一種風(fēng)機綜合健康狀態(tài)遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種風(fēng)機健康狀態(tài)監(jiān)測方法，特別是涉及一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電齒輪箱、機艙、塔筒、葉片、變槳裝置油栗、塔筒內(nèi)螺栓等設(shè)備的健康狀態(tài)監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電作為可再生能源發(fā)展迅速，風(fēng)機數(shù)量急劇增加。但與此同時，由于風(fēng)電運行環(huán)境條件惡劣，不可避免地會出現(xiàn)風(fēng)電機組故障，導(dǎo)致風(fēng)電機組非正常停機維修，從而嚴重降低發(fā)電效率，并直接影響業(yè)主的經(jīng)濟效益。
[0003]目前大型風(fēng)電機組都帶有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)，SCADA可以對風(fēng)電機組進行監(jiān)視和控制，實現(xiàn)發(fā)電運營的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等功能，為提高風(fēng)電場的穩(wěn)定可靠運行提供了有力的技術(shù)平臺和支撐;但是SCADA系統(tǒng)對風(fēng)電機組的傳動系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、塔筒本體結(jié)構(gòu)、葉片、油栗等本體設(shè)備的狀態(tài)和早期故障缺乏有效的監(jiān)測及分析方法，傳動系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)、塔筒本體結(jié)構(gòu)、葉片等設(shè)備經(jīng)常帶病運行，內(nèi)部缺陷或隱患逐漸發(fā)展，將導(dǎo)致嚴重的故障。
[0004]SCADA系統(tǒng)雖然能對風(fēng)機發(fā)電運行狀態(tài)進行監(jiān)控，但不能對風(fēng)機本體設(shè)備做出預(yù)防性健康管理。風(fēng)場業(yè)主無法對風(fēng)機本體設(shè)備的健康狀態(tài)進行判定。需要定期通過第三方的檢測機構(gòu)方能判斷設(shè)備的狀態(tài)。
[0005]目前國內(nèi)外的研究主要集中在單一設(shè)備的健康診斷方面，比如風(fēng)機齒輪箱的振動分析、油液的離線監(jiān)測分析等，還沒有形成一套完整的風(fēng)機設(shè)備健康狀態(tài)管理系統(tǒng)。但風(fēng)力發(fā)電機的故障種類和類型多種多樣，僅憑振動、溫度、轉(zhuǎn)速等信號并不能對風(fēng)電設(shè)備健康狀態(tài)進行有效地檢測和準(zhǔn)確地識別，并且現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機故障監(jiān)測系統(tǒng)的檢測指標(biāo)和檢測精度反映狀態(tài)能力有限，不能滿足故障監(jiān)測的要求，很難做到故障預(yù)測，遠沒有達到客戶要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)機綜合健康狀態(tài)遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)，本實用新型有效解決了現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機故障監(jiān)測系統(tǒng)難以有效監(jiān)測和準(zhǔn)確識別風(fēng)電設(shè)備健康狀態(tài)的技術(shù)問題。
[0007]本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]—種風(fēng)機綜合健康狀態(tài)遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次相連的監(jiān)測單元、信號處理單元、塔基交換機、塔基信號集中處理單元、風(fēng)場風(fēng)機健康管理中心，所述監(jiān)測單元在多個能夠反映被測風(fēng)機設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測點設(shè)置相應(yīng)的傳感器，所述傳感器通過信號電纜與相應(yīng)的信號處理單元相連。
[0009]所述監(jiān)測點包括齒輪箱油液監(jiān)測單元、機艙振動監(jiān)測單元、葉片應(yīng)變監(jiān)測單元、塔筒狀態(tài)監(jiān)測單元和輔助狀態(tài)監(jiān)測單元。
[0010]所述齒輪箱油液監(jiān)測單元包括設(shè)置在齒輪箱檢測旁路中的油液溫度傳感器、電容傳感器、聲波傳感器、顆粒度傳感器和水分傳感器中的至少一個。
[0011]所述機艙振動監(jiān)測單元包括設(shè)置在主軸前后軸承、齒輪箱一級行星、齒輪箱低速軸、齒輪箱高速軸和電機前后軸承上的至少一個的振動傳感器。
[0012]所述葉片應(yīng)變監(jiān)測單元包括設(shè)置在葉片根部、葉片中部、葉片尖部的至少一個的應(yīng)力傳感器。
[0013]所述塔筒狀態(tài)監(jiān)測單元包括塔筒頂部振動傳感器、塔筒上部應(yīng)力傳感器和振動傳感器、塔筒中部應(yīng)力和振動傳感器、塔筒下部應(yīng)力和振動傳感器和塔筒基礎(chǔ)振動傳感器中的至少一個。
[0014]所述輔助狀態(tài)監(jiān)測單元包括設(shè)置在變槳裝置油栗箱內(nèi)的電極傳感器、設(shè)置在塔筒門體上的紅外傳感器和振動傳感器、設(shè)置在塔筒內(nèi)螺栓上的應(yīng)力傳感器、設(shè)置在機艙與塔筒連接部位的應(yīng)力傳感器中的至少一個。
[0015]各個信號處理單元和塔基交換機之間、塔基交換機和塔基信號集中處理單元之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接。塔基信號集中處理單元和風(fēng)場風(fēng)機健康管理中心之間通過光纖以太網(wǎng)連接。
[0016]所述風(fēng)場風(fēng)機健康管理中心包括一健康管理與診斷終端、一數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述健康管理與診斷終端包括一CPU，以及分別與CPU相連的數(shù)據(jù)辨析處理單元、報警單元、顯示單元和報告生成單元。
[0017]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果為:
[0018](a)大型風(fēng)力發(fā)電機用的傳感器數(shù)量很多，通過對這些信號進行標(biāo)準(zhǔn)的本地化處理，可以簡化控制設(shè)備的設(shè)計，同時將風(fēng)機監(jiān)控的信號匯總，利用傳感器之間信息的冗余度，可以對傳感器故障進行監(jiān)測和重構(gòu)，從而對風(fēng)機各個部分的狀態(tài)給出更為準(zhǔn)備和可靠的判斷，減少因為傳感器故障或狀態(tài)判斷失誤引發(fā)的誤動作，比如停機等。
[0019](b)本實用新型實現(xiàn)了風(fēng)機性能參數(shù)測試自動化，有效的提高了性能測試工作的效率，使風(fēng)機的質(zhì)量得到有效的保障，操作簡單，維護方便，可靠性好，準(zhǔn)確性高。
[0020](C)本實用新型將每個單一設(shè)備的監(jiān)測診斷系統(tǒng)進行綜合，形成一套完整的健康管理系統(tǒng)，包含了齒輪箱、機艙、塔筒、葉片、變槳裝置油栗、塔筒內(nèi)螺栓等設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測。本實用新型將風(fēng)機的定期維護或補救性維護模式轉(zhuǎn)換為基于狀態(tài)的維護模式，通過修護模式的轉(zhuǎn)變，可有效降低風(fēng)機的維護成本。還能夠為業(yè)主提供風(fēng)機主要設(shè)備的健康參數(shù)，為業(yè)主對風(fēng)機健康狀體的判定提供數(shù)據(jù)。
[0021](d)本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測和分析風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在運行過程中可能存在的潛在故障，通過在可能存在潛在故障的部位加裝監(jiān)測用傳感器，進行連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，判定設(shè)備所處的狀態(tài)，預(yù)測裝備狀態(tài)未來的發(fā)展趨勢，依據(jù)裝備的狀態(tài)發(fā)展趨勢和可能的故障模式，預(yù)先制定預(yù)測性維修計劃，確定設(shè)備應(yīng)該修理的時間、內(nèi)容、方式和必需的技術(shù)和物資支持。使得業(yè)主對風(fēng)機的運行健康狀態(tài)一目了然，并且可給業(yè)主具有針對性的風(fēng)機維護報告。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的風(fēng)機綜合健康狀態(tài)遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一種風(fēng)機綜合健康狀態(tài)遠程集中監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元U1、信號處理單元U2、塔基交換機U3、塔基信號集中處理單元U4、風(fēng)場風(fēng)機健康管理中心U5等，監(jiān)測單元Ul包含齒輪箱油液監(jiān)測Ull、機艙振動監(jiān)測U12、葉片應(yīng)變監(jiān)測U13、塔筒狀態(tài)監(jiān)測U14、輔助狀態(tài)監(jiān)測單元U15;分別與齒輪箱油液監(jiān)測Ull、機艙振動監(jiān)測U12、葉片應(yīng)變監(jiān)測U13、塔筒狀態(tài)監(jiān)測U14、輔助狀態(tài)監(jiān)測單元U15對應(yīng)的信號處理單元為信號處理單元U21、U22、U23、U24、U25。
[0024]監(jiān)測單元1]1所包含的1]11、1]12、1]13、1]14、1]15通過在能夠代表風(fēng)機設(shè)備狀態(tài)的各監(jiān)測點加裝相應(yīng)的傳感器，采集能夠反應(yīng)設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)通過信號電纜傳遞給對應(yīng)的信號處理單元1]21、1]22、1]2