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當期雜誌

作者:劉瑞弘、吳宗亮、鐘裕亮風力機智慧維護系統介紹

作者:劉瑞弘風力機結構負載與共振模態之分析

作者:王彥傑、劉瑞弘大型風力機故障模式分析

作者:曾瑞堂、劉瑞弘大型風電調速機構之技術現況

目前大型風力機為了併網，廠商最常應用的方案是在發電機後端配置一具有複雜控制系統的電力轉換器，而在不良的操作環境下，電力轉換器的可靠度經常受到環境嚴格的挑戰，因此，無電力轉換器之大型機械變速風電系統應為解決此一問題之重要技術方案。本文探討無電力轉換器之大型機械變速風電系統，分析其系統配置、相關專利與關鍵技術。

作者:王彥傑、劉瑞弘降低颱風下風力機負載的葉片旋角控制

本文主要探討風力發電機面對颱風氣候下的因應對策。從國際標準與測試認證規範對於颱風設計的探討，到風力機結構在颱風下所承受負載的控制策略分析；針對颱風風況下風力發電機的極限負載，透過葉片控制技術之效果模擬分析，進行負載分析研究。

作者:劉瑞弘、張家銘大型陸域風場運維監控技術研究

本研究主要針對目前台灣陸域大型風力發電機的監控與通訊架構進行深入探討，提出一可行之監控架構，能獨立於原本國外原廠監控程式之運作方式。並且可將不同風場、不同廠牌之系統做整合，達到所謂跨風場的風力機整合監控系統，使得開發商與運維廠商，能夠透多一個單一介面，對所有風力機進行監看、控制等功能，以提升廠商在處理風力機突發事件時的反應時間。本研究結果也初步驗證，透過OPC（OLE for process control）的通訊方式，的確可以建立一整合的介面，將多部風力機的運轉訊號整合在一起，達成跨風場監控的目標。

作者:陳錦城、吳孟儒、張家銘、劉瑞弘、彭致勛、林其光大型風力機軸承故障問題評析

本文針對台灣風場大型（500 kW - 5 MW）陸域風力機之軸承故障問題分析，透過大型風力發電機主軸承故障案例應用力學分析，評析軸承故障問題與改良型式軸承之差異。於軸承故障分析方法建立三維度結構網格數值資料，詳細考慮風力發電機各主要部件產生之合成動態負載，分析與探討應力集中後造成的結構形異問題。並規劃軸承之振動分析方法與規格，提供軸承故障預測診斷方案，並進一步說明過去及未來於台灣風場安裝之軸承差異，提供主軸承應用完整的方案說明。

作者:吳孟儒、劉瑞弘、陳錦城、張家銘離岸風場運維策略與成本分析技術

本文針對目前台灣離岸風場運維策略進行深入研究。國內在陸域風電發展上已十多年經驗，然而在離岸風電上，並沒有任何實際開發經驗，離岸風電與陸域風電兩者最大差異的困難處，並僅是風力機組本體的技術，而是由於風力機建置於海上，天候的考量上，除了風況外，惡劣的海象更是影響施工，整個工程困難度提升許多。也因此，相較陸域風場而言，離岸風場從規畫之初，到風場建造、正式運轉與長期維護等方面，事前精確的運維管理策略會是極重要的關鍵技術，考慮到離岸風場一旦發生故障，如果無法快速因應，損失的嚴重程度要比陸域風場高出好幾倍。本文使用運維分析軟體針對2020年台灣離岸風場進行模擬，分析結果可得到年度可用率為95.0 %，年度維修金額約2.29歐元/KWh，每年運維成本估算為10.9百萬歐元。本文並針對分析結果進行方向性最佳化，找出更好的維運策略。總而言之，離岸風場的運維策略對於整體風場營運成本有絕對的影響，運維方案的好壞將決定未來離岸風電後續運維成本與可用率的優劣。

作者:陳錦城、劉瑞弘、張家銘、吳孟儒、彭致勛、林其光MW級風力機液壓系統性能改良案例分析

液壓系統漏油為現有風力發電機組中故障的主要原因之一，本研究以台電2 MW風力機為例，透過實際觀察探討故障成因，利用自主技術改善原廠設計缺陷，本文中所提出之改善方案使液壓系統能夠長時間穩定運作，並且延長煞車來令片壽命，避免影響轉向軸承功能，有助於節省維修成本。

作者:吳孟儒、陳錦城、劉瑞弘、張家銘MW級陸域風力機之塔架振動分析與檢測

本文探討風力發電機塔架會造成自然頻率差異的影響成因，包括風力機塔架組件設計參數、量測法蘭面間隙問題、建立原始設計型式風力機與具有法蘭面間隙風力機3D模型；以此為基礎藉由數值模擬計算風力機塔架的自然頻率理論值，同時，也詳細列出法蘭面高強度螺栓鎖固理論、實際鎖固扭力值，確保法蘭面螺栓適當鎖固兩節塔架，並在具有間隙之風力機法蘭面進行實地非破壞性檢測，確保每顆螺栓的完整性，確保目前塔架法蘭面的結構強度不因螺栓造成影響。並進一步實際在塔架法蘭面上裝置監測系統，直接量測塔架振動數據並分析，詳細記錄長時間塔架振動頻率趨勢。

作者:李榮茂、劉瑞弘無人電廠雲端報警系統研製

在當前的智慧化工業革命中，無人電廠的管理與維運提出了新的挑戰和需求。本文介紹了一種無人智慧化電廠的雲端報警系統的研製過程，該系統能夠在特定事件發生時，即時通過雲端將報警資訊傳送到使用者的手機LINE應用、電子郵件或手機短信。除了使用基本閾值作為觸發條件，該系統還採用機器學習演算法構建的運行參數關聯模型，為診斷提供更智慧的報警提醒。這一智慧化介面使電廠能夠更有效率地進行管理，並對設備可能出現的問題做出快速反應。

作者:劉瑞弘、徐茂林、葉書麟、楊佩宜、陳錦城整合小波演算法之智能振動感測器應用於風力發電傳動鏈故障偵測

針對大型風力發電系統傳動鏈故障的診斷需求，開發了一低成本的整合型感測器，以及對應的小波學習演算法，以變成夠快速安裝在風力機的傳動鏈上，即時將振動資料測量後並完成分析，直接將結果回傳到後台主機或監控介面上，不須再由中介的硬體來處理，簡化了風機狀態監控系統（Condition Monitoring System, CMS）的結構，因而也降低了建置成本。最後並在實際的風力機組上進行安裝、資料收集、與測試分析，完成本智能感測器的驗證，的確能夠在軸承發生異常的時候，透過小波能量包的方式得知異常。