2021海上风电机组可靠性、可利用率及维护.docx

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1、海上风电机组可靠性、可利用率及维护符 号含 义A对 于 风 力 发 电 机 ， 该 符 号 指 代 高 湍 流 特 性B对 于 风 力 发 电 机 ， 该 符 号 指 代 中 等 湍 流 特 性C对 于 风 力 发 电 机 ， 该 符 号 指 代 低 湍 流 特 性A A可 利 用 率 ， A = MTBF / （ MTBF + MTTR）（ t）各 类 子 部 件 可 利 用 率 的 时 间 函 数Acc加 速 寿 命 试 验 中 的 加 速 因 子AEP年 发 电 量 （ 单 位 ： MWh）C容 量 系 数 （ % ）CoE能 耗 成 本 （ 单 位 ： 英 镑 / MWh）F（ t）故

2、 障 强 度 （ 可 由 PLP 或 威 布 尔 分 布 方 程 表 示 ）F 或 F - 1正 向 / 反 向 快 速 傅 里 叶 变 换FCR年 固 定 费 用 率 （ % ）H效 率s海 面 波 浪 高 度ICC初 始 资 金 成 本 （ 单 位 ： 英 镑 ）I传 动 系 统 惯 性 （ 单 位 ： kg m2 ）I I湍 流 强 度 ， 定 义 详 见 IEC 61400 第 1 部 分 ， 计 算 公 式 为 / uIchar湍 流 特 性u ， 定 1义5m详 / 见s IEC 61400 第 1 部 分fkref当 风 速re 为时 的 预 期 湍 流 值ku能 量 平 衡 公

3、 式 中 的 常 数n当 风 速 u 为 n （ 单 位 ： m/ s） 时 的 湍 流 相 关 系 数（ t）子 部 件 、 机 器 的 瞬 时 危 险 率 函 数 （ 单 位 ： 故 障 / 子 部 件 / 年 ）随 时 间 变 化 的 子 部 件 、 机 器 的 故 障 率 （ 单 位 ： 故 障 / 子 部 件 / 年 ）N转 子 转 速 （ 单 位 ： r / min）n年 数PP t功 率 （ 单 位 ： W）de故 障 检 测 概 率p极 对 数Q热 流 动 量 （ 单 位 ： W/ m2 ）R R电 阻 （ 单 位 ： ）（ t）r各 子 部 件 可 靠 性 或 存 活 率 函

4、 数 的 时 间 函 数 （ 单 位 ： 故 障 / 机 器 / 年 ）贴 现 率 （ % ）2S具 体 发 电 量 （ 单 位 ： MWh / m / 年 ）风 速 的 标 准 方 差T转 矩 （ 单 位 ： N m）T温 度 （ 单 位 ： ）T温 升 （ 单 位 ： ）T波 浪 时 长 （ 单 位 ： s）u风 速 （ 单 位 ： m/ s、 mile / h、 kn ）V f子 部 件 的 故 障 间 隔 时 间 ， 计 算 公 式 为 = 1 / （ 单 位 ： h）re位 于 风 力 发 电 机 轮 毂 高 度 处 的 平 均 风 速 （ 单 位 ： m/ s）V方 均 根 电 压

5、 （ 单 位 ： V）W风 力 发 电 机 传 动 系 统 做 功 量角 频 率 （ 单 位 ： rad / s） 1mile = 1609. 344m。 1kn = 1nmile / h = 1. 852km/ h。缩 略 语英 文 全 称中 文 解 释AEPAnnualised energy production年 发 电 量AIPArtemis Innovative PowerArtemis 创 新 能 源 公 司ALTAccelerated life testing加 速 寿 命 测 试AMAsset management资 产 管 理AMSAAArmy Materiel System

6、s Analysis Activity军 用 材 料 系 统 分 析 活 动BDFIGBrushless doubly fed induction generator无 刷 双 馈 异 步 发 电 机BMSBlade Monitoring System叶 片 监 控 系 统BOPBalance of Plant工 厂 平 衡CAPEXCapital expenditure资 本 支 出CBMCondition - based maintenance基 于 状 态 的 维 护CMSCondition Monitoring System状 态 监 控 系 统CoECost of energy发 电

7、 成 本DCSDistributed Control System分 布 式 控 制 系 统DDPMGDirect drive permanent magnet synchronous generator直 驱 永 磁 同 步 发 电 机DDTDigital Drive Technology （ AIP）数 字 驱 动 技 术 （ AIP）DDWRSGEDirect drive wound rotor synchronous generator and exciter直 驱 绕 线 转 子 同 步 发 电 机 和 励 磁 机DEDrive end of generator or gearbox

8、发 电 机 或 齿 轮 箱 的 驱 动 端DFIGDoubly fed induction generator双 馈 异 步 发 电 机EAWEEuropean Academy of Wind Energy欧 洲 风 能 学 会EFCEmergency feather control紧 急 顺 桨 控 制EPRIElectric Power Research Institute， USA美 国 电 力 研 究 院EWEAEuropean Wind Energy Association欧 洲 风 能 协 会FBGFibre Bragg Grating光 纤 光 栅FCRFixed charge

9、rate， interest rate on borrowed money固 定 收 费 率 （ 即 借 款 利 率 ）FFTFast Fourier Transform快 速 傅 里 叶 变 换FMField maintenance现 场 维 修海上风电机组可靠性、 可利用率及维护（ 续 ）缩 略 语英 文 全 称中 文 解 释FMEAFailure Modes and Effects Analysis故 障 模 式 及 效 果 分 析FMECAFailure Modes， Effects and Criticality Analysis故 障 模 式 、 效 果 及 危 险 性 分 析FS

10、VField support vessel现 场 支 援 船HAWTHorizontal axis wind turbine水 平 轴 风 力 发 电 机HMHealth monitoring健 康 监 测HPPHomogeneous Poisson process齐 次 泊 松 过 程HSSGearbox high - speed shaft齿 轮 箱 高 速 轴HVHigh voltage高 压ICSIntegrated Control System综 合 控 制 系 统IECInternational Electrotechnical Commission国 际 电 工 委 员 会IEE

11、EInstitute of Electrical and Electronic Engineers美 国 电 气 与 电 子 工 程 师 学 会IETInstitution of Engineering and Technology （ former IEE）英 国 工 程 技 术 学 会 （ 前 国 际 电 气 工 程 师 学会 ）IMInformation management信 息 管 理IMSGearbox intermediate shaft齿 轮 箱 中 间 轴IPIntellectual property知 识 产 权LCCLife cycle costing寿 命 周 期 成

12、本LSSGearbox low - speed shaft齿 轮 箱 低 速 轴LVLow voltage低 压LWKLandwirtschaftskammer Schleswig - Holstein databasefor Germany德 国 Landwirtschaftskammer 石 勒 苏 益 格 - 荷尔 斯 泰 因 数 据 库MCAMarine and Coastguard Agency海 洋 海 岸 警 卫 队MIL - HDBKUS Reliability Military Handbook美 国 军 方 可 靠 性 手 册MMMaintenance management

13、维 修 管 理MTBFMean time between failures平 均 故 障 间 隔 时 间MTTRMean time to repair平 均 维 修 时 间MVMedium voltage中 压NDENon - drive end of generator or gearbox发 电 机 或 齿 轮 箱 的 非 驱 动 端NHPPNormal homogeneous Poisson process正 态 齐 次 泊 松 过 程NPRDNon - electronic Parts Reliability Data非 电 类 可 靠 性 数 据O&MOperations and m

14、aintenance运 行 与 维 护OEMOriginal equipment manufacturer原 始 设 备 生 产 商OFGEMOffice of Gas and Electricity Markets天 然 气 与 电 力 市 场 办 公 室缩 略 语 表（ 续 ）缩 略 语英 文 全 称中 文 解 释OFTOOffshore Trasmission Operator海 上 输 电 运 营 商OMOperations management运 行 管 理OPEXOperational expense运 行 成 本OREDAOffshore Reliability Data海 上

15、运 行 可 靠 性 数 据OWTOffshore wind turbine海 上 风 力 发 电 机PLCProgrammable logic controller可 编 程 序 控 制 器PLPPower law process幂 律 过 程PMG1GPermanent magnet synchronous generator with 1 - stage gearbox含 一 级 齿 轮 箱 的 永 磁 同 步 发 电 机PMSGPermanent magnet synchronous generator永 磁 同 步 发 电 机PSDPower spectral density功 率 谱

16、 密 度RBDReliabilty block diagram可 靠 性 框 图RMPReliability modelling and prediction可 靠 性 建 模 与 预 测RNARotor nacelle assembly转 子 舱 装 配RPNRisk Priority Number风 险 优 先 数SCIGSquirrel cage induction generator笼 型 异 步 发 电 机TBFTime between failures故 障 间 隔 时 间TTFTime to failure失 效 时 间TTTTotal time on test总 测 试 时 长

17、VAWTVertical axis wind turbine垂 直 轴 风 力 发 电 机WFWind farm风 电 场WMEPWissenschaftlichen Mess - und Evaluierungspro- gramm databaseWissenschaftlichen Mess - und Evaluierungspro- gramm 数 据 库WRIGWound rotor induction generator绕 线 转 子 异 步 发 电 机WRIGEWound rotor induction generator and exciter绕 线 转 子 异 步 发 电

18、机 和 励 磁 机WRSGEWound rotor synchronous generator and exciter绕 线 转 子 同 步 发 电 机 和 励 磁 机WSDWindstats database for Germany德 国 风 电 数 据 库WSDKWindstats database for Denmark丹 麦 风 电 数 据 库WTWind turbine风 力 发 电 机WTCMTRWind turbine condition monitoring test rig风 力 发 电 机 状 态 监 控 测 试 台译 者 序原 书 前 言致 谢术 语 表缩 略 语 表第

19、1 章海 上 风 电 发 展 概 述11. 1 风 电 的 发 展1. 2 大 型 风 电 场 1 41. 3 首 批 海 上 风 电 建 设 51. 4 北 欧 海 上 风 电61. 4. 1 概 述 61. 4. 2 波 罗 的 海1. 4. 3 英 国 海 域 8 81. 5 世 界 其 他 地 方 的 海 上 风 电 101. 5. 1 美 国1. 5. 2 亚 洲 10 101. 6 海 上 风 电 技 术 与 经 济111. 6. 1 专 业 术 语1. 6. 2 安 装 成 本1. 6. 3 发 电 成 本1. 6. 4 运 维 成 本 11 13 13 151. 6. 5 可

20、靠 性 、 可 利 用 率 以 及 维 护 对 发 电 成 本 的 影 响 161. 6. 6 历 史 工 作 161. 7 任 务 分 工1. 7. 1 概 述1. 7. 2 管 理 者1. 7. 3 投 资 者 17 17 17 171. 7. 4 认 证 机 构 与 担 保 人 171. 7. 5 开 发 商 181. 7. 6 原 始 设 备 生 产 商 181. 7. 7 运 营 商 与 资 产 经 理 181. 7. 8 维 护 公 司 18目录1. 8 小 结 191. 9 参 考 文 献20第 2 章海 上 风 电 机 组 相 关 的 可 靠 性 理 论212. 1 引 言 2

21、12. 2 基 本 定 义212. 3 随 机 变 量 及 连 续 变 量 222. 4 可 靠 性 理 论 232. 4. 1 可 靠 性 函 数 232. 4. 2 可 靠 性 函 数 计 算 示 例 242. 4. 3 故 障 率 不 变 时 的 可 靠 性 分 析 252. 4. 4 点 过 程 262. 4. 5 非 齐 次 泊 松 过 程 272. 4. 6 幂 律 过 程 282. 4. 7 测 试 总 时 长 282. 5 可 靠 性 框 图2. 5. 1 综 述 30 302. 5. 2 串 联 系 统2. 5. 3 并 联 系 统 30 302. 6 小 结 312. 7

22、参 考 文 献31第 3 章实 际 风 电 机 组 的 可 靠 性323. 1 引 言 323. 2 典 型 风 电 机 组 结 构 及 主 要 部 件333. 3 可 靠 性 数 据 采 集 333. 4 风 电 机 组 分 类 343. 5 故 障 定 位 、 故 障 模 式 、 根 本 原 因 及 故 障 原 理 343. 6 可 靠 性 实 际 数 据 353. 7 数 据 对 比 分 析 363. 8 已 知 可 靠 性 相 关 内 容 383. 9 已 知 故 障 模 式 393. 10 故 障 模 式 与 根 本 原 因 间 的 联 系403. 11 小 结 413. 12 参

23、考 文 献 42第 4 章风 电 机 组 结 构 对 可 靠 性 的 影 响434. 1 现 代 风 电 机 组 的 结 构4. 2 风 电 机 组 结 构 的 分 类 43 454. 2. 1 概 述 454. 2. 2 不 同 概 念 与 结 构 45海上风电机组可靠性、 可利用率及维护4. 2. 3 各 种 子 部 件 464. 2. 4 运 行 经 验 474. 2. 5 子 部 件 的 工 业 可 靠 性 数 据4. 3 恒 定 故 障 率 下 的 可 靠 性 分 析 47 484. 4 不 同 风 电 机 组 结 构 的 分 析 494. 4. 1 不 同 风 电 机 组 结 构

24、的 比 较 494. 4. 2 子 部 件 的 可 靠 性 514. 4. 2. 1 概 述 514. 4. 2. 2 发 电 机4. 4. 2. 3 齿 轮 箱4. 4. 2. 4 变 流 器 51 54 544. 5 现 有 不 同 风 电 机 组 结 构 的 评 估 574. 6 各 种 新 型 风 电 机 组 结 构 584. 7 小 结 604. 8 参 考 文 献61第 5 章针 对 提 高 可 利 用 率 的 风 电 机 组 设 计 与 测 试625. 1 引 言5. 2 提 高 可 靠 性 的 方 法 5. 2. 1 可 靠 性 结 果 与 未 来 的 风 电 机 组62626

25、25. 2. 2 设 计635. 2. 3 测 试645. 2. 4 监 测 与 运 维 5. 3 设 计 技 术5. 3. 1 风 电 机 组 设 计 概 念 5. 3. 2 风 电 场 设 计 与 配 置 646464655. 3. 3 检 查 设 计 法 5. 3. 4 故 障 模 式 与 效 应 分 析 以 及 故 障 模 式 - 效 应 - 危 险 度 分 析5. 3. 5 集 成 设 计 技 术 5. 4 测 试 技 术5. 4. 1 引 言66677273735. 4. 2 加 速 寿 命 测 试 5. 4. 3 子 部 件 测 试 74745. 4. 4 原 型 机 与 驱 动

26、 系 统 测 试5. 4. 5 海 上 环 境 测 试 75765. 4. 6 产 品 测 试 765. 4. 7 试 运 行5. 5 从 高 可 靠 性 到 高 可 利 用 率 5. 5. 1 可 靠 性 与 可 利 用 率 的 关 系5. 5. 2 海 上 环 境 787979795. 5. 3 故 障 的 发 现 与 解 释 79目录5. 5. 4 预 防 维 修 与 改 善 维 修 805. 5. 5 全 寿 命 资 产 管 理 805. 6 小 结 80第 6 章可 靠 性 对 海 上 风 电 机 组 可 利 用 率 的 影 响835. 7 参 考 文 献816. 1 欧 洲 早 期

27、 海 上 风 电 场 的 经 验836. 1. 1 丹 麦 Horns Rev 1 期 风 电 场 836. 1. 2 英 国 第 一 阶 段 建 设 的 海 上 风 电 场 846. 1. 3 荷 兰 Egmond aan Zee 风 电 场 866. 2 海 上 风 电 场 运 行 的 经 验 876. 2. 1 概 述6. 2. 2 环 境 87 886. 2. 3 海 上 风 电 场 的 可 达 性 896. 2. 4 海 上 低 压 、 中 压 与 高 压 电 网 916. 2. 4. 1 变 电 站 916. 2. 4. 2 集 线 电 缆6. 2. 4. 3 输 出 电 缆 91

28、 916. 2. 5 其 他 的 英 国 第 一 阶 段 风 电 场 916. 2. 6 试 运 行 926. 2. 7 运 维 的 规 划 926. 3 小 结 936. 4 参 考 文 献93第 7 章风 电 机 组 状 态 监 测947. 1 概 述 947. 2 数 据 采 集 与 监 控 （ SCADA） 系 统 957. 2. 1 为 什 么 采 用 SCADA 系 统 957. 2. 2 信 号 与 警 报 957. 2. 3 SCADA 系 统 的 价 值 与 成 本 957. 3 状 态 监 测 系 统 987. 3. 1 为 什 么 采 用 状 态 监 测 技 术 987.

29、 3. 2 各 种 状 态 监 测 技 术 987. 3. 2. 1 振 动 987. 3. 2. 2 油 残 渣7. 3. 2. 3 应 变7. 3. 2. 4 电 气 99 100 1017. 3. 3 状 态 监 测 系 统 的 价 值 与 成 本 1027. 4 SCADA 与 状 态 监 测 系 统 的 成 功 应 用 1027. 4. 1 概 述 1027. 4. 2 SCADA 系 统 的 成 功 应 用 103海上风电机组可靠性、 可利用率及维护7. 4. 3 状 态 监 测 系 统 的 成 功 应 用 1077. 5 数 据 集 成 1147. 5. 1 多 参 数 监 测7

30、. 5. 2 系 统 架 构 114 1157. 5. 3 英 国 能 源 技 术 局 项 目 1157. 6 小 结 1157. 7 参 考 文 献 115第 8 章海 上 风 电 机 组 的 维 护1178. 1 人 员 与 培 训1178. 2 维 护 方 法 1188. 3 备 件 1188. 4 天 气 因 素 1198. 5 运 输 和 物 流 1198. 5. 1 远 距 离 海 上 运 输8. 5. 2 无 准 入 系 统 的 船 只8. 5. 3 有 准 入 系 统 的 船 只 119 121 1228. 5. 4 直 升 机 1248. 5. 5 固 定 式 装 置 126

31、8. 5. 6 移 动 自 升 式 装 置 1278. 5. 7 小 结 1288. 6 海 上 风 电 场 维 护 数 据 管 理 1298. 6. 1 数 据 来 源 与 获 取 1298. 6. 2 海 上 风 电 场 信 息 管 理 系 统 1308. 6. 2. 1 架 构 、 数 据 流 与 风 电 场 1308. 6. 2. 2 健 康 监 测8. 6. 2. 3 资 产 管 理8. 6. 2. 4 运 行 管 理8. 6. 2. 5 维 护 管 理8. 6. 2. 6 现 场 维 护8. 6. 2. 7 信 息 管 理 131 132 134 135 136 1378. 6.

32、3 完 整 的 海 上 风 电 场 信 息 管 理 系 统 1378. 7 小 结 ： 面 向 集 成 维 护 的 策 略1398. 8 参 考 文 献 139第 9 章结 论1409. 1 收 集 数 据 1409. 2 运 维 方 案 的 规 划 ： 基 于 可 靠 性 的 维 护 与 基 于 状 态 的 维 护1429. 3 资 产 管 理 1429. 4 考 虑 可 靠 性 与 可 利 用 率 的 风 电 场 设 计 1439. 5 海 上 风 力 发 电 成 本 的 预 期 143目录9. 6 认 证 、 安 全 与 生 产 1439. 7 未 来 的 展 望 1449. 8 参 考

33、 文 献 144第 10 章附 录 1： 风 力 发 电 机 的 发 展 历 程 145第 11 章附 录 2： 风 电 工 业 可 靠 性 数 据 收 集 15711. 1 引 言 15711. 1. 1 背 景 15711. 1. 2 以 前 的 方 法 15811. 2 风 电 机 组 分 类 方 法 的 标 准 化 15811. 2. 1 引 言 15811. 2. 211. 2. 3分 类 的 指 导 原 则分 类 体 系 的 结 构 158 16011. 3 收 集 风 电 机 组 可 靠 性 数 据 的 标 准 化 方 法 16111. 4 记 录 停 机 事 件 的 标 准 化

34、 方 法11. 5 记 录 故 障 事 件 的 标 准 化 方 法 164 16411. 5. 111. 5. 211. 5. 3故 障 命 名故 障 记 录故 障 位 置 164 165 16511. 6 风 电 机 组 分 类 详 细 列 表 16511. 7 风 电 机 组 故 障 命 名 详 细 列 表 17111. 8 参 考 文 献 173第 12 章附 录 3： WMEP 运 行 人 员 报 告 表 174第 13 章附 录 4： 商 用 风 电 机 组 SCADA 系 统 17513. 1 引 言 17513. 2 SCADA 数 据 17513. 3 商 用 SCADA 数

35、据 分 析 工 具17513. 4 小 结 178第 14 章附 录 5： 商 用 风 电 机 组 状 态 监 测 系 统 18013. 5 参 考 文 献 17914. 1 引 言 18014. 2 风 电 机 组 可 靠 性18014. 3 风 电 机 组 监 测 18114. 4 商 用 状 态 监 测 系 统 18314. 5 未 来 的 风 电 机 组 状 态 监 测 19114. 6 小 结 19214. 7 参 考 文 献 192海上风电机组可靠性、 可利用率及维护第 15 章附 录 6： 天 气 对 海 上 风 电 可 靠 性 的 影 响 19415. 1 风 况15. 1. 1、引天 气 与 大 型 风 电 机 组言19419415. 1. 2风速19415. 1. 3风湍 流 19715. 1. 415. 1. 5浪温高 与 海 况 度19819815. 1. 615. 2 分 析1