时间:2023-12-25 15:31:41
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2智能化风电机组在线监测的技术原理
针对当前控制机组安全运行、降低风电机组的维护成本,提高机组利用率的需求,开发智能化的风电机组在线监测系统,以便更及时、更准确的对风电机组健康状态进行评估,保证机组安全、可靠、经济的运行,同时系统经过长期运行,可以获得机组的状态数据,对机组设计的改进及现场维护有积极的指导意义。高、低频加速度传感器的参数表,智能化风电机组在线监测器系统的高、低频加速度传感器具有更高的灵敏度,并且,在频响范围上有了较大的改善,在很大程度上提高了传感器的应用效率。此外,在温度范围上,-50~+120℃进一步提高了传感器的应用性。根据风电机组的机械结构特点,在风电机组的主要传动链部件上安装振动传感器,结合风电机组主要部件的振动特性,定制专门的数据采集策略来实现数据的采集,在研究部件振动机理的理论基础上,采用智能化的数据处理方法来实现部件特征信息的提取,建立起适用于风电机组故障的专家知识库,进而实现系统的自动智能诊断。智能化风电机组在线监测系统中数据采集单元的参数表。数据采集单元的优越性更加显著,-30~65℃的运行环境、-40~70℃的储存环境温度,这对于确保数据有效采集是至关重要的。榆次同时,在IP等级和防腐等级方面,为进一步确保数据采集单位的有效工作,防腐登记和IP等级都有了较大的提高,进而体现在线监测技术的优越性。
3智能化风电机组在线监测的技术要点
相比于其他的在线监测系统,智能化风电机组在线监测的技术要点更加显著、更有助于提高在线监测的有效性。具体而言,智能化风电机组在线监测的技术要点,集中表现在以下几个方面。
3.1高可靠性的硬件设计与开发技术
智能化风电机组在线监测所开发的硬件系统,具有稳定好,可靠性高、环境适应性好等特点。同时在数据采集方面,针对传动链不同部件的振动特性,定制适用于该测点的采集策略,通过通讯的方式从风电机组主控系统获取相关参数信息(功率、风速、轴承温度等),实现这些参数信息与振动数据的同步采集。
3.2风电机组振动故障特征信息的提取方法
风电机组由于其变转速、变载荷的特性,加上其运行过程中会受到变桨、偏航等的影响,使得其振动信号比较复杂。本课题通过分析研究风电机组传动链各部件的振动机理及故障特征,在传统数据处理的基础上,采用智能化的数据处理方法从复杂的信号中提取部件的故障特征特征频率,为建立专家数据库,准确的判断机组的运行情况提供有力的依据。
3.3故障诊断专家知识库的建立
故障诊断是风电机组在线监测系统的重要部分,故障诊断的准确性直接关系到系统的应用情况。本课题在风电机组主要机械部件振动机理研究的理论基础上,结合长期的振动数据的积累及故障案例的分析总结,建立基于风电机组的故障诊断专家知识库,进而实现系统的自动智能诊断功能。
3.4准确的报警设置方法
针对不同风电机组在不同工况下的振动特性,建立基于工况的数据存储策略,通过分析各工况下风电机组的振动数据,自动设置报警值,避免发生误报漏报的情况,提高系统报警的准确性,为现场维护提供更为可靠的建议。
3.5良好的系统集成性
本系统可以兼容油液传感器的数据分析,与振动数据的分析互相支撑、互相补充;同时系统软件可以与风场SCADA系统兼容,即在SCADA界面上可以实时显示风电机组主要部件的运行状态,以便于风场管理人员对整个风电机组的管理与控制。
4智能化风电机组在线监测的技术价值
在实际中,在线监测系统已作为3MW机组的标准配置,实现批量化应用。如西班牙Laloma风电场、南非MetroWind风电场、上海东海大桥风电场、江风电场等。系统运行稳定,能实现对风电机组主要部件进行实时监测,对机组的健康状况做出准确的判断与评估的功能,为现场维护提供了指导性的建议。未来该系统也会成5MW、6MW以及更大机型上作为标准配置。国家《风力发电机组状态监测导则》中明确规定,对于2MW及以上风力发电机组,必须安装在线监测系统。可见,随着风力发电机组装机容量的不断增加,在线监测系统也有着广阔的市场空间。目前,关于智能化的风电机组在线监测技术,国内外均已开展相关工作。在线监测系统的目的是通过对数据的分析,发现风电机组主要部件运行过程中可能存在的隐患。可见,故障诊断的准确性是评价在线监测系统好坏的主要指标之一。然而,准确的故障诊断又与所采集数据的准确性、采集策略、对风电机组特性的了解、数据处理方法等环节都有着密切的关系。与其他在线监测系统对比,本文所研究的监测系统,其价值主要体现在以下几方面。
4.1数据采集策略的多样性
针对风电机组主要部件的振动机理,针对不同部件不同测点采取不同的采集策略,同时实现机组主控参数信息、振动信息的同时采集,从而获得有效的数据。
4.2报警值设置的准确性
当前大多在线监测系统报警值的设置基本上基于VDI3834标准,但是由于风电机组有其不同的振动特性,用统一的标准来设定报警值,效果极其不理想。本系统采用基于不同工况的报警值设置方法,使得报警更准确。
4.3数据处理方法的先进性
目前大部分在线监测系统都采用传统的数据处理方法,本课题在传统数据处理方法的基础上,采用了一些智能化的数据处理方法,为故障诊断提供有力的工具。
4.4故障诊断的自动化、智能化
目前大部分在线监测系统都是通过人工的分析方法,故障的发展是一个循序渐进的过程,仅通过人工的方法定期分析数据,这样会花费较高的人工和时间成本。智能化风电机组在线监测系统可以对常规的故障实现智能诊断,对于比较复杂的故障,还需要专业的工程师进行分析。
5智能化风电机组在线监测技术应用的社会效益
随着风电机组装机容量的增加,以及风电机组向大兆瓦级的方向发展,由于风电机组故障停机导致的发电量损失、维护维修成本过高等问题已成为风电行业比较关注的问题。如陆上一台3MW机组,塔架高达90m左右,齿轮箱重量20t左右,如果齿轮箱发生故障,仅拆装费用可高达100万元以上,如果再加上运输和维修费用,则高达200万元,这相当于风力发电机组生产成本的13%,而且还会导致机组停机数月,影响发电量。海上机组由于拆装的困难,维护需要出动大型轮船,其维护成本至少是陆上的2倍以上。因此,在风电机组上安装在线监测系统,实时监控风电机组的运行状态,及时发现设备存在的隐患,采取有效措施避免重大事故的发生,同时可将当前风电场定期维护和事后维护的模式改为预测维护模式,可以有效的降低运行维护成本。
本次活动虽说是我组织举办的第一个活动,但问题实在太多,深刻检讨,吸取经验之后总结出以下几点:
1,事先要有风险分析,各种因素的影响度,发生的几率,分出风险的等级。
2,根据风险等级的排序,分别要有针对性的应急预案,备选方案,而且要分配下去,责任落实到人。
3,要学会与人沟通,获得更多人的帮助和指导,虚心学习别人的经验。这次活动策划中,这一点做的不好,在把策划书拿出来之前,至少要在私下分别找主席或副主席沟通学习。自己不懂的地方,没做过的事情,就找做过的人去问,收集他们的方法,再跟大家讨论,用集体的智慧和经验,用更多的信息和资源去支持自己的项目。
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0047-02
移动式钻井平台可以在不同海域移动作业,根据《海上移动平台入级与建造规范》的要求,目前国内设计的移动式钻井平台多为无冰期作业。海上钻井设备投资高、建造周期长,目前不能满足现有海洋石油的开发速度,需要钻井平台在冬季仍然坚持海上作业,以满足海上石油开发的需求。冬季海上作业遇到的主要问题是:海冰对结构物的影响;低温对钻井作业的影响;海上结冰对作业期间应急的影响。通过对冬季作业的安全风险分析,可以为移动式钻井平台冬季钻井作业提供安全支持。
1 移动式钻井平台冬季钻井作业特点
移动式钻井平台设计为无冰期平台,在冬季开展海上作业会受所在海域海洋环境的影响较大,其冬季钻井作业有如下特点。
(1)自升式钻井平台钻井作业属于滩海海域钻井作业,冬季钻井作业具有一般海洋钻井的风险,需要满足海洋石油作业安全办公室颁布的安全规定和要求;(2)冬季钻井作业期间环境温度低,作业期间各种管线、罐体等可能发生冻堵,因此需做好防冻保温措施;(3)渤海海域冬季可能会出现海冰,这对无冰期设计钻井平台影响非常大。海冰可能会损坏钻井平台结构,特别是坐底式钻井平台,其桩柱结构多,受冰载荷影响显著;(4)冬季钻井期间,部分守护船停靠码头存在结冰的可能,受潮位和海冰影响守护船可能不能根据平台要求及时到达平台海域实施守护;(5)海冰可能会对冬季海上钻井作业的物资供应、应急救援、钻井船撤离等产生影响。
2 冬季钻井作业安全风险分析技术路线
移动式钻井平台冬季钻井作业风险分析依据海洋石油生产相关的安全法律法规和规范,从安全生产的角度出发,采用系统化的方法全面总结移动式钻井平台冬季钻井作业的特点,从钻井平台的设备设施、钻井作业、安全管理三方面进行分析,研究渤海海域移动式钻井平台冬季钻井作业的风险水平,提出有效且可操作的措施。
2.1 设施设备风险分析
冬季钻井作业的设施设备风险主要是由于冬季海冰对平台结构的影响和低温对设施设备作业能力的影响。针对此类风险,钻井平台冬季作业需要从以下两个方面进行控制。
(1)移动式钻井平台冬季钻井作业需要加强设备管理,如针对冬季钻井作业编制“策划书”和“冬季作业计划书”等,对冬季钻井作业的设备维护和保养制定明确的要求;(2)冬季钻井作业前须选用满足海上作业要求的较为先进设备设施,制订设备台帐和完善的设备管理制度,并针对冬季钻井作业进行相应的准备工作。
钻井平台冬季钻井作业过程中,为保障作业安全和作业工期,必须强化设施设备的管理。针对冬季设备设施的管理,需要对以下几点进行重点考虑。
(1)作业前严格执行专业设备检验的规定,作好冬季钻井作业设备的维护和保养工作;(2)作业前对钻井平台的设备设施进行专项检查,及时整改设备问题,以降低冬季钻井作业的风险水平;(3)针对冬季钻井作业海上环境的不同(如低温等),作业人员需加强作业现场的设备检查、保养管理,增加海上检查和保养的工作力度;(4)目前国内设计的钻井平台允许作业时的日平均最低环境温度均不低于-10℃,且无海冰,当作业环境条件不满足要求时,立即停止作业,当接到冰情预报时及时启动应急程序,提前安排应急撤离准备工作;(5)冬季钻井过程中,需制订完善的钻井平台设备设施冬季管理制度,并严格执行,确保设备设施作业时性能良好。
2.2 冬季钻井作业风险分析
移动式钻井平台大多均设计为无冰期作业,相对来说缺乏冬季钻井作业经验,因此业主须针对平台特点及冬季海上生产制订相应的安全生产措施和应急预案、冬季设备操作规程,并对生产设施采取良好的电热保温及有效的防冻措施。本文利用预先危险性分析(PHA)对钻井平台冬季钻井作业进行风险分析。
中图分类号:F23
文献标识码:A
doi:10.19311/ki.16723198.2017.17.055
1前言
无人机,简称UAV,是无人驾驶飞机的简称,是由无线电遥控设备程序控制操纵的、具有自主控制系统的,能执行多种任务的一类航空器。无人机具有使用灵活性强、造价成本低、存活率高、作战环境要求低及生存能力较强的优势特点,使其在民用方面包括城市管理、物流运输、农业建设、救灾救援、航拍测绘等有广泛用途,同样在军事侦察、监测、通信电子对抗、定位校射和定点打击等军事领域也扮演着重要角色。
电科特飞作为中国电科通用航空产业发展的牵头平台,充分整合中国电科在电子信息系统领域的经验和集成能力,专业从事综合航空电子系统、特种通用飞机系统、无人机系统和低空空管系统等产品的研发、生产、销售及售后服务,具有丰富的无人机系统集成项目研究案例。
2国内外无人机系统发展现状
2.1国外无人机系统发展现状
在全世界范围内,关于无人机的研究,最早开始于20世纪早期(1917年),由英国的一位飞机设计者研制出世界第一架无人机,距今已有百年的发展历程。美国是研制和发展无人机的主要国家之一,无人机的飞速发展和广泛应用是在海湾战争之后。20世纪90年代,美国开始部署和应用无人机,其中最有代表性的无人机是“捕食者”和全球鹰。以美国为首的西方国家充分认识到无人机在战争中的作用,竞相把不断发展的高新技术应用到无人机的研制与发展上。以欧美为首的国家同样将无人机广泛应用于民用领域,如城市管理、农业建设、抢险救灾、地质勘查等,与传统的人力相比,效果显著。例如,2015年10月,美国伯灵顿北方圣太菲铁路公司(BNSF)获得联邦航空管理局(FAA)的批准,可以使用无人机进行铁路线路基础设施监测(如观测钢轨裂缝、变形以及轨枕的状况等),还可以在极端条件下进行数据采集。
2.2国内无人机系统发展现状
我国研制无人机已有40多年的历史,先后研制成功长空一号无人靶机系列、长虹高空高速无人侦察机、T-6通用型无人机、Z-5系列无人机、ASN系列无人机等。无人机在军事领域,可以起到侦察卫星、空中预警、军用战斗等功能;在民用领域,航拍勘测、抗震救灾、森林防火应用广泛。印象深刻的是2008年汶川地震,无人机在恶劣的环境条件下提供了灾区图像信息,获取了宝贵的灾区数据信息,为后续的组织救援活动的科学性开展,起到了不可或缺的作用。
3无人机系统的发展趋势
3.1无人机系统集成合作不断发展
无人机系统集成是指在无人机平台上搭载任务载荷设备,通过机载设备进行作业,再通过通信链路实现数据传输,以实现一系列军民领域应用。常见的任务载荷有光电吊舱、航空相机、探测雷达、制导武器等。电科特飞作为专业的特种飞机、无人机系统集成商,凭借央企背景优势、良好的信誉记录,与专业的无人机平台生产商和任务载荷生产商进行合作,通过专业的研发团队和系统集成改装技术,对无人机平台和任务载荷进行系统集成研发,以满足用户使用需求。系统集成商并非无人机平台和任务载荷生产商,不需搭建生产环境和组建生产团队,这样就大幅降低了企业运营成本,而是通过掌握系统集成核心技术和市场渠道,与生产商创建发展命运共同体,实现技术优势互补和利益共享。
3.2无人机系统定制化研发已成常态
随着国家供给侧市场经济改革的不断深入,创新已成企业生存和发展所在。针对无人机系统,模块化、通用化、系统化已成发展趋势,一机多能将会是无人机未来的发展方向。进行无人机系统集成研发时,将平台性能参数和任务载荷的有机结合,根据不同的任务性能要求,来选择平台和任务载荷,以满足用户的多样化要求。电科特飞自2015年就开展了无人机平台和任务载荷的数据收集,建立了无人机平台数据库和任务载荷数据库,以便于市场开发人员市场拓展和研发人员平台、设备选型,大幅提高工作效率。
4无人机系统集成项目管理流程
无人机系统集成研制项目管理的主要工作有项目可行性研究与评估、项目立项、团队任命及型号、工号、项目策划、项目实施、项目监控与变更、项目验收与交付。其中,项目可行性研究与评估、项目立项由市场开发部门组织技术部门实施;团队任命及型号、工号由项目管理部门负责实施;项目启动后的工作由项目团队负责实施,项目管理部负责监督与变更控制,流程图见图1。
4.1项目可行性研究与评估
项目的可行性研究是项目立项前的重要工作,需要对项目所涉及的领域、投资额度、投资的效益、采用的技术、产生的社会效益等多方面进行全面的评价,以便能够对技术、经济、社会可行性进行研究,以确定投资价值。
可行性研究应保有科学性、客观性和公正性的原则。可行性研究一般采取投资估算法,投资费用一般包括固定资金及流动资金两大部分,固定资金中又分为设计费、设备使用费、场地费、试验费、管理费等,具体采取“0.6次方法则”,计算公式如下:
其中:
x―投资估算数
y―同类老项目的实际投资数
c2―新项目的研发能力
c1―老项目的研发能力
cF―价格调整系
通过以上方法对项目的可行性进行详细研究,最终将形成《项目可行性研究报告》,报告中应包含:项目概述、国内外发展现状、需求确定、现有资源、设施情况分析、投资估算和资金来源、经济和社会效益分析、合作/协助方式等方面内容。
4.2项目立项
项目的可行性研究报告经董事会/总经理办公会或公司领导(根据项目重要程度而定,一般重大项目须报董事会审议;重要项目须报总经理办公会或总经理直接批准;一般项目公司分管领导批准即可)批准通过后,市场开发部门便组织项目团队(初步,暂未任命)进行项目的立项报告的编写。报告中应包含:项目背景、系统设计(初步)技术方案、项目实施进度计划(初步)、项目资源保障需求、项目实施方案(初步)、项目风险分析等方面内容。
4.3项目团队任命及型号、工号
项目通过立项评审会后,项目管理部门将收到市场开发部门的项目开工令。项目管理部门将指派一名项目主管与技术部门领导进行沟通,确定初步的项目经理和项目团队名单,上报公司领导进行批准后随同项目型号、工号一同。一切就绪后,项目管理部门将组织召开项目启动会,宣读项目经理和团队成员,明确项目绩效考核办法和各岗位角色和职责,与客户确立正式的沟通交流渠道,对项目计划进行综合描述,建立以目经理为核心的项目管理制度。项目团队组织机构图见图2。
4.4项目策划
项目策划主要是项目经理组织项目团队实施,主要输出文件是《项目策划书》。《项目策划书》应包含:项目团队组织结构及分工、项目管理计划、技术管理计划、质量管理计划、风险管理计划、沟通管理计划、资源保障(需求)计划、执行标准与规范、项目成本预算及各阶段交付文件清单等方面内容。
4.5项目实施
项目实施是无人机系统集成中占用项目团队大部分时间和精力的关键过程。主要是根据项目策划中的进度安排,项目团队开展总体方案设计、各分系统方案设计、物资采购提请与领用、设备级测试、系统实验室联试、无人机平台改装和设备安装、机上地面联试、试验、飞行试验等工作。
4.6项目监控与变更
项目管理部门实时监控项目开展情况,定期收集和反馈各项目实施进度,与进度计划对标,协调解决项目团队面临的困难,组织年度、季度、每月计划的与总结。针对项目团队提出的变更申请,项目管理部门负责审核并报公司领导审批。
4.7项目验收与交付
无人机系统经过飞行试验(或具备规定的飞行时间)满足立项申请书要求后,项目团队需提出项目结题验收申请。项目管理部门组织相关专家(必要时客户需参加),协调时间召开项目结题验收评审会。会议成立验收评审组,评定无人机系统集成研发过程中所形成的技术文件和管理文件,对照测试、试验数据与项目立项申请书所提指标是否一致,检查文件齐套性,提出遗留问题和整改要求,最终确定项目是否通过验收,需评审组组长(或客户代表)签字确认。通过验收的产品即具备装箱交付条件,具体交付要求见商务合同要求。
5无人机系统集成项目管理方法
电科特飞无人机系统集成项目管理领域基本依据常用的PMP管理领域来划分。主要包含范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、资源管理(含人力资源和外购设备)、风险管理和沟通管理(含干系人的沟通管理)。
5.1范围管理
项目通过立项报告评审会后,项目团队根据项目立项要求制定详细的项目工作说明书(SOW)和范围管理计划。SOW中应详细描述项目及其产品、服务或成果的最终形式或要求及必需开展的工作。然后利用WBS技术将项目范围和可交付成果分解成可操作的工作项,以指导项目开展。范围管理计划中对范围的控制和变更有明确规定,范围变更必须经过审批方能生效。
5.2时间管理
时间管理主要包含进度计划的制定和控制。进度计划主要是借用Office Project软件将WBS所分解的工作项遵循相互关联性和先后逻辑关系,估算工作所需时间而制定。针对时间的估算,主要采取三点估算法:
最可能时间(tM):基于最可能的资源和工作效率情况所估算的时间。
最乐观时间(tO):基于最好的资源和工作效率情况所估算的时间。
最悲观时间(tP):基于最差的资源和工作效率情况所估算的时间。
针对进度计划的控制,项目管理部门应组织项目进展与进度计划进行实时对标,定期组织项目进展汇报。如因客观原因需要变更,项目团队需提出变更申请,经过审批后方可按调整后的进度计划开展项目活动。
5.3成本管理
项目策划阶段,项目团队需指定成本管理计划,成本分类应包含:设计费、专用费、材料费、外协费、燃料动力费、固定资产使用费、工资及劳务费、差旅费、会议费、事务费、专家咨询费、管理费、不可预见费等。成本管理计划应包含项目各阶段、各工作项所需费用预算,成本的估算同样常用三点估算法。成本控制是以项目成本管理计划和各项工作的成本预算为依据,以成本绩效报告为工具,成本变更同样需走审批流程方能生效。
5.4质量管理
无人机系统集成项目质量管理强调追求顾客满意,注重预防而非检查或发生质量问题后再行整改,强调全员参与,持续改进。质量控制是以工作结果为导向,以质量体系文件为准则,以“状态基线、质量红线、检验门线”、“三线”管理为手段,推动质量管理流程化、规范化。即产品设计开发时技术指标设定明确,余量控制分配到位;无人机任务载荷质量红线不容践踏,绝不放行有任何质量问题或隐患的产品出厂;规范设备入厂复验管理流程,提高设备入厂门槛,绝不接收有任何质量问题或隐患的产品入厂。
5.5资源管理
项目策划阶段,项目团队需罗列出项目研发过程中所需保障的资源清单。资源清单应包含:人力资源、外购设备资源、工作环境资源及仪器仪表等。制定资源管理计划时,应明确各类资源所需保障的时间段,以方便项目管理部门协调相关部门确保各类资源按时、按需保障到位。
5.6风险管理
UVA系统集成的特点决定了在项目管理过程中存在着较多风险源,主要是涉及平台生产商、任务载荷生产商和改装执行单位工作执行情况。风险管理的主要工作有风险管理策划、风险分析、风险识别、风险应对等。在项目策划阶段,项目团队应编写《风险分析报告》,描述风险分析过程及方法(风险评价指数矩阵,量化风险指数)、风险等级划分准则、风险排序准则和接受准则,列出风险源清单和风险排序清单,对高风险项目提出应对措施,最后得出项目实施的风险结论和建议。
5.7沟通管理
沟通管理主要分为内部沟通管理和外部沟通管理。项目策划阶段,项目团队需拟制《干系人清单》,干系人主要包括:客户、平台生产商、任务载荷生产商、公司内部领导、市场开发部门等;制定沟通管理计划应明确沟通媒介,如技术协议、技术协调单、年度、季度总结和周报等。沟通过程中所产生的信息应按外来文件或内部文件管理规定进行记录和存档,以便后续可查。
6结束语
从近几年无人机的技术发展趋势来看,搭载不同任务载荷的无人机系统以满足用户定制化需求的研发生产模式已成常态。无人机系统集成研发有节省无人机平台和任务载荷生产运营成本的优点,但也有供应商管理困难,进度、质量无法自主掌控等困难。因此,运用先进的项目管理理论,做到时间、成本、质量、资源等全面策划与统筹管理,科学制定风险管理计划及处置措施,确保无人机系统按要求交到客户手中。
参考文献
[1]谢春茂.无人机系统产业发展及市场研究[J].科技传播,2013,(92):7779.