齿轮箱、主轴、滚动轴承等旋转部件组成，是实现风轮与发电机之间能量传递的重要环节。由于其载荷复杂、运行环境恶劣，加之设计不够完善等原因，设备故障率高，一旦故障维修复杂、维修成本高昂。因此，要保证设备可靠运行，降低维修费用，需对其状态进行监测，并制定最优的维修策略。状态检修的关键之处在于将设备在线监测数据与设备的完好程度之间建立起较为精确地对应函数关系。本文采用比例强度模型（ProportionalIntensity Model, PIM）对设备运行状态建模，确定设备故障率函数，提出了优化检修策略，并利用风电场在线监测数据及历史数据在MATLAB仿真数据平台上分析验证了维修策略的合理性和有效性。状态检修策略研究的关键问题包括在线监测数据的预处理、模型的建立、模型参数的估计，维修阈值的确定，维修策略的制定几方面内容。（1）由于风机传动系统结构复杂，测点较多，获得的在线监测数据众多，数据间存在较强的相关性，而比例维修模型需要相互独立的协变量来反映设备历史维修数据和监测数据对设备健康状况的影响。本文采用数理统计软件SPSS1.7对其进行相关性分析，应用主成分分析法提取出相互独立的协变量作为建立比例强度模型的基础。（2）目前研究状态检修的模型大多针对的是完全维修，而由于完全维修的费用昂贵，实际中常常采用的是不完全维修，即维修后设备状态处于更换新设备和维修前之间。本文考虑了维修效应和维修次数对设备状态的影响，介绍了完全维修、最小维修、不完全维修等几种常用维修方式对设备状态的影响，重点分析了不完全维修模型。参数估计的准确性是影响模型合理性的关键因素，本文应用数理统计软件SAS从数据样本容量、截尾率等方面研究了模型参数估计的鲁棒性，提出了模型的适用范围。（3）维修阈值的确定是优化检修策略的关键，传统的状态检修仅将监测值与设定值比较，当超出设定范围就进行检修，未考虑可靠度和维修成本的模型。本文将设备可靠度和维修成本作为优化目标，利用物理规划方法权衡最大可靠度和最小维修费用的关系，确定最优维修阈值，在保证可靠度的前提下，降低了寿命周期内的维修成本。最后，通过维修决策图的形式对风机传动系统各部件进行分析，验证该优化检修策略的正确性和合理性。
【图文】：

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第 1 章绪论1.1 选题背景及其意义1.1.1 论文选题背景20世纪以来，石油、煤炭、天然气等化石燃料被人们大量开发，不仅导致了化石能源日益紧张，同时造成了严重的环境问题，因此，世界各国纷纷将可再生能源的开发和利用作为能源发展战略之一。风能作为一种“取之不尽，用之不竭”的清洁可再生能源发展迅速，，也是最具可大规模开发利用和商业化发展的能源，得到越来越多国家政府的青睐。近年来，随着我国政府在风电方面政策扶植力度的不断加大，我国风能产业发展呈飞速发展的态势。根据世界风能协会（WWEA）产业报告数据[1]，2012年全世界新增风电装机容量4461万千瓦。风电装机总量达到28228万千瓦，较2011年增长了19.2%。2012年我国风电装机容量新增1300万千瓦，装机容量超过7500万千瓦，继2010年后继续保持全球第一，如图1-1，1-2所示。

装机容量,西方国家,全球,风电

第 1 章绪论1.1 选题背景及其意义1.1.1 论文选题背景20世纪以来，石油、煤炭、天然气等化石燃料被人们大量开发，不仅导致了化石能源日益紧张，同时造成了严重的环境问题，因此，世界各国纷纷将可再生能源的开发和利用作为能源发展战略之一。风能作为一种“取之不尽，用之不竭”的清洁可再生能源发展迅速，也是最具可大规模开发利用和商业化发展的能源，得到越来越多国家政府的青睐。近年来，随着我国政府在风电方面政策扶植力度的不断加大，我国风能产业发展呈飞速发展的态势。根据世界风能协会（WWEA）产业报告数据[1]，2012年全世界新增风电装机容量4461万千瓦。风电装机总量达到28228万千瓦，较2011年增长了19.2%。2012年我国风电装机容量新增1300万千瓦，装机容量超过7500万千瓦，继2010年后继续保持全球第一，如图1-1，1-2所示。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315

【参考文献】