展開機械系統(tǒng)的故障模式和影響分析，根據(jù)故障導(dǎo)致的后果嚴重程度（嚴酷度），結(jié)合風(fēng)場故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結(jié)果，找出對機械系統(tǒng)功能實現(xiàn)影響大，安全性影響大，或維修成本高（包含影響發(fā)電導(dǎo)致的收入減少）的“關(guān)鍵少數(shù)”故障模式。
　　對“關(guān)鍵少數(shù)”故障模式進行故障樹分析，確定造成故障的全部根原因，制定相應(yīng)的故障監(jiān)控與預(yù)測性維修計劃。
　　對其他多數(shù)的故障模式，根據(jù)實際情況，制定事后維修或定期檢修計劃。
　　首先，風(fēng)電機組機械系統(tǒng)包括實現(xiàn)核心功能（將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能）的傳動鏈系統(tǒng)與傳動鏈上的泵、管、閥等附件系統(tǒng)，以及實現(xiàn)調(diào)整捕獲到的能量、系統(tǒng)制動、傳動鏈支撐與載荷傳遞功能的輔助系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的泵、管、閥等附件系統(tǒng)，如表1所列。 　　其中，傳動鏈的功能是將風(fēng)輪（葉片與輪轂）捕獲到的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為主軸的低速旋轉(zhuǎn)機械能，再通過齒輪箱將主軸的機械能增速為發(fā)電機可接受的高速旋轉(zhuǎn)機械能（不計機械效率的條件下，能量大小不變）；齒輪箱的潤滑冷卻系統(tǒng)在潤滑油溫低于限值時，將潤滑油泵送至齒輪箱中的各個潤滑點，減緩傳動機構(gòu)磨損導(dǎo)致的壽命衰減，當(dāng)潤滑油溫高于限值時，則控制油溫繼續(xù)上升，以免潤滑油變質(zhì)，影響潤滑效果。
　　聯(lián)軸器主要用于補償齒輪箱輸出軸與發(fā)電機輸入軸之間的軸向與徑向偏差，并防止齒輪箱傳動機構(gòu)受到超出其承受范圍的載荷。變槳系統(tǒng)主要功能是在機組捕獲的風(fēng)能大于額定載荷時，通過改變槳距角來降低機組承受的載荷，從而保護機組正常運行。
　　偏航系統(tǒng)在風(fēng)向發(fā)生變化時，通過改變機組橫向角度位置，以使機組能夠捕獲到最大的能量。偏航/變槳系統(tǒng)的角度調(diào)整一般都是通過回轉(zhuǎn)支承來實現(xiàn)的，因此需要自動潤滑系統(tǒng)來確保回轉(zhuǎn)支承的滾道、滾動體與輪齒受到充分潤滑，以保證其滿足機組整體的壽命要求。
　　制動系統(tǒng)包含主軸制動與偏航制動兩部分，主軸制動部分在機組觸發(fā)緊急停機時，對齒輪箱輸出軸實施快速制動，以保護機組運行安全；偏航制動部分在機組偏航過程中提供阻尼，使機組的橫向運動保持平穩(wěn)，在偏航結(jié)束后定位機艙，減小偏航驅(qū)動所受載荷。制動系統(tǒng)的功能實施與控制通過液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。傳動鏈中主軸與齒輪箱的支撐是依靠主軸承與彈性支撐實現(xiàn)的，兩者同時將傳動鏈載荷傳遞到機架上。
　　機架將主軸承與彈性支撐傳遞過來的載荷再通過偏航系統(tǒng)傳遞給塔筒，最終傳導(dǎo)到地面。此即風(fēng)電機組機械系統(tǒng)各部件的主要功能。
　　基于以上功能描述，例如傳動鏈若不能持續(xù)將捕獲到的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機可以接受的高速機械能，則視為故障，以此類推可得各部件的故障判據(jù)。根據(jù)故障判據(jù)，進而確定機械系統(tǒng)各部件的基本故障模式庫，針對故障模式展開面向各部件定性的故障模式和影響分析。
　　根據(jù)機械系統(tǒng)各部件的故障模式和影響分析，可以得出傳動鏈中的一些關(guān)鍵部件發(fā)生故障，將導(dǎo)致機組基本的發(fā)電功能失效，并且對故障部件的更換成本中大都涉及現(xiàn)場大型設(shè)備的吊裝，維修成本高；輔助系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)支承與機架的維修更換也涉及現(xiàn)場吊裝，成本較高。傳動鏈系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)的附件系統(tǒng)的故障影響則相對較小，但其故障模式對傳動鏈與輔助系統(tǒng)中的大型部件工作壽命卻有不容小視的漸進性影響。
　　因為故障影響除了對系統(tǒng)性能與維修成本進行分析，還需考慮故障發(fā)生頻率的高低，以衡量是否有必要對該類故障采取預(yù)測性維修方案。瑞典風(fēng)電機組各部件的故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖一所示，可見液壓制動系統(tǒng)、齒輪箱與偏航系統(tǒng)在機組的機械系統(tǒng)的故障占比位列三甲（葉片/變槳故障主要為變槳控制系統(tǒng)故障），并且引發(fā)三者主要故障對機組系統(tǒng)工作壽命也有很大影響。造成液壓制動系統(tǒng)、齒輪箱與偏航系統(tǒng)故障的主要原因一般通過溫度、壓力和振動（加）速度等參數(shù)變量體現(xiàn)。根據(jù)這三個主要故障部件的現(xiàn)場故障相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)掘故障發(fā)生前傳動機構(gòu)溫度、潤滑油（脂）溫度、潤滑油/液壓油壓力，以及關(guān)鍵部位振動（加）速度等重要參數(shù)的變化趨勢，研究這些物理量在大型部件失效前的漸變規(guī)律，從而為運維工作提供預(yù)警，避免嚴重故障導(dǎo)致的巨大維修成本。
　　目前已投入實際應(yīng)用的預(yù)測性維修部件包括主軸/偏航制動片的厚度監(jiān)測，潤滑冷卻系統(tǒng)中過濾器濾芯的容量監(jiān)測等。其中，若主軸/偏航制動片的摩擦材料剩余厚度達到報警值時便會觸發(fā)風(fēng)險預(yù)警，提示運維人員及時更換制動片，以免發(fā)生制動片磨損制動盤，導(dǎo)致制動盤失效的嚴重故障，從而大大降低了因吊裝機艙更換制動盤而發(fā)生的巨額運維成本。濾芯容量監(jiān)測提示運維人員，在濾芯堵塞可能導(dǎo)致潤滑油量不足，進而使齒輪箱傳動機構(gòu)嚴重磨損，壽命縮短甚至失效必須更換。除此兩項參數(shù)外，還有一些可以用于預(yù)測性維修或預(yù)防性維修的技術(shù)指標(biāo)值得關(guān)注。
　　由此可見，若將以可靠性為中心的維修（RCM）策略引入到風(fēng)電行業(yè)，必須根據(jù)各主要部件的故障機理與后果分析結(jié)論，以及現(xiàn)場故障率數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，從風(fēng)場監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）記錄的海量技術(shù)數(shù)據(jù)中，挖掘出對運維策略具有重要影響的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，并加以分析判別，使這些數(shù)據(jù)能夠為運維策略的制定提供準(zhǔn)確有效的基礎(chǔ)。科學(xué)合理的運維策略，最終也將為優(yōu)化運維資源配置，提升運維管理效率，降低維修成本發(fā)揮巨大作用。
　　結(jié)語
　　綜上所述，為了有效控制風(fēng)電機組的運維成本，建議參考核電行業(yè)的成功經(jīng)驗，引入以可靠性為中心的維修（RCM）策略，以及預(yù)測性維修/預(yù)防性維修方法。若要切實有效地將RCM策略運用到風(fēng)電機組的運維過程，必須準(zhǔn)確了解機組故障模式、影響及原因，并基于此從大量技術(shù)數(shù)據(jù)中篩選出對故障發(fā)展趨勢具有指標(biāo)性意義的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。因此，本文介紹了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的選取辦法。最后，希望本文能夠起到拋磚引玉的作用，對將RCM策略引入風(fēng)電行業(yè)有所幫助。