中國(guó)電器科學(xué)研究院有限公司工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任揭敢新在主旨發(fā)言環(huán)節(jié)發(fā)表了題為《海上風(fēng)電電氣設(shè)備服役環(huán)境特殊性及應(yīng)對(duì)措施研究》的演講：

 

　　大家好，我們主要是研究環(huán)境對(duì)風(fēng)電的影響，所以今天我做這個(gè)交流也是我們最近幾年工作的一些信息和成果，跟大家交流一下。非常感謝大會(huì)組委會(huì)給我這個(gè)機(jī)會(huì)。

 

　　我今天主要是關(guān)于風(fēng)電電器設(shè)備服役環(huán)境，特別是海上風(fēng)電的特殊性，它存在的一些問(wèn)題以及相應(yīng)的一些應(yīng)對(duì)措施。這些數(shù)據(jù)都是我們這幾年自己研究積累的一些數(shù)據(jù)。

 

　　從四個(gè)方面：

 

　　一、服役環(huán)境特點(diǎn)分析；

 

　　二、剛才張老師講的是大環(huán)境，但是實(shí)際上對(duì)于我們風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行來(lái)說(shuō)，其實(shí)我們更關(guān)注所謂的微環(huán)境，就是我某一部件或者某一設(shè)備，其實(shí)在我的相對(duì)小的環(huán)境里面工作，跟大環(huán)境來(lái)說(shuō)可能還有一點(diǎn)差異，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)就是關(guān)注微環(huán)境。

 

　　三、控制技術(shù)。

 

　　四、全周期管理系統(tǒng)研究。

 

　　首先是特點(diǎn)，剛才張教授也講了，我也簡(jiǎn)要解殺一下。我們國(guó)家現(xiàn)在環(huán)境還是多樣的，尤其是海上風(fēng)電，特別是在我們福建和廣東這邊，東海和這邊，面對(duì)的所謂高溫、高濕、高嚴(yán)三高環(huán)境，比北方的海相對(duì)來(lái)說(shuō)更加惡劣和嚴(yán)峻一些，對(duì)這些地方設(shè)備更容易發(fā)生故障，比如停機(jī)、控制失靈、短路，肯定會(huì)帶來(lái)?yè)p失。

 

　　我們說(shuō)三個(gè)問(wèn)題，可能帶來(lái)的問(wèn)題包括腐蝕、老化、絕緣失效、散熱、凝露問(wèn)題，凝露問(wèn)題是一個(gè)大問(wèn)題，另外還有其它問(wèn)題。ISA標(biāo)準(zhǔn)是電器行業(yè)現(xiàn)在對(duì)腐蝕評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)，這里有一個(gè)劃分，控制了四個(gè)等級(jí)：G1-GX，我從溫和、中等、苛刻到嚴(yán)重，從反應(yīng)梳理來(lái)衡量的。如果是G1一般是安全可靠的，到GX就是非常嚴(yán)重了，要趕緊采取措施，要不然問(wèn)題就來(lái)了。

 

　　這是一個(gè)示意，我們用一個(gè)小花代替不同顏色，代表不同的部件，比如說(shuō)一些控制系統(tǒng)，箱變，其他這些問(wèn)題，大概目前有這么幾類，一個(gè)就是常規(guī)的分布可能這些都在底下，另外一種可能就是都在機(jī)艙里面，還有一個(gè)比較特別的就是我專門放一個(gè)區(qū)域，用一個(gè)集裝箱或者一個(gè)小房間，把所有控制系統(tǒng)都放在那里面去，對(duì)這個(gè)空間進(jìn)行環(huán)境控制，確保整體的安全。

 

　　這個(gè)是我們對(duì)五家主流的海上風(fēng)機(jī)場(chǎng)監(jiān)測(cè)了幾年的數(shù)據(jù)，就是說(shuō)我們現(xiàn)在實(shí)際上這里面涉及到雙饋、直驅(qū)的，從幾個(gè)角度去分別對(duì)它進(jìn)行一個(gè)監(jiān)測(cè)，從監(jiān)測(cè)來(lái)看，目前實(shí)際上各個(gè)廠家對(duì)相應(yīng)的都有一些防護(hù)措施，但是這個(gè)防護(hù)措施來(lái)看，初期是有效果的，現(xiàn)在總體上是在40%左右，但是能不能達(dá)到25年的使用壽命，這個(gè)風(fēng)電的壽命我們預(yù)期使用壽命是25年，其實(shí)這是一個(gè)大文豪，很多企業(yè)實(shí)際上也是非常關(guān)注壽命和可靠性。

 

　　我們用相應(yīng)的測(cè)試介質(zhì)材料對(duì)這個(gè)進(jìn)行一些監(jiān)測(cè)，腐蝕的測(cè)試，腐蝕跟介質(zhì)密切相關(guān)。通常我們說(shuō)工業(yè)環(huán)境，比如說(shuō)硫等等其他的化學(xué)污染物，這些對(duì)腐蝕的影響跟海洋不一樣，海洋主要是鹽霧。從這個(gè)表上的數(shù)據(jù)來(lái)看差幾十倍，右邊這個(gè)表就是通?，F(xiàn)在電器行業(yè)對(duì)腐蝕等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，大同小異，從那邊是NEC、ANSI、到ISO，ISO11844是最新的標(biāo)準(zhǔn)，也是劃分的最細(xì)，也表明現(xiàn)在對(duì)這個(gè)控制越嚴(yán)，越重視。

 

　　這個(gè)是目前我們可能各個(gè)主流風(fēng)機(jī)廠家對(duì)濕度控制的一些方法，各種各樣的方法，因?yàn)闈穸仁呛苤匾囊驍?shù)，濕度多有一些控制辦法。因?yàn)闈穸戎苯佑绊懙胶竺娴暮｛}離子產(chǎn)生的反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕，這些對(duì)誘發(fā)故障非常關(guān)鍵。但是現(xiàn)在目前實(shí)際上整個(gè)沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，所以各個(gè)企業(yè)各有各的招數(shù)。

 

　　我們就對(duì)目前現(xiàn)在現(xiàn)有的一些辦法，就是大家多是采用自己的辦法監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)三種不同的風(fēng)機(jī)，從我們的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，也全區(qū)的不同位置，包括機(jī)艙、變流器等等不同類型?？梢钥闯鰜?lái)，各個(gè)廠家通過(guò)控制以后在正常運(yùn)行的時(shí)候，系統(tǒng)都在工作的時(shí)候大概是在40-60，這都是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。但是有一個(gè)很重要的問(wèn)題，就是說(shuō)我們的風(fēng)機(jī)你不可能實(shí)時(shí)24小時(shí)運(yùn)行，其實(shí)在檢修，在非運(yùn)行階段，其實(shí)這個(gè)過(guò)程多數(shù)是沒(méi)控制的，所以這個(gè)實(shí)際上問(wèn)題就來(lái)了，假如你控制在40-60，按正常狀況，也許問(wèn)題還比較理想一點(diǎn)，但是如果停機(jī)階段所導(dǎo)致的變化對(duì)你整個(gè)系統(tǒng)的影響還是很大的，它是一種機(jī)具。所以從上面來(lái)看三高問(wèn)題容易引起環(huán)境失效，首先要重視，另外其實(shí)環(huán)境問(wèn)題是一個(gè)積聚的問(wèn)題，可能短期內(nèi)認(rèn)為沒(méi)問(wèn)題，但是問(wèn)題累積起來(lái)會(huì)爆發(fā)，在某個(gè)時(shí)刻會(huì)陡然下降。

 

　　第二部分就是微環(huán)境，海上風(fēng)電首先主要關(guān)注鹽粒子，鹽粒子是通常的測(cè)試方法，主要通過(guò)氯化銀腐蝕產(chǎn)物表征鹽粒子的含量，通過(guò)相應(yīng)換算方式快速表示鹽粒子的沉降量。這也是一種金屬材料，通過(guò)測(cè)量鹽粒子沉積在金屬薄膜表面的濃度來(lái)計(jì)算空氣中的含鹽量，當(dāng)空氣的含鹽顆粒沉降到金屬電極表面后，電極表面就會(huì)發(fā)生吸潮液化，形成薄液形成沉降速率。

 

　　凝露是很大的問(wèn)題，凝露到底怎么形成的也是很關(guān)鍵。我們現(xiàn)在任何一個(gè)設(shè)備里面溫度都不是均勻的，總會(huì)有溫差，高溫低溫，如果我們選取機(jī)體內(nèi)部的A點(diǎn)作為溫度最低，B點(diǎn)作為溫度最高。設(shè)備運(yùn)行以后A點(diǎn)的相對(duì)速度將會(huì)上升這是肯定的，B點(diǎn)的溫度將會(huì)下降，兩者之間處在濕度的兩端，所以溫差越大分化越明顯，這樣凝露就出來(lái)了，所以這個(gè)凝露肯定發(fā)生在A點(diǎn)。通過(guò)這些我們要重點(diǎn)關(guān)注后面采取措施，我們重要在哪里采取措施，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)那么大，系統(tǒng)那么復(fù)雜，你全方位的采取實(shí)際上也不現(xiàn)實(shí)，成本也很高，所以就是通過(guò)其實(shí)我們就可以確定我主要在哪些地方采取措施。

 

　　這個(gè)是因?yàn)楝F(xiàn)在自然化監(jiān)測(cè)，我們就是通過(guò)這些對(duì)凝露的影響進(jìn)行一個(gè)監(jiān)測(cè)，其實(shí)凝露形成還包括溫度、濕度、材料表面的特性，就是具體你的工作部件，或者你所關(guān)注的這個(gè)部件的材料特性，環(huán)境中干不干凈，還有鹽霧粒子等等，這是自動(dòng)檢測(cè)儀，通過(guò)模型來(lái)判斷它怎么樣算是已經(jīng)凝露了，然后對(duì)于凝露我們?cè)O(shè)定一個(gè)邊界，形成一個(gè)預(yù)警，這樣的話就是說(shuō)我又形成了，預(yù)警超過(guò)我所要控制的范圍，這個(gè)范圍提醒我要采取措施，所以就是進(jìn)一步采取措施，阻斷或者是把它改進(jìn)，來(lái)防止它進(jìn)一步惡化。通過(guò)上面的分析可以看到，凝露特別是鹽粒子需要連續(xù)監(jiān)測(cè)，它是一個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題，也是一個(gè)累積的問(wèn)題。

 

　　第三部分簡(jiǎn)要介紹一下環(huán)境控制的技術(shù)。風(fēng)電設(shè)備非常復(fù)雜，通常比如說(shuō)我們從塔筒結(jié)構(gòu)建構(gòu)通過(guò)改變材料或者增加房屋方式改變房屋性能，但是對(duì)于電器來(lái)說(shuō)，那么多部件，那么復(fù)雜的東西，不可能，所以往往是通過(guò)系統(tǒng)的改善它的工作環(huán)境，就是我們剛才說(shuō)的微環(huán)境這個(gè)角度去進(jìn)行控制和調(diào)整。這樣的話一個(gè)是成本最理想而且效果最好。無(wú)非兩種，一個(gè)是比如說(shuō)我們對(duì)整個(gè)環(huán)境進(jìn)行凈化控制，這個(gè)就是我們改善產(chǎn)品的服役環(huán)境，第二個(gè)就是我們改變材料的表面狀態(tài)，一個(gè)是比如鹽霧凈化，第二就是防銹。

 

　　鹽霧顆粒分布在2-7毫米之間，而且鹽霧從一種形態(tài)到另一種形態(tài)是不定的，一會(huì)兒固態(tài)，一會(huì)兒液，這個(gè)對(duì)于我們通過(guò)它的變化過(guò)程我們可以采取一些措施，因?yàn)楫?dāng)液態(tài)的時(shí)候很難弄，到固態(tài)的時(shí)候就可以進(jìn)行處理，把鹽霧進(jìn)行去除。

 

　　這個(gè)就是剛才說(shuō)基于鹽霧的形態(tài)特征，對(duì)于不同的過(guò)濾材料篩選進(jìn)行驗(yàn)證，讓在海洋高濕度環(huán)境下的鹽霧由液體變?yōu)楣虘B(tài)的時(shí)候我們進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)對(duì)它的材料我們?cè)黾铀拿芏?，使鹽霧得到有效的過(guò)濾，這里面就有使用了包括幾層，一個(gè)超梳水性烯烴粗前衛(wèi)，疏水性的烯烴超細(xì)纖維。這我們基本上可以過(guò)濾2-10微米之間的鹽霧粒子。

 

　　這是一套工藝圖，左邊進(jìn)去，含鹽空氣進(jìn)去，經(jīng)過(guò)粗效的過(guò)濾和鹽霧的過(guò)濾，通過(guò)吸附最后出來(lái)就是干凈的空氣，右邊就是我們所需要的工作環(huán)境，就是我們剛才說(shuō)微環(huán)境，其實(shí)我們?cè)O(shè)備反正就是在這么一個(gè)環(huán)境里面，這樣不斷地循環(huán)，使我們的工作環(huán)境，為我們電器的微環(huán)境是處在一個(gè)理想的環(huán)境之中。

 

　　這套系統(tǒng)還可以通過(guò)安裝快速腐蝕監(jiān)測(cè)儀，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕環(huán)境狀況，智能化控制腐蝕環(huán)境凈化系統(tǒng)，可接入風(fēng)機(jī)的scada系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。對(duì)腐蝕環(huán)境監(jiān)測(cè)，包括溫濕度、大氣壓、實(shí)時(shí)腐蝕速率、腐蝕等級(jí)。安裝壓差計(jì)及報(bào)警系統(tǒng)，大于300Pa通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警提示，更換鹽霧過(guò)濾材料。這套系統(tǒng)基本上99%以上去除海洋大氣中5微米及以上的顆粒，另外對(duì)于這個(gè)85%以上就是海洋環(huán)境獨(dú)有的腐蝕性顆粒，就是剛才說(shuō)的大氣污染物這個(gè)顆粒也能去除。還有通過(guò)選配FILSEC單元，就是一種化學(xué)材料，大概75.5%去除相應(yīng)的腐蝕性氣體一些污染物，包括我們常見(jiàn)的海上的燃油，船只的污染，尾氣排放等等導(dǎo)致的一些污染的東西。

 

　　這個(gè)是我們的模型樣機(jī)，這個(gè)模型樣機(jī)就是我們實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，大概工作2個(gè)小時(shí)，室內(nèi)的濕度可以從90%降到35%，腐蝕速率從G3降到G1。

 

　　還有一種就是剛才說(shuō)對(duì)材料表面的處理，這個(gè)對(duì)于一些小部件或者空間比較小的地方，因?yàn)槟氵M(jìn)不了剛才說(shuō)的那些設(shè)備，我們就用氣象防銹，但是它有個(gè)問(wèn)題，就是在海洋這個(gè)高濕環(huán)境的時(shí)候，本身這個(gè)濕度也對(duì)氣象防銹有時(shí)候會(huì)起到助推的作用，原因是制銹的因素先起作用，已經(jīng)腐蝕了，你把它包在里面里面還在腐蝕，這樣導(dǎo)致氣象防銹是失效的。怎么解決，通過(guò)合理分配除濕、除塵，氣象防銹的空間布局，在濕度提高之前就先把氣象這一層膜覆蓋到材料表面，起到一個(gè)防護(hù)效果，這樣的話整個(gè)效率就大大提高，所以整個(gè)腐蝕速率也降低了30%以上。

 

　　從上面的分析我們可以看到，在風(fēng)電運(yùn)行前期故障率相對(duì)較低，但環(huán)境影響是一個(gè)積累的過(guò)程，腐蝕微量且不易察覺(jué)，應(yīng)持續(xù)監(jiān)測(cè)并采用有效的防護(hù)手段。

 

　　第四部分就簡(jiǎn)要介紹一下全周期管理系統(tǒng)研究，這塊工作因?yàn)檫€在做

 

　　就目前風(fēng)電25年的壽命，運(yùn)維實(shí)際上是一個(gè)重要的時(shí)間階段，占比來(lái)說(shuō)時(shí)間占最長(zhǎng)。它現(xiàn)在目前存在的問(wèn)題就是我們實(shí)際上設(shè)備的實(shí)際環(huán)境等級(jí)，就是我們對(duì)它的把握是不夠的，只能說(shuō)基于原來(lái)的分析，比如前期的工作說(shuō)它現(xiàn)在大概是在這個(gè)環(huán)境，但是它到底目前的狀況怎么樣其實(shí)不知道，所以這往往是導(dǎo)致了安全隱患不容易發(fā)現(xiàn)，存在運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)在的修很多是計(jì)劃的修，這個(gè)風(fēng)機(jī)兩年要去修了，不是說(shuō)有問(wèn)題就馬上修，或者根據(jù)問(wèn)題的出現(xiàn)程度來(lái)安排修理，所以實(shí)際上某種程度上也導(dǎo)致成本大量增加。如何解決，我們希望通過(guò)這個(gè)把數(shù)據(jù)大量的積累，通過(guò)模型建立和評(píng)價(jià)，采取設(shè)定預(yù)警，這樣的話提醒我們要去維修了，從計(jì)劃修變成需要的時(shí)候去修。

 

　　這是整個(gè)項(xiàng)目的思路大概幾大塊，一個(gè)是數(shù)據(jù)的獲取，剛才說(shuō)包括微環(huán)境溫濕度、設(shè)備溫濕度、腐蝕等級(jí)、鹽含量等等，大數(shù)據(jù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集、離線數(shù)據(jù)導(dǎo)入、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、程序接口錄入、數(shù)據(jù)分析。最后服務(wù)主機(jī)廠包括投資方。

 

　　這是大概的流程，就是我們建立模型包括剛才說(shuō)的幾個(gè)板塊，模型在過(guò)程中還不斷優(yōu)化，另外就是模型的應(yīng)用過(guò)程中也根據(jù)結(jié)合實(shí)際情況也不斷地進(jìn)行優(yōu)化。

 

　　這個(gè)是我們利用這套系統(tǒng)繪制的一個(gè)示意圖，從這個(gè)圖上看這個(gè)是2018年1-3月份的數(shù)據(jù)，和2018年4-6月，看到這兩圖還是有變化的，對(duì)腐蝕的等級(jí)還是有變化的。當(dāng)然因?yàn)檫@個(gè)數(shù)據(jù)我們目前來(lái)說(shuō)還是兩維的，還不是三維，而且數(shù)據(jù)很多都是離線的數(shù)據(jù)，如果能實(shí)現(xiàn)在線，應(yīng)該說(shuō)這是一個(gè)方向，但是有很多工作還要在做，數(shù)據(jù)量也不夠，數(shù)據(jù)其實(shí)可能需要一個(gè)幾年的數(shù)據(jù)就能繪制比較理想的圖，這樣對(duì)我們整個(gè)維護(hù)管理來(lái)說(shuō)，我們就可以知道哪些部位現(xiàn)在可能存在隱患，我們需要采取哪些措施，防范它進(jìn)一步惡化。

 

　　基于風(fēng)機(jī)整機(jī)服役環(huán)境的大數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組后期的運(yùn)維很重要，這方向也很重要，我要介紹的就這么多，謝謝！

 

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