风力发电机组延长寿命评估技术要求征求意见稿.doc

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1、ICS 03.120.20A 00RB中华人民共和国认证认可行业标准RB/T XXXXXXXXX风力发电机组寿命延长评估技术要求Assessment Requirements of Lifetime Extension of Wind Turbine 征求意见稿2019年6月6日XXXX - XX - XX发布 XXXX - XX - XX实施中国国家认证认可监督管理委员会发布RB/T XXXXXXXXX目次目次I前言II风力发电机组寿命延长评估技术要求11 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 缩略语25 延寿评估概述26 LEI方法37 简化评估方法57.1 简化评估方法理论分析5

2、7.2 简化评估方法LEI68 详细评估方法78.1 详细评估方法理论分析78.2 详细评估方法LEI89 退役8附录A （规范性附录） 9附录B （规范性附录） 10附录C （资料性附录）13附录D （资料性附录）14I前言本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。按照风电机组相关设计标准，陆上风电机组设计寿命要求为20年，海上风电机组设计寿命要求为25年。在设计寿命未满之前，若计划风力发电机组超出设计寿命后将继续运行，则应对这类机组进行技术评估，以便确定其是否适合延长服役，因此，特编制本标准，便于有关各方参照执行。（待修改）在设计寿命未满之前，若计划风电机组超出设计寿命后将继续运行

3、本标准由中国质量认证中心提出。本标准由中国国家认证认可监督管理委员会提出并归口。本标准主要起草单位：本标准主要起草人： 风力发电机组寿命延长评估技术要求1 范围本标准适用于风轮扫略面积等于或大于40米的陆上与海上水平轴风力发电机组的寿命延长技术评估及相关验证。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 18451.1 风力发电机组 设计要求GB/T 18710 风电场风能资源评估方法GB/T 2900.53 电工术语 风力发电机组GB/T 31517

4、海上风力发电机组 设计要求GB/T 35792 风力发电机组合格测试及认证GB/Z 25426 风力发电机组 机械载荷测量IEC 61400-1 Wind energy generation system- Part 1: Design requirementsIEC61400-12-1 Wind turbines - Part 12-1: Power performance measurements of electricityproducing wind turbines3 术语和定义GB/T 2900.53和GB/T 18451.1-2012界定的术语和定义适用于本标准。3.1水平轴风力

5、发电机组 horizontal axis wind turbine风轮轴基本为水平状态的风力发电机组，以下简称“风电机组”。3.2(原始)设计寿命（original) desing lifetime在设计风电机组时基于强度验证而预计的风电机组可运行时间。3.3（原始）设计条件 (original) design conditions在设计风电机组时进行强度验证所需的各种参数。3.4环境条件（现场） environmental conditions （at site）风电场现场条件，如：风、温度、空气湿度、空气盐度、结冰、积雪、太阳辐射等。3.5寿命延长 lifetime extension超出

6、风电机组（原始）设计寿命之外的服役时间。3.6外部条件 external conditions外部条件包含环境、电气等。环境条件可进一步划分为风况和其他环境条件，电气条件是指电网条件。4 缩略语下列缩略语适用于本标准CMS 状态检测系统 (Condition Monitoring System)LEI 延寿检查 (Lifetime Extension Inspection)RUL 剩余使用寿命 (Remaining Useful lifetime)SCADA 数据采集与监视控制系统 (Supervisory Control and Data Acquisition)5 延寿评估概述延寿评估对象

7、主要包括风电机组的外部条件、历史运行数据及其各大组成部件或系统。初始设计寿命服役终止设计寿命结束：如T=20/25年设计寿命初始：T=0延长服役时间风电机组总寿命图 5.1 风电机组生命周期图延寿评估时假设风电机组在风电场安装时满足当时有效的设计及安装等的标准。本标准根据可获取资料或信息的不同，将延寿评估方法分为三种：延寿检查LEI(Lifetime Extension Inspection)方法；简化评估方法；详细评估方法，见表1所示。表 1 不同延寿评估方法的资料差异性说明评估方法资料情况风电场与风电机组基本资料信息外部条件运行状态数据机组原始设计资料载荷测量LEI方法简化评估方法详细评估

8、方法注： 此处外部条件中的风况条件是指在获取机舱后方风速与风向记录数据基础上，通过对机舱后记录风速考虑一定安全系数的方式或通过对机舱前方风速的测量建立起与机舱后风速之间的传递函数来予以考虑。 此处外部条件中的风况条件是参照GB/T 18710-2002与IEC61400-12-1：2017进行风资源的测量和分析获得。通过实测载荷与特定模型计算载荷的对比，进一步调整计算模型，使剩余寿命的计算结果更为准确。为保证风电机组在延寿期间的安全性和可靠性，在进行延寿评估之前应充分收集风电机组和风电场相关的资料或信息，以便采取最为合理的评估方法。6 LEI方法LEI主要是通过执行对风电机组的现场检查，根据检

9、查结果来判断机组是否适合延长服役的一种方法。 LEI的目的：（1） 发现风电机组载荷传输部件在前期运行过程中可能已存在的疲劳损伤，避免存在影响风电机组结构完整性的隐患，以此来判断机组是否适合延长服役；（2） 对已完成延寿检查的风电机组，确定检查范围、程序及间隔时间，排查风电机组在延长服役期间可能存在的隐患，确保机组的结构完整性。通过LEI方法进行评估时，检查对象宜包括风电场中的每一台风电机组。执行LEI之前应编制一份检查计划，风电机组的运行维护经验，如机组已知的薄弱点等应在LEI计划中予以考虑。检查范围至少应包括：所有重要的载荷传递部件、控制和保护系统及安全相关部件，参考附录A风电机组的运行维

10、护手册和记录文档历史运行数据，即采集与监视控制系统SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)数据考虑风机类型相关的风电场运行经验简单功能性测试（如安全与功能测试）具体的检查要求参照附录 B。LEI应提交如下资料信息：风电场地形图特定场址的风况条件，包括湍流强度、极限风速及年平均风速等风电机组相关的基本信息（风机类型、制造商、机组配置、控制与制动系统、叶片类型、设计寿命及风况等级等）认证文件（型式认证证书/特定场址设计评估报告等，如适用）风电机组的调试文件历史运行数据，即SCADA数据运行维护手册维护与检查记录故障与事故记录部件的改进、改造、

11、维修及更换记录等。LEI工作完成后应出具LEI评估报告，内容应包括：已审查文件清单，如运行维护手册，维护、检查、改造及更换等的记录风电机组的制造商、型号及编号风电场运营商及所在地理位置机组运行时间及发电量检查范围描述检查参与人员检查过程中发现的损伤或缺陷检查结果下一次检查间隔时间等。检验报告中可包含更详细的检验、检查程序和/或其他措施的建议和/或条件，也可包含延长风电机组使用寿命的一些限制条件，如必要的部件更换或安装状态检测系统CMS(Condition Monitoring System)。LEI仅是确定风电机组在一个较短时期内是否具备延长服役的必要条件，无法确定风电机组可延长服役的总时长。

12、延长服役总时长可根据第7章与第8章中阐述的分析方法来确定。风电机组延长服役期间的检查时间间隔一般不超过一年。7 简化评估方法7.1 简化评估方法理论分析简化评估方法由LEI和简化理论分析两部分组成。其中简化理论分析部分是指在无法获取风电机组原始设计文件情况下采用通用模型来进行载荷仿真，并通过对比原始设计环境条件与风场场址环境条件下的载荷仿真结果来计算风电机组的剩余使用寿命。简化理论分析的重点是风电机组的疲劳极限状态，如果实际环境条件比原设计环境条件要良好，则无需对极限载荷再进行评估。应根据风电机组设计标准GB/T 18451.1或IEC61400-1进行疲劳载荷的计算，根据所有疲劳载荷的结果对

13、比为附录A所列风轮、机舱及塔架等部件及其连接件提供结构完整性验证。本章风场场址环境条件中的风况条件是指在获得各风电机组机舱后的风速风向记录数据基础上，通过测量机舱前方风速，建立起与机舱后风速的传递函数关系来考虑。如无法建立起传递函数，可考虑采用安全系数的方式来予以考虑，安全系数不得低于1.2。根据上述分析结果确定风电机组延长服役期间的操作、维护及检查等条件，如某个部件应安装状CMS监测，一些部件应在规定时间内予以更换等。用于载荷仿真的通用模型应满足：a) 尺寸、重量、速比等模型设置信息与实际机组尽量一致；b) 控制器设置，可参考机组运行状态资料或实际测量资料，使控制效果和实际机组尽量一致；c)

14、 需要对模型中需要采用经验设置的参数进行分析，判断其对最终寿命分析的影响。简化理论分析工作包括：利用通用模型计算原始设计环境条件与风电场场址环境条件下的机组载荷根据载荷对比结果，计算各载荷传递部件及连接件的剩余使用寿命RUL(Remaining Useful lifetime)利用机组模型进行载荷计算的流程参考附录 C。简化理论分析时至少应提交如下资料：环境条件风电场配置的影响其他环境条件，如适用（如温度，湿度，空气密度、太阳辐射、雨、雪、结冰，盐雾等）历史运行数据，即SCADA数据故障记录考虑风机类型相关的风电场运行经验认证报告（载荷、叶片、机械部件、控制和保护系统、电气部件、塔架及基座等）

15、如适用。由于通用模型存在一定的不确定性，因此在延寿评估时应对通用模型的不确定性进行评估，并在延寿评估结果中予以考虑，对于使用通用模型进行分析得到的剩余使用寿命，应乘以不高于0.9的系数。7.2 简化评估方法LEI简化评估方法LEI与第6章介绍的LEI主要差异在于现场测试相关的内容。一般可在设计寿命结束前一年，根据一般检查计划编制LEI计划，计划中应明确检查程序、检查范围、检查间隔时间及现场测试项目。简化评估方法LEI范围：所有重要的载荷传递部件、控制和保护系统及安全相关部件，参考附录A运行维护手册历史运维记录，如维护、技改、维修及部件更换等的记录历史运行数据，即SCADA数据考虑风机类型相关

16、的风电场运行维护经验性能测试，如安全与功能测试、功率曲线测试等。简化评估方法LEI需提交的资料参考第6章相关内容。简化评估方法LEI的间隔时间一般不得超过一年。在完成简化理论分析和LEI工作之后应出具延寿评估报告，内容应包括：风电机组描述及其主要参数通过简化理论分析得到的剩余使用寿命风电机组延长服役的必要情况说明延长服役期间的检查范围、程序及间隔时间可能的限制条件，如部分部件的更换，安装CMS等其他信息参考第6章有关内容。8 详细评估方法8.1 详细评估方法理论分析详细评估方法是指在可获取风电机组详细设计资料的情况下对风电机组进行延寿评估的一种方法，它也由LEI和详细理论分析两部分组成，是一种

17、确定性的评估方法。其中详细理论分析主要是在考虑场址实际环境条件下采用特定风电机组模型进行载荷仿真，再通过对载荷传递部件及其连接件进行强度验证的方式来计算机组的剩余使用寿命。宜根据风电机组设计标准GB/T 18451.1或IEC61400-1来进行载荷计算，并对载荷传递部件及其连接件进行强度验证。详细理论分析的重点是疲劳极限状态，如实际场址风况环境条件比原设计场地环境条件要好，则不需要对极限载荷进行评估。按照附录A清单内容为所有重要载荷传递部件以及其连接件提供结构完整性的验证。详细理论分析工作包括：利用风电机组特定模型计算特定场址环境条件下的机组载荷计算所有重要载荷传递部件及其连接件的RUL载荷

18、测试，确定机组的实际动态响应可能的控制系统优化考虑风机类型相关的风电场运行维护经验基于理论分析结果编制风电机组特定的检查计划，包括检查程序、检查范围、检查间隔时间，以及必要的测试项目等。详细理论分析时应提交如下资料信息：环境条件风电场配置的影响其他环境条件，如适用（如温度，湿度，空气密度、太阳辐射、雨、雪、结冰，盐雾等）历史运行数据，即SCADA数据维护历史（调试记录、维护记录、部件更换记录、检查报告及故障报告等）考虑风机类型相关的风电场运行经验风电机组设计文件（设计技术规范、设计图纸及设计计算报告）认证报告（载荷、叶片、机械部件、控制和保护系统、电气部件、塔架及基座等），如适用。机组部件的疲

19、劳寿命验证结果如无法满足延寿要求，要实现风电机组延寿期间的安全运行，可以通过其他适当措施来实现，如更换部件、安装状态监测系统或特定检查等，也可以通过对风电机组进行优化来实现，如优化控制策略或改进维护策略等。载荷传递部件及其连接件的RUL与其原始设计几何结构、采用材料及承受的载荷大小有直接关系，利用有限元分析方法计算其RUL的流程见附录D所示。8.2 详细评估方法LEI一般可在设计寿命结束前一年，根据详细理论分析结果编制详细评估方法LEI计划，检查对象宜包括风电场的每一台风电机组。详细评估方法延LEI范围包括：所有重要的载荷传递部件、控制和保护系统及安全相关部件，参考附录A历史风资源情况、发电量

20、和可利用率数据可研报告微观选址报告出质保情况风电场的手册和技术文件历史运维记录，如维护、技改、维修及部件更换等的记录历史运维报告，包括内窥镜检查、异常振动及齿轮箱油样分析等已有的测试报告，例如叶片、齿轮箱、功率曲线等的测试报告历史运行数据，即SCADA数据考虑风机类型相关的风电场运行维护经验功能性测试，如安全与功能测试、功率曲线测试等。详细评估方法LEI需提交的资料除了参考第6章中所列文件，还应包括可研据报告、微观选址报告、出质保报告及已有的测试报告等。评估完成后应出具基于详细评估方法的延寿评估报告，报告内容参考7.2节有关内容，另可根据风电机组结构完整性验证与延寿检查结果提出风电机组的优化改

21、进建议。9 退役如果发现的缺陷部分或全部危及到风电机组的结构完整性，或者缺陷预计可能引起风电机组的重大安全风险，则建议风电机组退役。附录A（规范性附录）风机延寿评估的部件或系统清单部件/系统名称风轮叶片轮毂螺栓连接机舱轮毂主轴扭矩臂主轴承座主机架后机架导流罩和机舱罩变桨系统主轴承齿轮箱螺栓连接偏航系统塔筒塔筒段塔筒连接件 控制和保护系统 刹车系统控制软件传感器电气设备 发电机雷电防护变频器变流器附录B（规范性附录）风电机组延LEI具体要求1塔筒检验要求1.a塔筒结构D,Co,C,Sp1.b爬梯,坠落防护D,Co,F,Sp1.c螺栓连接Co,Ps,C1.d基础,预埋Co,Ps,C1.e基础D,C

22、1.f接地/接地片Cf,D,Co2机舱2.a偏航轴承T,N,CO,L2.b齿轮F,L,W,C2.c机舱支架/主机架D,Co,C2.d机舱罩D,Co,C3传动链3.a轮毂D,Co,C3.b主轴D,Co,C3.c联轴器D,C3.d主轴承T,N,L3.e齿轮箱T,N,L,W3.f扭矩支撑D,Co,C3.g高速轴D,Co,C3.h发电机D,N,L3.i冷却系统/回路Cf,D,T,C3.j螺栓连接Co,Ps3.k保护罩D,Co4风轮叶片4.a叶片结构D,C4.b叶片连接D,T,Co,C4.c螺栓连接Co,Ps5变桨机构5.a叶尖扰流器D,F,Co5.b叶片调节器T,F,N,L,W5.c叶片轴承T,N,W

23、5.d藕合元件D,Co,L,C5.e变桨机构D,F,N,Co,L,C5.f液压部件D,T,F,Co6安全系统6.a转子锁D,Co,Sp6.b偏航锁D,Co,Sp,C6.c机械刹车Cf,Co,C,W,C6.d液压部件D,T,F,Co6.e振动控制器Cf,D,F6.f过速计量器F6.g急停按钮F6.h扭缆传感器F6.i短路保护F6.j灭火器、急救箱E7风传感器7.a风速计D,F,Co7.b风向仪D,F,Co8偏航机构8.a偏航驱动、齿轮、小齿轮D,F,N,Co,L8.b刹车F,C,W,Ps8.c液压部件D,T,F,Co9液压9.a泵T,F,Co9.b累加器T,Co,L,Ps9.c包括接头的软管D,

24、T,Co,C10控制和电气安装10.a电缆布线Cf,D,C10.b接地、机械部件Cf,D10.c接地、防雷保护Cf,D10.d滑动触头、主轴Cf,D,W10.f危险指示灯F10.g应急灯、塔筒Cf,D,F10.h开关柜D,T,Co,Sp10.i控制系统F10.j电网掉电F10.k变流器Sp,D,Cf,T10.l变压站Cf,D,T,Sp10.m中压系统D,Co,Sp10.n电力变压器Cf,D,T,Sp11手册和文档11.a运行手册E11.b维护日志E11.c维护报告E11.d试车报告E11.e建筑许可E11.f认证证书及评估报告E11.g油样分析E11.h升降机检验文件E11.i吊车检验文件E1

25、1.j合格证明E损坏D连接/装配Cf检查E精密性T噪音N功能F裂纹C腐蚀Co安全标志板Sp油位L预应力Ps磨损W附录C（资料性附录）风电机组载荷仿真流程图控制系统设计高级控制和安全链设计开机停机策略维护刹车紧急刹车过转速/过功率控制故障仿真载荷输出叶片、风轮、传动链塔筒、机舱、发电机机组模型静态计算动态计算最佳Cp坎贝尔图风机运行环境湍流风极限阵风地震冰载低温GB/T 18451.1GB/T 31617说明：在简化评估方法中，机组模型采用通用模型。由于缺少机组原始设计资料，建模所需参数与控制系统参数全部来自于对其他同类型机组及其组成部件或系统的参考。在详细评估方法中，机组模型采用特定模型。因可获取机组原始设计资料，建模参数与控制系统参数全部来自于机组本身及其组成部件或系统。附录D（资料性附录）机械结构件与连接螺栓的RUL计算流程第 13 页 共 14 页