基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)投運(yùn)，特別是大量風(fēng)電機(jī)組已有一定的運(yùn)行年限，風(fēng)電機(jī)組陸續(xù)出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致機(jī)組停止運(yùn)行，嚴(yán)重影響發(fā)電量，造成經(jīng)濟(jì)損失。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障主要集中在齒輪箱、發(fā)電機(jī)、主軸、葉片、電氣系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，其中傳動(dòng)鏈部分的故障率最高。
[0003]為了監(jiān)測(cè)傳動(dòng)鏈的健康狀況，風(fēng)電機(jī)組大多配置振動(dòng)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但技術(shù)尚不成熟，目前主要存在以下問(wèn)題:一是系統(tǒng)所采集信號(hào)側(cè)重于振動(dòng)信號(hào)，而對(duì)于齒輪箱零部件的早期輕微磨損，振動(dòng)信號(hào)的信噪比較低，信號(hào)分析或無(wú)法很好的辨識(shí)故障特征，造成預(yù)警滯后，從而導(dǎo)致部件出現(xiàn)不可逆故障；二是系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，而數(shù)據(jù)自動(dòng)分析及故障診斷功能相對(duì)薄弱，無(wú)法滿足實(shí)際運(yùn)行中實(shí)時(shí)、定期或按需檢查的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)，可以對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱、主軸、發(fā)電機(jī)等傳動(dòng)部件進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其健康狀況，在傳動(dòng)部件出現(xiàn)不可逆故障之前，發(fā)現(xiàn)故障早期征兆。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)，包括振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置，振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置的振動(dòng)加速度傳感器分別安裝在主軸前端軸承、后端軸承、齒輪箱體、發(fā)電機(jī)前端軸承、發(fā)電機(jī)后端軸承處，分別采集振動(dòng)加速度值；
[0006]在齒輪箱油旁路油管處，安裝有鐵譜儀，采集齒輪箱油的鐵譜信號(hào)；
[0007]SCADA系統(tǒng)信號(hào)線，從風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)引過(guò)來(lái)風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)鏈各軸承及齒輪箱油溫度值；
[0008]振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置、鐵譜儀、風(fēng)場(chǎng)SCADA系統(tǒng)均與交換機(jī)連接，將采集得到的信號(hào)送入交換機(jī)；
[0009]交換機(jī)與服務(wù)器連接；服務(wù)器連接數(shù)據(jù)處理模塊；
[0010]服務(wù)器連接遠(yuǎn)程診斷中心。
[0011]所述的齒輪箱體的振動(dòng)加速度傳感器分別安裝在靠近行星輪處、靠近中間軸處及輸出軸處。
[0012]本實(shí)用新型提供的基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)，在現(xiàn)有系統(tǒng)上增加油液在線監(jiān)測(cè)手段，與振動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，建立一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；同時(shí)，改進(jìn)和完善現(xiàn)有系統(tǒng)的信號(hào)分析與故障自診斷功能，對(duì)故障的部位、類(lèi)型、嚴(yán)重程度、發(fā)展趨勢(shì)等做出有效的判斷，協(xié)助風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行故障定位，以滿足實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)維護(hù)需求。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集的流程圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型技術(shù)方案圖。
[0017]圖中，1、2_低頻振動(dòng)加速度傳感器；3、4、5、6、7_通用型振動(dòng)加速度傳感器；8-振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置；9_鐵譜儀；10-風(fēng)電場(chǎng)SCADA ; 11-交換機(jī)；12_服務(wù)器；13-數(shù)據(jù)處理模塊；14_遠(yuǎn)程診斷中心；15_進(jìn)油管；16_回油管。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1:如圖1所示:一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括通用型振動(dòng)加速度傳感器、低頻振動(dòng)加速度傳感器、鐵譜儀、數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)處理模塊、健康評(píng)估模塊、遠(yuǎn)程診斷中心等。
[0019]其中，通用型振動(dòng)加速度傳感器采用型號(hào)為YMC121A100，低頻振動(dòng)加速度傳感器采用型號(hào)為YMC122A500，鐵譜儀采用YTF-7雙聯(lián)分析式鐵譜儀，數(shù)據(jù)采集裝置采用北京阿爾泰科技發(fā)展有限公司工業(yè)級(jí)PX1-express嵌入式控制器PXIE7682。
[0020]以下以1.5MW雙饋型風(fēng)電機(jī)組為例:在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置兩個(gè)低頻振動(dòng)加速度傳感器，分別安裝在主軸輸入端軸承處、主軸輸出端軸承處；配置5個(gè)通用型振動(dòng)加速度傳感器，分別安裝在齒輪箱體(靠近行星輪處)、齒輪箱體(靠近中間軸處)、齒輪箱體(靠近平行輪處)、發(fā)電機(jī)輸入端軸承、發(fā)電機(jī)輸出端軸承。所有的振動(dòng)信號(hào)由振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置8采集。鐵譜儀9安裝在齒輪箱潤(rùn)滑油進(jìn)油管15和回油管16中間的旁路油管處。
[0021]另外，分析數(shù)據(jù)所需要的風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、各軸承的溫度、齒輪箱油的溫度等參數(shù)由風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)10引出。所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)交換機(jī)11、服務(wù)器12，至數(shù)據(jù)處理模塊13，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各參數(shù)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析法、時(shí)頻分析、鐵譜分析。將各參數(shù)值、分析圖通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程診斷中心，遠(yuǎn)程診斷中心利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法或?qū)＜視?huì)診，分析風(fēng)電機(jī)組的健康狀況、預(yù)測(cè)機(jī)組狀態(tài)趨勢(shì)、并給出相應(yīng)的指導(dǎo)措施。
[0022]系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的流程如圖2所示。從主軸前端軸承、后端軸承、齒輪箱體(靠近行星輪處、靠近中間軸處、輸出軸處)、發(fā)電機(jī)前端軸承、發(fā)電機(jī)后端軸承處安裝的加速度傳感器，利用振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置，分別采集振動(dòng)加速度值；從齒輪箱油旁路油管處，利用鐵譜儀，采集鐵譜信號(hào)；從風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)引過(guò)來(lái)風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)鏈各軸承及齒輪箱油溫度值。各信號(hào)通過(guò)交換機(jī)，送至服務(wù)器；同時(shí)送至遠(yuǎn)程診斷中心。
[0023]振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置采集來(lái)自主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等的振動(dòng)加速度信號(hào)；鐵譜儀采集分析來(lái)自齒輪箱油的鐵譜信號(hào)；在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)另外需要的風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、溫度信號(hào)取自風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)。
[0024]系統(tǒng)的主要功能主要包括風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)圖譜分析、齒輪箱潤(rùn)滑油鐵譜分析、預(yù)測(cè)機(jī)組狀態(tài)趨勢(shì)、故障診斷、報(bào)警統(tǒng)計(jì)、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程專(zhuān)家會(huì)診等。其中，數(shù)據(jù)分析包括趨勢(shì)分析、沖擊分析、軸心軌跡等；圖譜包括波形圖、頻譜圖、軸心軌跡圖、全息圖、鐵譜圖等。
[0025]系統(tǒng)的技術(shù)方案原理如圖3所示。利用數(shù)據(jù)采集裝置，采集風(fēng)電機(jī)組I到N的振動(dòng)、鐵譜信號(hào)；利用數(shù)據(jù)處理裝置(即服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理模塊)，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)的風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、溫度信號(hào)，對(duì)每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的信號(hào)分別進(jìn)行處理；根據(jù)振動(dòng)波形、頻譜、時(shí)頻特性圖，分析是否故障、故障程度、故障類(lèi)型等，根據(jù)鐵譜圖，分析是否有機(jī)械磨損、對(duì)照相應(yīng)的溫度信號(hào)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估；利用遠(yuǎn)程診斷中心，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，必要時(shí)進(jìn)行專(zhuān)家會(huì)診。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于:包括振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置，振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置的振動(dòng)加速度傳感器分別安裝在主軸前端軸承、后端軸承、齒輪箱體、發(fā)電機(jī)前端軸承、發(fā)電機(jī)后端軸承處，分別采集振動(dòng)加速度值； 在齒輪箱油旁路油管處，安裝有鐵譜儀，采集齒輪箱油的鐵譜信號(hào)； SCADA系統(tǒng)信號(hào)線，從風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)引過(guò)來(lái)風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)鏈各軸承及齒輪箱油溫度值； 振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置、鐵譜儀、風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)均與交換機(jī)連接，將采集得到的信號(hào)送入交換機(jī)； 交換機(jī)與服務(wù)器連接；服務(wù)器連接數(shù)據(jù)處理模塊； 服務(wù)器連接遠(yuǎn)程診斷中心。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于:所述的齒輪箱體的振動(dòng)加速度傳感器分別安裝在靠近行星輪處、靠近中間軸處及輸出軸處。
【專(zhuān)利摘要】一種基于振動(dòng)和油液的風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)估系統(tǒng)，包括振動(dòng)加速度傳感器、振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置、鐵譜儀、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、健康評(píng)估、遠(yuǎn)程診斷中心。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置采集各部位的振動(dòng)信號(hào)，鐵譜儀采集分析齒輪箱油的鐵譜值；數(shù)據(jù)分析裝置對(duì)振動(dòng)信號(hào)、鐵譜進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析；結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)風(fēng)速、轉(zhuǎn)速和溫度信號(hào)及數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行處理；根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，健康評(píng)估模塊對(duì)風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，判斷是否故障、故障類(lèi)型、故障程度等；各信號(hào)及分析處理結(jié)果送至遠(yuǎn)程診斷中心，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、集中控制、遠(yuǎn)程診斷，必要時(shí)進(jìn)行專(zhuān)家會(huì)診。
【IPC分類(lèi)】G01D21/02, G01M13/02, G01M13/04, G01N15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204788494
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520534542
【發(fā)明人】任巖, 畢亞雄, 王德寬, 王敦春, 吳啟仁, 龔傳利, 孫袁
【申請(qǐng)人】中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司, 華北水利水電大學(xué), 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月22日