為避免使用化石燃料并尋求新的電源，開發(fā)海上風(fēng)電已經(jīng)成為目前全球能源產(chǎn)業(yè)需要迫切解決的問題。英國風(fēng)力資源豐富且海上風(fēng)電場對環(huán)境影響較小，因此作為幾個主要國家之一，英國正在大力發(fā)展海上風(fēng)電技術(shù)。
然而，為了開發(fā)海上風(fēng)電必須解決一些重要的工程技術(shù)問題。這些問題主要圍繞在如何能以與傳統(tǒng)發(fā)電相競爭的單位成本捕獲風(fēng)能實現(xiàn)發(fā)電。這取決于海上風(fēng)電場中風(fēng)電機組的可靠性、可利用率以及壽命。通過經(jīng)濟高效的維護確保風(fēng)電機組可利用率與壽命是降低海上風(fēng)電壽命周期成本并推進這項新技術(shù)進一步發(fā)展的關(guān)鍵。
《海上風(fēng)電機組可靠性、可利用率及維護》一書旨在對這些問題進行論述，并為風(fēng)電生產(chǎn)商、開發(fā)商以及運營商展示惡劣環(huán)境中的海上風(fēng)電機組的運行與維護的狀況。在此基礎(chǔ)上，進一步建議如何能夠通過維護降低海上風(fēng)電機組壽命周期成本。
譯者序
原書前言
致謝
術(shù)語表
縮略語表
1章 海上風(fēng)電發(fā)展概述1
1.1風(fēng)電的發(fā)展1
1.2大型風(fēng)電場 4
1.3首批海上風(fēng)電建設(shè)5
1.4北歐海上風(fēng)電6
1.4.1概述6
1.4.2波羅的海8
1.4.3英國海域8
1.5世界其他地方的海上風(fēng)電 10
1.5.1美國10
1.5.2亞洲10
1.6海上風(fēng)電技術(shù)與經(jīng)濟 11
1.6.1專業(yè)術(shù)語11
1.6.2安裝成本13
1.6.3發(fā)電成本13
1.6.4運維成本15
1.6.5可靠性、可利用率以及維護對發(fā)電成本的影響16
1.6.6歷史工作16
1.7任務(wù)分工 17
1.7.1概述17
1.7.2管理者17
1.7.3投資者17
1.7.4認證機構(gòu)與擔(dān)保人17
1.7.5開發(fā)商18
1.7.6原始設(shè)備生產(chǎn)商18
1.7.7運營商與資產(chǎn)經(jīng)理18
1.7.8維護公司18
1.8小結(jié) 19
1.9參考文獻 20
2章 海上風(fēng)電機組相關(guān)的可靠性理論21
2.1引言21
2.2基本定義21
2.3隨機變量及連續(xù)變量22
2.4可靠性理論23
2.4.1可靠性函數(shù)23
2.4.2可靠性函數(shù)計算示例24
2.4.3故障率不變時的可靠性分析25
2.4.4點過程26
2.4.5非齊次泊松過程27
2.4.6冪律過程28
2.4.7測試總時長28
2.5可靠性框圖30
2.5.1綜述30
2.5.2串聯(lián)系統(tǒng)30
2.5.3并聯(lián)系統(tǒng)30
2.6小結(jié)31
2.7參考文獻31
3章 實際風(fēng)電機組的可靠性32
3.1引言32
3.2典型風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)及主要部件33
3.3可靠性數(shù)據(jù)采集33
3.4風(fēng)電機組分類34
3.5故障定位、故障模式、根本原因及故障原理34
3.6可靠性實際數(shù)據(jù)35
3.7數(shù)據(jù)對比分析36
3.8已知可靠性相關(guān)內(nèi)容38
3.9已知故障模式39
3.10故障模式與根本原因間的聯(lián)系40
3.11小結(jié)41
3.12參考文獻42
4章 風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)對可靠性的影響43
4.1現(xiàn)代風(fēng)電機組的結(jié)構(gòu)43
4.2風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)的分類45
4.2.1概述45
4.2.2不同概念與結(jié)構(gòu)45
4.2.3各種子部件46
4.2.4運行經(jīng)驗47
4.2.5子部件的工業(yè)可靠性數(shù)據(jù)47
4.3恒定故障率下的可靠性分析48
4.4不同風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)的分析49
4.4.1不同風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)的比較49
4.4.2子部件的可靠性51
4.4.2.1概述51
4.4.2.2發(fā)電機51
4.4.2.3齒輪箱54
4.4.2.4變流器54
4.5現(xiàn)有不同風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)的評估57
4.6各種新型風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)58
4.7小結(jié)60
4.8參考文獻61
5章針對提高可利用率的風(fēng)電機組設(shè)計與測試62
5.1引言62
5.2提高可靠性的方法62
5.2.1可靠性結(jié)果與未來的風(fēng)電機組62
5.2.2設(shè)計63
5.2.3測試64
5.2.4監(jiān)測與運維64
5.3設(shè)計技術(shù)64
5.3.1風(fēng)電機組設(shè)計概念64
5.3.2風(fēng)電場設(shè)計與配置65
5.3.3檢查設(shè)計法66
5.3.4故障模式與效應(yīng)分析以及故障模式-效應(yīng)-危險度分析67
5.3.5集成設(shè)計技術(shù)72
5.4測試技術(shù)73
5.4.1引言73
5.4.2加速壽命測試74
5.4.3子部件測試74
5.4.4原型機與驅(qū)動系統(tǒng)測試75
5.4.5海上環(huán)境測試76
5.4.6產(chǎn)品測試76
5.4.7試運行78
5.5從高可靠性到高可利用率79
5.5.1可靠性與可利用率的關(guān)系79
5.5.2海上環(huán)境79
5.5.3故障的發(fā)現(xiàn)與解釋79
5.5.4預(yù)防維修與改善維修80
5.5.5全壽命資產(chǎn)管理80
5.6小結(jié)80
5.7參考文獻81
6章 可靠性對海上風(fēng)電機組可利用率的影響83
6.1歐洲早期海上風(fēng)電場的經(jīng)驗83
6.1.1丹麥Horns Rev 1期風(fēng)電場83
6.1.2英國一階段建設(shè)的海上風(fēng)電場84
6.1.3荷蘭Egmond aan Zee風(fēng)電場86
6.2海上風(fēng)電場運行的經(jīng)驗87
6.2.1概述87
6.2.2環(huán)境88
6.2.3海上風(fēng)電場的可達性89
6.2.4海上低壓、中壓與高壓電網(wǎng)91
6.2.4.1變電站91
6.2.4.2集線電纜91
6.2.4.3輸出電纜91
6.2.5其他的英國一階段風(fēng)電場91
6.2.6試運行92
6.2.7運維的規(guī)劃92
6.3小結(jié)93
6.4參考文獻93
7章 風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測94
7.1概述94
7.2數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)95
7.2.1為什么采用SCADA系統(tǒng)95
7.2.2信號與警報95
7.2.3SCADA系統(tǒng)的價值與成本95
7.3狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)98
7.3.1為什么采用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)98
7.3.2各種狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)98
7.3.2.1振動98
7.3.2.2油殘渣99
7.3.2.3應(yīng)變100
7.3.2.4電氣101
7.3.3狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的價值與成本102
7.4SCADA與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的成功應(yīng)用102
7.4.1概述102
7.4.2SCADA系統(tǒng)的成功應(yīng)用103
7.4.3狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的成功應(yīng)用107
7.5數(shù)據(jù)集成114
7.5.1多參數(shù)監(jiān)測114
7.5.2系統(tǒng)架構(gòu)115
7.5.3英國能源技術(shù)局項目115
7.6小結(jié)115
7.7參考文獻115
8章 海上風(fēng)電機組的維護117
8.1人員與培訓(xùn)117
8.2維護方法118
8.3備件118
8.4天氣因素119
8.5運輸和物流119
8.5.1遠距離海上運輸119
8.5.2無準(zhǔn)入系統(tǒng)的船只121
8.5.3有準(zhǔn)入系統(tǒng)的船只122
8.5.4直升機124
8.5.5固定式裝置126
8.5.6移動自升式裝置127
8.5.7小結(jié)128
8.6海上風(fēng)電場維護數(shù)據(jù)管理129
8.6.1數(shù)據(jù)來源與獲取129
8.6.2海上風(fēng)電場信息管理系統(tǒng)130
8.6.2.1架構(gòu)、數(shù)據(jù)流與風(fēng)電場130
8.6.2.2健康監(jiān)測131
8.6.2.3資產(chǎn)管理132
8.6.2.4運行管理134
8.6.2.5維護管理135
8.6.2.6現(xiàn)場維護136
8.6.2.7信息管理137
8.6.3完整的海上風(fēng)電場信息管理系統(tǒng)137
8.7小結(jié)：面向集成維護的策略139
8.8參考文獻139
9章 結(jié)論140
9.1收集數(shù)據(jù)140
9.2運維方案的規(guī)劃：基于可靠性的維護與基于狀態(tài)的維護142
9.3資產(chǎn)管理142
9.4考慮可靠性與可利用率的風(fēng)電場設(shè)計143
9.5海上風(fēng)力發(fā)電成本的預(yù)期143
9.6認證、安全與生產(chǎn)143
9.7未來的展望144
9.8參考文獻144
10章 附錄1：風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)展歷程145
11章 附錄2：風(fēng)電工業(yè)可靠性數(shù)據(jù)收集157
11.1引言157
11.1.1背景157
11.1.2以前的方法158
11.2風(fēng)電機組分類方法的標(biāo)準(zhǔn)化158
11.2.1引言158
11.2.2分類的指導(dǎo)原則158
11.2.3分類體系的結(jié)構(gòu)160
11.3收集風(fēng)電機組可靠性數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法161
11.4記錄停機事件的標(biāo)準(zhǔn)化方法164
11.5記錄故障事件的標(biāo)準(zhǔn)化方法164
11.5.1故障命名164
11.5.2故障記錄165
11.5.3故障位置165
11.6風(fēng)電機組分類詳細列表165
11.7風(fēng)電機組故障命名詳細列表171
11.8參考文獻173
12章 附錄3:WMEP運行人員報告表174
13章 附錄4:商用風(fēng)電機組SCADA系統(tǒng)175
13.1引言175
13.2SCADA數(shù)據(jù)175
13.3商用SCADA數(shù)據(jù)分析工具175
13.4小結(jié)178
13.5參考文獻179
14章 附錄5:商用風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)180
14.1引言180
14.2風(fēng)電機組可靠性180
14.3風(fēng)電機組監(jiān)測181
14.4商用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)183
14.5未來的風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測191
14.6小結(jié)192
14.7參考文獻192
15章 附錄6：天氣對海上風(fēng)電可靠性
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