北京計(jì)鵬咨詢(xún)有限公司副總經(jīng)理任鵬出席“第五屆中國(guó)風(fēng)電后市場(chǎng)專(zhuān)題研討會(huì)”， 在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)維及大部件修復(fù)專(zhuān)題論壇，分享題為“雙饋風(fēng)機(jī)變速箱故障及維修成本分析”的主旨演講。

　　以下為發(fā)言?xún)?nèi)容：

　　任鵬：各位風(fēng)電界的同仁大家下午好！由我代表我們計(jì)鵬公司的咨詢(xún)團(tuán)隊(duì)分享一下雙饋風(fēng)機(jī)變速箱故障及維修成本分析的結(jié)果。報(bào)告分四個(gè)部分：研究背景意義、本次研究特點(diǎn)、研究?jī)?nèi)容與方法、研究成果分享。

　　研究背景意義。這幾天大家討論的都比較集中，隨著我國(guó)風(fēng)電快速的發(fā)展，截止到2017年風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)容量到1.64億千瓦，近12萬(wàn)臺(tái)的風(fēng)機(jī)已經(jīng)完成了吊裝。從我們右邊環(huán)狀圖看不管是裝機(jī)并網(wǎng)容量和發(fā)電量，我國(guó)風(fēng)電已經(jīng)進(jìn)入第三大發(fā)電系統(tǒng)。

　　通過(guò)數(shù)據(jù)和調(diào)研分析，保守?cái)?shù)字60%的是含有變速箱雙饋風(fēng)機(jī)，接近70%的機(jī)組是雙饋式的。風(fēng)電機(jī)組主要是雙饋式的，直驅(qū)和半直驅(qū)的，目前最主流的是雙饋機(jī)組和直驅(qū)機(jī)組，直驅(qū)機(jī)組從2005年首次進(jìn)入商業(yè)投運(yùn)。研究雙饋式機(jī)組的變速箱故障，對(duì)風(fēng)電這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高變速箱技術(shù)和質(zhì)量有較大的意義，對(duì)風(fēng)電開(kāi)發(fā)、機(jī)型評(píng)審提供參考價(jià)值。我們是在同業(yè)協(xié)會(huì)的委托，計(jì)鵬公司的咨詢(xún)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)六個(gè)月調(diào)研和研究，形成了一個(gè)中國(guó)雙饋風(fēng)電機(jī)組變速箱故障及成果分析的調(diào)研報(bào)告。

　　在近期獲得的一個(gè)數(shù)據(jù)上可以看到右邊的柱狀圖是近五年來(lái)新裝的機(jī)組，直驅(qū)型機(jī)組有明顯上升趨勢(shì)，雙饋型機(jī)組有明顯下降的趨勢(shì)。在已經(jīng)投運(yùn)并網(wǎng)中，大量還是雙饋式機(jī)組。本次研究，我們提出的目標(biāo)是收集30個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，1000臺(tái)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)作為樣本，隨著調(diào)研工作的開(kāi)展，時(shí)間很有限的情況下，我們盡可能大量收集風(fēng)機(jī)變速箱故障、數(shù)據(jù)，最后我們收集到三個(gè)風(fēng)電場(chǎng)共計(jì)2732臺(tái)的風(fēng)機(jī)樣本數(shù)據(jù)。占并網(wǎng)運(yùn)行的雙饋機(jī)組3.5%左右。本次研究所采用的數(shù)據(jù)來(lái)源于風(fēng)電場(chǎng)填報(bào)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，我們還有對(duì)部分的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研和實(shí)地的數(shù)據(jù)采集，這也囊括了不同地形的、不同溫度條件的風(fēng)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)考察。

　　受限于我國(guó)風(fēng)電實(shí)際的運(yùn)行時(shí)間還不足夠長(zhǎng)，也沒(méi)有覆蓋到風(fēng)機(jī)全生命周期范圍內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，后續(xù)還會(huì)繼續(xù)的長(zhǎng)期的去根據(jù)分析下去。本次研究所有的樣本涵蓋的單機(jī)容量從600千瓦一直到2000千瓦都有。其實(shí)1500千瓦的風(fēng)機(jī)占了64%的比例，右邊餅圖看到調(diào)研數(shù)據(jù)總投運(yùn)年限分布情況。運(yùn)行超過(guò)5年以上的機(jī)組占所有的用的數(shù)據(jù)樣本78%，樣本與中國(guó)雙饋式風(fēng)機(jī)的機(jī)型結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)時(shí)序基本吻合，我們認(rèn)為具有較強(qiáng)的代表性。

　　介紹一下研究?jī)?nèi)容和方法。研究是為了分析變速箱故障對(duì)于雙饋式機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響，重點(diǎn)研究了變速箱故障和數(shù)量以及占風(fēng)機(jī)總故障的比例。變速箱運(yùn)行期內(nèi)主要故障的類(lèi)別、變速箱故障帶來(lái)的成本以及相關(guān)變化趨勢(shì)的幾大內(nèi)容。

　　我們主要采取了這四大類(lèi)的方法，研究對(duì)象包括全國(guó)在運(yùn)行的雙饋式風(fēng)電機(jī)組，整群抽樣、運(yùn)行環(huán)境、投產(chǎn)時(shí)間、單機(jī)容量，選擇風(fēng)場(chǎng)所有的風(fēng)機(jī)都作為研究樣本，選擇比例分析方法，分年度來(lái)收集，比例分析。加權(quán)分析，收集每個(gè)變速箱故障次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)，測(cè)算出每年單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組變速箱的故障次數(shù)和時(shí)長(zhǎng)分析變化趨勢(shì)。類(lèi)別分析，分析每年各類(lèi)故障占比的變化趨勢(shì)。成本分析，通過(guò)收集風(fēng)電場(chǎng)故障損失的電量成本，收集主要故障類(lèi)別成本構(gòu)成，人員、價(jià)格等情況作為測(cè)算依據(jù)，進(jìn)行成本分析。

　　分享一下研究的初步成果，分析了2011-2017年樣本的故障數(shù)據(jù)，測(cè)算出近年來(lái)我國(guó)風(fēng)電及變速箱每年平均故障次數(shù)、時(shí)長(zhǎng)以及占風(fēng)機(jī)故障的比例。0.25次/臺(tái)年，從2011年-2017年所有的故障，研究樣本比例情況，大約占研究目標(biāo)的總故障次數(shù)的7%，平均故障時(shí)長(zhǎng)是10個(gè)小時(shí)/臺(tái)年，故障時(shí)長(zhǎng)占風(fēng)電機(jī)組故障時(shí)長(zhǎng)2%。

　　分析了故障次數(shù)及時(shí)長(zhǎng)投運(yùn)年限的關(guān)系。分析了運(yùn)行1-7年風(fēng)電機(jī)組變速箱故障數(shù)據(jù)，變速箱每臺(tái)每年故障次數(shù)在0.15-0.3次之間，占風(fēng)電機(jī)組故障總次數(shù)的比例在4.5%-7.5%之間。隨著投運(yùn)年限增加，故障次數(shù)有增加，故障次數(shù)占比在下降，意味著其他部件故障次數(shù)也在提高。經(jīng)過(guò)分析投運(yùn)1-7年風(fēng)電機(jī)組故障時(shí)間的數(shù)據(jù)，基本上是4-13個(gè)小時(shí)/臺(tái)年，占風(fēng)機(jī)所有故障時(shí)長(zhǎng)8%-15%之間，故障時(shí)長(zhǎng)這邊暫時(shí)看沒(méi)有明顯的規(guī)律。

　　還研究了對(duì)地形敏感性和風(fēng)機(jī)變速箱之間的故障關(guān)系，分析了1-7年的山地型風(fēng)電和平原型風(fēng)電，山地型風(fēng)電變速箱平均故障次數(shù)是0.22次/臺(tái)年，略高于平原型0.2次/臺(tái)年，但故障時(shí)長(zhǎng)確相反，山地型風(fēng)電變速箱平均故障時(shí)長(zhǎng)6.7小時(shí)/臺(tái)年。還研究了分析運(yùn)行1-7年常溫型風(fēng)電和低溫型風(fēng)電，常溫型風(fēng)電變速箱平均故障次數(shù)0.4次/臺(tái)年，要高于低溫型0.17次/臺(tái)年，但故障時(shí)長(zhǎng)卻相反，常溫型風(fēng)電變速箱平均故障時(shí)長(zhǎng)3.5小時(shí)/臺(tái)年，低于低溫型7.2小時(shí)/臺(tái)年。低溫型地區(qū)往往變速箱出現(xiàn)故障，維修的周期會(huì)比較長(zhǎng)。

　　經(jīng)過(guò)我們的分類(lèi)分析，把變速箱故障主要分了兩類(lèi)，六種：機(jī)械、電氣及輔助六大類(lèi)故障。機(jī)械故障有三大類(lèi)：輪齒故障、軸與軸承的故障、箱體相關(guān)的故障。電氣及輔助系統(tǒng)的故障有三類(lèi)：冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電控與傳感器這部分。經(jīng)過(guò)我們統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)變速箱各類(lèi)故障中，電氣及輔助系統(tǒng)故障次數(shù)較多，而相對(duì)的處理時(shí)間會(huì)比較短，特別是供油和冷卻系統(tǒng)，從左邊的餅圖可以看出，故障的次數(shù)和供油和冷卻性加起來(lái)達(dá)到64%的占比，機(jī)械故障次數(shù)較少，故障的處理時(shí)長(zhǎng)普遍較長(zhǎng)，特別是齒輪和軸承的故障，故障時(shí)間加起來(lái)達(dá)到73%的占比。

　　同時(shí)我們也分析了隨著投運(yùn)年限的增加，這些故障有什么變化的規(guī)律，分析運(yùn)行了7年的數(shù)據(jù)看，變速箱各類(lèi)故障次數(shù)占比相對(duì)穩(wěn)定，供油系統(tǒng)故障次數(shù)也增加的趨勢(shì)，故障時(shí)長(zhǎng)占比年度變化比較大，箱體故障有增加趨勢(shì)，軸承故障率有減少趨勢(shì)。這個(gè)也得益于風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)增加，運(yùn)行維護(hù)的隊(duì)伍技術(shù)水平也在提高，為我們這些初期常出現(xiàn)的故障有了更多的預(yù)防和排檔的手段。

　　對(duì)于故障的成本分成兩塊，一個(gè)是維修成本和損失電量的成本，我們把維修成本分成設(shè)備費(fèi)用、安裝費(fèi)用、人工費(fèi)用。損失電量是按照0.55元/千瓦時(shí)，用于測(cè)算對(duì)于變速箱故障所帶來(lái)的成本的分析。這個(gè)柱狀圖分析來(lái)看，風(fēng)機(jī)運(yùn)行前10年，變速箱故障成本平均在60萬(wàn)元左右，齒輪故障成本占25萬(wàn)元，軸承18萬(wàn)元，箱體約為13萬(wàn)元，電氣及輔助系統(tǒng)約為2萬(wàn)元。我們采集的樣本一部分沒(méi)達(dá)到10年以上，可能會(huì)有一部分偏差。經(jīng)過(guò)測(cè)算運(yùn)行10年變速箱齒輪、軸承、箱體的故障分別占了43%、31%、23%，分項(xiàng)看電量損失成本最大占39%。

　　總結(jié)一下這次研究的初步成果，2011-2017年，變速箱每年平均故障0.25臺(tái)次，占風(fēng)機(jī)總故障次數(shù)7%。每年平均故障時(shí)長(zhǎng)10小時(shí)，占風(fēng)電機(jī)組總故障時(shí)長(zhǎng)12%。單詞平均故障處理時(shí)間約為40小時(shí)。

　　風(fēng)機(jī)變速箱故障與地形條件相關(guān)性較小。常溫型風(fēng)電變速箱故障次數(shù)比低溫型的略高，低溫型故障時(shí)長(zhǎng)相對(duì)比常溫型更長(zhǎng)；變速箱供油和冷卻系統(tǒng)等故障次數(shù)多，輪齒和軸承等機(jī)械故障時(shí)間長(zhǎng)；風(fēng)機(jī)運(yùn)行前10年，變速箱故障成本約為60萬(wàn)元左右，其中絕大多數(shù)為機(jī)械故障，占97%，主要來(lái)源于電量損失和設(shè)備購(gòu)置和安裝的費(fèi)用。

　　以上是我們對(duì)變速箱故障分析和成果分析的初步成果。后續(xù)會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集的來(lái)源，并且進(jìn)一步的跟蹤分析，得出更多有規(guī)律性的，為大家提供參考。計(jì)鵬公司是專(zhuān)注于新能源的工程咨詢(xún)，專(zhuān)業(yè)的工程咨詢(xún)，已經(jīng)有20多年了，我們也希望繼續(xù)做好一個(gè)專(zhuān)業(yè)咨詢(xún)公司該做的事情。

　　謝謝大家！

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