基于状态监测的风电机组预防性维修策略分析

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1、-兰州交通大学硕士学位论文摘要风力是一种应用前景广、发展潜力大的可再生能源。当今，由于全球生态环境恶化 和石油危机，风力作为一种最重要的替代能源，发展迅速。而风力发电作为风力应用的 一种最重要的形式，使风力发展成为真正的替代能源，并发挥着规模性的效益。风力发 电场通常建立在环境恶劣的户外，而且地处偏远，使得风电机组的维修十分困难，造成 维修费用昂贵。因此，如何有效的对风电机组进行维修，是目前风力发电的一个难题。 传统的预防性维修是基于时间的，检查间隔期一经确定就不再改变，不能反映机组 的真实状态，往往会导致维修过剩或欠维修。基于状态的预防性维修是根据

2、机组或设备 的状态来确定是否需要维修，能够反映机组的真实状态，不存在过维修或欠维修。但由 于这种活动是随机的，维护期间机组停运，使得风电场中断生产，对风电场的安全运行 造成干扰。因此需要对机组预防性维修的检查活动进行控制，以使正常的生产活动不会 由于预防性维修而受到干扰。论文分析风电机组的运行原理，建立风电机组预防性维修的生命周期模型。以此为 基础，绘制状态转移图并列写状态转移方程式，计算系统的可靠性、分析系统模型参数 对系统稳态值的影响及系统的稳定性。论文深入分析两种常用的风电机组预防性维修策略，即基于时间的预防性维修TBM(Timebasedma

3、intance)和基于状态的预防性维修CBM(Conditionbasedpreventive maintance)。TBM以最小停机时间和单位时间最大收益为目标，设计最优的检查频率或 检查间隔期。CBM是基于机组监测状态确定机组的检查率，实时性好但随机性强，有 可能导致不期望的中断。因此，有必要对这种维修活动进行控制，保证正常的生产活动免受干扰。文中以CBM为基础，结合线性控制理论，设计检查率的控制律，使其能够按照机组期望的运行轨迹来运行，达到期望的稳态值，确保生产过程的平稳性和安全性。基于频率及持续时间法，分别讨论TBM维修模型、CBM维修模型、

4、冗余机组维修模型的成本函数。以酒泉桥西第一风电场为例，采用服从均匀分布的随机数来模拟CBM的预防性维修检查活动，并与文中所提控制策略进行应用对比。结果表明，本文所提的控制策略更加理想，投资回收期最短。关键词：风电机组；状态；预防性维修；TBM；CBM论文类型：应用基础研究----I-万方数据---基于状态检测的风电机组预防性维修策略研究AbstractWindisabroadprospectandgreatpotentialforrenewableenergy.Nowadays,duetothe globalecologicalenvironment

5、deteriorationandoilcrisis,windpowerasoneofthemost importancealternativeenergysource,isdevelopingrapidly.Windpowergenerationisthe mostimportantformsofwindpowerapplications,makingwindpowerdevelopthereal alternativeenergyandplayingthescalebenefit.Windpowerplantsaregenerallyestabli

6、shed inharshoutdoorenvironments,andremoteness,sothewindturbines’maintenanceisvery difficult,resultinginexpensivemaintenancecosts.Therefore,howtoeffectivelycarryout maintenanceonwindturbinesisanimportanceproblemofwindpowerapplications. Thetraditionalpreventivemaintenanceistimedb

7、ased,andinspectionintervaldonot changeanymoreonceidentified.Itdoesnotreflectthetruestateofthewindturbines,and oftenleadtoover-maintenanceorunderrepair.Conditionbasedpreventivemaintenanceisto determinewhetherthewindturbinesneedstoberepairedaccordingtoitsstatus.Itcanreflect thetr

8、uestateofthewindturbinesandthereisnoover-maintenanceor