赵广宇:智能监测助力风电机组技改安全

能见App 2023年10月19日 4688

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月19日上午,润阳能源技术有限公司润阳能源研究院智能装备室主任赵广宇在风电机组优化升级专题论坛上发表题为《智能监测助力风电机组技改安全》的主题演讲。

以下为发言全文:

大家好,我是来自润阳能源的赵广宇,润阳能源是明阳智能的全资子公司,我的题目是智能监测助力风电机组技改安全。    

咱们的专题是后市场,就提一下后市场的痛点。目前后市场的痛点还多数存在这几个维度,平价时代轻量化,会给风机有一些简单的隐患,运维管理带来的冲击,运维的不当,后市场要保证风机的安全运行,如果是运维质量问题导致的风机问题都是大家不想看到的。    

说到痛点,咱们可以想象一下,如果咱们作为一个人去医院治病,整体流程你得先去体检,抽血、量血压,经过体检之后会定位你的问题,到底是什么病,是感冒还是其他的,最后去拿着体检的结果,让医生给你出一个治疗的方案。然后到怎么治,到底有没有好,还需要一个定期的复检。这是人看病的过程,风机看病问题也是一样。大家反思一个问题,风电行业的核心是什么,是技术还是产品?我的理解风电行业,尤其是后市场这块核心问题就是两个字需求,最终所有的产品,所有的解决方案都是从需求推导过来的,我们对于这个需求的定位以及对需求的理解是至关重要的。

风电场的业主总有提高发电量的需求,还有把故障率降下来,最终目的是发电量,发电量上去,发电场盈利效果变好了,自然收入就增加了,他的需求是两个维度。

后市场业务这块要聚焦到业务层面,我把它梳理成几个维度,可能有在座的不是搞后市场这块,我理解四个维度,一个是综合运维,第二个定检巡检,第三个是深度技改,第四个是提质增效,每个维度都有不同的痛点。

我们介绍一些方法、工具和平台应用的过程。

首先第一个是检测方法。我们以三个案例作为应用的场景,第一个是叶片加长,这是润阳能源做过的案例,它的叶片是更换了。我们在广东的某个风场叶片有一只断了,业主说能不能找一个给我换上,这里找原厂的叶片很难。因为时间长,十几年前的老叶片停产了。我们找了一个重量接近,叶形差不多的叶。但是装上之后有问题,一个是振动这块,机组发电量也不太好。后续我们通过其他手段,最终发现是安装的问题,把安装的角度调过来,能把振动问题解决掉。咱们这个会议不是技术交流会,大体的过程大家了解就行了,不平衡的振动数据特征也是比较容易去发现的,如果说咱们是做数据分析的同行,对数据分层是很敏感的。

下一个是叶片加长,我看今天好多业内的同行都提到了增功,叶片加长是增功来的最直接的。因为它直接通过风能公式,直接去提高有功功率的输出。叶片加长面临另外一个问题,因为叶片变长之后,叶片重量变大了,尺寸也变大了,它可能会存在扫塔的风险。当然大的机组叶片不加长也有这个风险。我最近看了一个视频特斯拉的AEB主动刹车功能,我认为测量系统这套方案跟AEB有点像,当净空值(净空就是叶片的旋转通过塔筒时跟塔筒的实际距离)有危险的时候跟主控有个联动。这套系统能把主控的控制系统结合起来,形成主动刹车的作用。净空风能展上大家都看到了有相关不同技术路线,有视频路线还有激光雷达,还有毫米波的,这是目前常见的三条技术路线。最终我们要解决扫塔的痛点,其他都是通过产品的能力去解决我们的痛点。

这块是我们在山东某一台风机,是在水泥厂里边针对塔筒和螺栓的监测,因为这个机组前期可利用率非常低,振动特别厉害,螺栓也经常断。经过我们的改造之后,我们对这个机组加了一层保障,对塔筒螺栓、沉降、基础做了相应的检测,把在线监测系统做进去。

下面是智能化工具的应用。智能化工具我们也有三个案例,给大家一一介绍一下。这里不得不提的是叶片巡检,大家一提叶片巡检想到的是无人机。无人机的发展我不知道大家怎么理解,好像一说无人机就是有个飞手去飞一下就完了,可能这是最早期、最原始的那种。随着技术的进步,现在又经历了好几个阶段。最新的应该就是咱们能做到通过部署机场,人不去干涉它,就能把巡检的数据传回来。无人机的数据输出的表达回来是图片或者是视频,最终也是通过相应的算法模型来去把它的缺陷识别出来。识别出来只是其中的一个前期,类似于我们去医院去看病,只是一个体检,最终怎么治、怎么修是另外一回事。

这里提一下明阳智能单兵系统,在后市场运维主体还是以人为基础,单兵作战能力是很关键的。这里需要把运维的人员情况,以视频指导、移动端的工具集成到一起,我们称之为单兵作战系统。激光雷达也是我们必须要提的,智能化工具,激光雷达只是其中一个载体,最终还是要把发电量提上来。还有巡游算法,当然搞算法控制这块的同志知道,最佳桨矩角控制和最优控制增益的确定是一个动态的,而且是迭代的过程。当然这个算法的应用,咱们现在针对大机组已经很成熟,后市场这块会提出来什么,因为1.5或者2兆瓦早些年没有这些算法,就需要把这些新的算法移植到老旧机组,去提升发电量。最后是智慧化管理应用,我提了智慧运维三个支点,是围绕着数据、模型和平台来开展的,数据是最底层,有了数据之后才会有多诊断的模型和故障数的沉淀,这些模型和数在我们的平台去做载体,整体的逻辑是这样。

现在十年以上的老风电人对运维有时候还是老的模式,可能运维就是打打力距、做做维护。但是现在运维的新模式就要跟数据运行分析进行结合,制定新的运维方式。这个是数据边界,对咱们整机的子部件维度的模式换了一个维度,它以传感、感知测量、系统集成、软件算法,对数据这块各个边界进行定义。数据价值基础也是需要有一个过程的,我们把运行数据经过加工处理,再进行数据挖掘和特征分析,最终才能沉淀为专家经验去指导运维。这里举了个例子,数据挖掘以全场机组温度作为挖掘点,比如我们可以去横向的或者是纵向的去对比到底机组的某个测点温度是不是异常,到底能不能确定出来哪些是手触故障,哪些是连带故障。手触故障解决之后,连带故障也就没有了。故障诊断大体的方法各家差不多,在后市场运维这块要新增系统,诊断和模型如何去把故障数做的更细化、更丰富、更准确。

这里要提到状态检修,前面所有的是工具和模型,最终应用场景还是要针对运维的质量和效率去做文章。可能早些年是定期定检的特点,定检特点就是第二条曲线,事后运维就是第一条曲线,等故障发生之后再去修。但是我们现在更提倡的是运用第三条曲线,基于状态主动检修,风机过运维、欠运维都是不太好的,最终还是要基于它的状态主动去检修。

这是我们的运维管理平台,也是以下面的技术平台为底层,以数据为依托,在应用平台上去开发面向客户端的各个系统,当然涉及到的人、机、物、费、场站智慧化的东西都在里面。这里还要提另外一个维护客户端,这是明阳内部在风场用的比较好的,能方便业务流程进行管理,还有一个是对工作过程进行跟踪。

下面讲一下未来的趋势,以前是定检成本高、有随机性,现在提到了数字化,状态的监测,未来就涉及到安全高效,把人工智能跨界的东西引进到运维领域来,能实现风电场的收益最大化。这里做个预测,我认为后市场还是以数字化、网络化、智能化为基础,第二点是计算机视觉的应用,通过视觉图像的捕捉和分析来去诊断叶片、其他的部件,可能现在目前做的比较成熟的是视频消防联动,如果真是说出现在某个机组或者是场站内的火灾点会去触发视频、音频的功能。还有一个是人工智能,人工智能今年提的比较多,有相关论坛峰会,这块大家可以关注一下,跨界这块我认为是必须得关注的,这个涉及到风场和算法,当然设备这块是无人机和智慧机器人应用也是我们未来可以想得到能实现的。

最后我提个倡议,推动风机的智能化健康发展助力行业技术信息融合,因为现在各个专业的供应商也是比较给力,希望我们各大整机厂也积极去用,积极放到后市场推广起来,谢谢大家!

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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