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风力发电机组测风系统可靠性研究 王宇峰，裴科伟，于会勇，张小强 （宁夏发电集团有限责任公司贺兰山风力发电厂 银川市 750001） 摘要：根据可靠性理论，提出了一种适合风电机组测风系统的可靠性数值分析方法。在此基础上针 对传统机械式测风设备平均无故障工作时间 （MTBF）短、维护成本高的缺点，介绍了超声波式测风 设备的技术与特点，并对两类测风设备在故障分析和可靠性评估上进行比较。结果表明：超声波式 测风设备对风速风向进行测量更有利于提高风力发电机组的可靠性。 关键词：风力发电机组，测风系统，可靠性，故障树分析 中图分类号：TM614 文献标识码：B Research on the reliability of turbine anemometer system Wang Yu-feng, Pei Ke-wei, Yu Hui-yong, Zhang Xiao-qiang (NingXia Electric Power Group HeLanShan Wind Power Plant YinChuan 750001) Abstract: According to the theory of reliability, proposed a numerical analysis method for turbine anemometer system. On this basis, for the traditional mechanical anemometer equipment MTBF(mean time between failures) is short and high maintenance costs, introduced the technology and features of ultrasonic anemometer. Failure analysis and reliability assessment for the two types of anemometer. The results showed that ultrasonic anemometer is more suitable to improve the utilization and reliability of wind turbine. Keywords: Wind turbine, Anemometer, Reliability, FTA 0 引言 风能是太阳能的转化形式，是一种不排放任何污染物的可再生能源。受化石能源日趋枯竭和环 境保护等驱动，自20 世纪70 年代以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利 用。我国提出的目标是在2010 到2020 年风力发电占总发电量的4% 。有关专家提出：高效、清洁、 多样的风力发电是我国能源和电力可持续发展的最佳选择[1]。 由于风能具有随机性和间歇性特点，所以要想很好的控制风力发电机组跟随风的变化而获取最 大发电功率，就必须准确及时地测量出风向和风速，并对风力发电机组进行相应地发动机转矩和叶 片变桨的控制[2-3] 。风力发电机组一般安装在环境非常恶劣地区，其测风系统的安全可靠性，不仅 关系到风力发电机组能否正常运行，甚至影响到整个风电场长期安全可靠运行[4] 。 本文通过比较两类测风设备的技术特点并进行详细可靠性分析，选择一种比较适合风力发电的 测风设备，以达到提高风力发电机组可靠性的目的。 1 风力发电机测风系统可靠性分析 表示和衡量系统可靠性的特征量包括可靠度、维修性和有效性 （可用性）。可靠度是指系统在规 定条件下和规定时间内完成特定任务的概率，体现了系统的固有可靠性；维修性是指系统在规定条 件下使用，在规定时间内，按照规定程序和方法进行维修时，恢复到能完成规定任务状态的概率， 体现了系统工作运行的可靠性；有效性是前两者的综合指标，即完好率有多大[5]。对于风力发电机 组测风系统来说，所谓的规定条件指的是测风系统的外界条件与使用环境；规定时间可以说是可靠 运行时间；规定功能指的就是保证风机在一定的风速条件下，可靠安全的完成测量轮毂高度风速与 风向的任务。测风系统稳态有效性是机组可利用率的重要保证。稳态有效性可以表达为： MTBF A(