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从“出急诊”到“治未病”

发布时间:2023年12月14日

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  (通讯员  王亚琼)九月下旬的中午,内蒙古都荣风电场主控室里阳光充足,检修员丁永熟练地登录“故障诊断及预警系统”,点开等级为高的一条预警工单,明细显示“01-f013风机可能存在对风不准问题”,系统还详细给出了“检查风向标安装螺母松动、卡滞、安装角存在偏差”等4条预处理方案。根据这天的检修情况,丁永在处理结果中填写:就地检查01-f013风机风向标存在卡滞现象,更换风向标后,机组已恢复运行。

  过去,新能源电站的风电或光伏设备发生故障后,电力生产系统报警,检修人员第一时间赶赴现场进行排查。确认故障原因后,他们将完成工作票开具、备品备件准备等工作,再进行设备抢修。如果故障较为复杂,或需要更换轴承、齿轮箱、发电机等大部件,维修周期会长达数天,甚至数周。

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  矛盾和问题就是创新的导向。2022年6月,三峡能源上线“故障诊断及预警系统”,实时采集公司数百个电站的风电机组和光伏运行数据,通过大数据分析挖掘技术,根据“主轴轴承故障、逆变器失效”等数十个预警模型,对设备的亚健康状态进行分析并实时预警。

  “通过这个系统,我们可以提前发现一些没有报故障、但已经存在的隐患,能将隐患处理在早期,避免后期造成更大损失。”智慧运营中心预警项目负责人刘明哲介绍道。该系统自动将预警信息推送到电力生产管理系统,运行人员随后加强对相关设备的监测,提前安排备品备件和检修力量,利用小风期等窗口,有计划地进行停机检修。

  我国中医认为,“上医治未病,下医治已病”。故障诊断及预警系统的运行,将设备维护模式由“计划检修”向“预测性检修”模式转变,检修人员由“出急诊”变成“治未病”,提高了检修效率、设备利用率和发电效率,降低了运维成本。

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  目前,三峡能源海上风电装机达500万千瓦,从渤海之滨到南海之畔,已投运14个海上风电场。海洋环境变幻莫测,不同海域、不同月份的作业窗口期各不相同。海上风电运维的难度、广度、复杂度等都远高于陆上风电,需要避开恶劣海况和天气,很多时候难以及时进行巡检。而海上风电机组大部件一旦发生故障,必须使用大型起重船或专业平台船进行维护和更换,一直以来是海上风电运维的重难点。“一个大部件的更换,要制定专门维修方案、组织评审会、向海事部门申请作业证,做好人员资质、吊装船、设备准备等多项工作,还要等到合适的天气才能出海作业。”江苏运维公司副总经理程龙说。

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  今年9月,江苏大丰一期海上风电场运维团队,根据故障预警信息对风机进行了详细检查和评估,结合运维防灾预警气象综合服务系统精准预测出海时间,在台风登陆前较短的窗口期,及时对2台发电机进行了更换。“我们创下海上大部件更换停机29小时的三峡记录,大概是同类型故障停机时长的3%-5%,大大降低了故障停机时间,增加发电量约150万度。”该项目运维负责人王志泓自豪地表示。此外,由于做好统筹计划,单次船舶入场更换2台发电机设备还提高了吊装效率、降低了吊装成本。
    截至2023年11月,故障诊断及预警系统在多个项目取得良好效果:云南师宗风电场更换齿轮箱高速轴停机损失26小时,仅为传统故障检修停机时长的10%-15%;宁夏吴忠太阳山2台直驱发电机组轴承预测性更换平均停机约48小时,为传统故障检修需停机时长的20%-30%……

  “通过cms系统,我们完成了涡阳和新#14风机齿轮箱和谯城协东#46风机发电机轴承的预测性更换,避免了两次大部件非停事件,通过预测性检修维护不仅减少了设备停运时间和电量损失,也大大提高了设备运行安全水平。”安徽分公司集控中心值班员马良红说。

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  作为大数据在工业化的运用,该系统的开发历经2年多时间。项目团队攻克了一系列难题,特别是“工业数据样本稀缺、工业数据资产管理滞后、工业数据要素赋能不足”三大重要挑战。“我们不断完善设备信息模型,以实现异常模式识别;在系统建设过程中,秉承‘采集一批、治理一批、应用一批、按需治理、层次递进’的原则,实现了海量数据的采集、存储、计算、应用多环节一站式服务。”项目负责人之一、智慧运营中心副主任兰金江介绍。
    数字化带来的不仅仅是技术革新,更是管理革新。“治未病”也对“医生”提出了更高要求。“例如风机振动故障,振动传感器将数据传到后台服务器,系统通过算法判断是否存在异常,就像人做心电图一样。但是系统没有办法判断异常的程度,需要医生去根据心电图的波形进行进一步分析。”智慧运营中心高级主管、国际4级振动分析师王千解释说。

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  三峡能源将技术和管理变革双管齐下,智慧运营中心和电力生产部联合组织来自17个分公司约40名检修骨干,开展多期振动分析师培训,打造了一支兼修“数据 业务”“医术精湛”的振动分析团队,同时开展cms强化管理、推进预警工单等专项工作,打通数据 ai 业务管理全流程,实现了数字化对业务流程的变革再造。
    目前,项目团队正在进行“故障诊断及预警系统”二期建设,随着更多数据的接入、更精准模型的应用、更丰富的“医生”经验,故障诊断及预警系统的准确率将不断提高,数字生产力将成为三峡能源精益化电力生产运维的更强助推器。

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