考虑不完全维修的风机齿轮箱优化检修策略

第42卷第10期2014年5月16日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandContro1V_01．42No．10Ⅵay16，2014考虑不完全维修的风机齿轮箱优化检修策略赵洪山，张兴科，郭伟(华北电力大学电气与电子2-程学院电力工程系，新能源电力系统国家重点实验室，河北保定071003)摘要：齿轮箱是风电机组中维修费用最高的部件之一，针对齿轮箱的状态检修策略研究对降低设备维修费用、提高可靠度具有关键作用。针对风机齿轮箱不完全维修这一现状，提出了一种基于比例强度模型的优化检修策略。该方法利用监测到的齿轮箱振动数据、温度数据及历史维修数据建立比例强度模型，确定齿轮箱的强度函数；然后采用物理规划方法权衡最小维修费用和最大可靠度两个优化目标函数，确定最优维修阈值，并制定最优维修策略。结合实际风电场故障数据和在线监测数据，对考虑不完全检修的优化检修策略进行仿真分析，结果验证了所提优化策略的有效性和合理性。关键词：风机；齿轮箱；不完全维修；状态维修；比例强度模型；物理规划OptimizedmaintenancestrategywithimperfectrepairforthegearboxofwindturbineZHAOHong—shah，ZHANGXing-ke，GUOWei(StateKeyLaboratoryofNewEnergyPowerSystem，SchoolofElectrical&ElectronicEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003，China)Abstract：Thestudyofcondition-basedmaintenancestrategyforthegearboxiscrucialtoreducemaintenancecostsandimprovereliabilityofequipmentsinceitsmaintenancecostsisoneofthehighestpartsinwindturbine．Inallusiontoimperfectmaintenanceofthegearbox，anoptimizedmaintenancestrategybasedonproportionalintensitymodel(PIM)isproposed．ThestrategybuildsthePIMbasedonthemonitoringdataaboutgearboxvibration，temperatureandhistoricalmaintenance，andobtainstheintensityfunctionofgearbox；thenthephysicalprogrammingmethod，whichisappliedtodealwiththetradeofbetweentheminimizingmaintenancecostsandmaximizingreliability,isusedtodeterminetheoptimizedmaintenancethresholdandformulatetheoptimalmaintenancestrategy．Finally,theoptimizedmaintenancestrategywithimperfectrepairissimulatedbyusingtheactualfailuredataandonlinemonitoringdatafromwindpowerplant．Thesimulatedresultsverifytheefectivenessandrationalityoftheproposedmaintenancestrategyforgearbox．ThisworkissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51077053andNo．51277074)．Keywords：windturbine；gearbox；imperfectmaintenance；conditionbasedmaintenance；proportionalintensitymodel；physicalprogramming中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1674．3415(2014)10—0015．080引言风电机组的运行环境恶劣，如风速变化随机、外界温差变化大等，再加之风机自身制造工艺和技术发展不完善，这些不确定的因素导致风电机组的故障率较高，风电场后期运行维护费用居高不下。据统计，风电机组运行维护的费用约占整个发电成本的25％～30％【lJ。因此，为了降低风电机组寿