CN204788494U

CN204788494U - 基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统

Info

Publication number: CN204788494U
Application number: CN201520534542.7U
Authority: CN
Inventors: 任岩; 毕亚雄; 王德宽; 王敦春; 吴启仁; 龚传利; 孙袁
Original assignee: China Three Gorges Corp; China Institute of Water Resources and Hydropower Research; North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: China Three Gorges Corp; China Institute of Water Resources and Hydropower Research; North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2025-07-22

Abstract

一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，包括振动加速度传感器、振动数据采集装置、铁谱仪、数据分析、数据处理、健康评估、远程诊断中心。振动数据采集装置采集各部位的振动信号，铁谱仪采集分析齿轮箱油的铁谱值；数据分析装置对振动信号、铁谱进行时域分析、频域分析和时频分析；结合风电场SCADA系统，数据处理模块对风速、转速和温度信号及数据分析结果进行处理；根据数据处理结果，健康评估模块对风电机组的状态进行评估，判断是否故障、故障类型、故障程度等；各信号及分析处理结果送至远程诊断中心，对风电机组进行远程监视、集中控制、远程诊断，必要时进行专家会诊。

Description

基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统

技术领域

本实用新型属于风力发电设备监测技术领域，具体涉及一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统。

背景技术

随着风电行业的快速发展，越来越多的风电机组并网投运，特别是大量风电机组已有一定的运行年限，风电机组陆续出现了故障，导致机组停止运行，严重影响发电量，造成经济损失。大型风力发电机组故障主要集中在齿轮箱、发电机、主轴、叶片、电气系统、偏航系统、控制系统等关键部件，其中传动链部分的故障率最高。

为了监测传动链的健康状况，风电机组大多配置振动在线状态监测系统，但技术尚不成熟，目前主要存在以下问题：一是系统所采集信号侧重于振动信号，而对于齿轮箱零部件的早期轻微磨损，振动信号的信噪比较低，信号分析或无法很好的辨识故障特征，造成预警滞后，从而导致部件出现不可逆故障；二是系统主要是实现数据采集功能，而数据自动分析及故障诊断功能相对薄弱，无法满足实际运行中实时、定期或按需检查的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于振动和油液的风电机组传动系统在线状态监测与健康评估系统，可以对风电机组齿轮箱、主轴、发电机等传动部件进行在线状态监测，实时监测其健康状况，在传动部件出现不可逆故障之前，发现故障早期征兆。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，包括振动数据采集装置，振动数据采集装置的振动加速度传感器分别安装在主轴前端轴承、后端轴承、齿轮箱体、发电机前端轴承、发电机后端轴承处，分别采集振动加速度值；

在齿轮箱油旁路油管处，安装有铁谱仪，采集齿轮箱油的铁谱信号；

SCADA系统信号线，从风电场SCADA系统引过来风速、转速、传动链各轴承及齿轮箱油温度值；

振动数据采集装置、铁谱仪、风场SCADA系统均与交换机连接，将采集得到的信号送入交换机；

交换机与服务器连接；服务器连接数据处理模块；

服务器连接远程诊断中心。

所述的齿轮箱体的振动加速度传感器分别安装在靠近行星轮处、靠近中间轴处及输出轴处。

本实用新型提供的基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，在现有系统上增加油液在线监测手段，与振动监测相结合，建立一种基于振动和油液的风电机组在线监测系统；同时，改进和完善现有系统的信号分析与故障自诊断功能，对故障的部位、类型、严重程度、发展趋势等做出有效的判断，协助风电场进行故障定位，以满足实际运行过程中的实时维护需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型在线状态监测系统示意图。

图2为本实用新型数据采集的流程图。

图3为本实用新型技术方案图。

图中，1、2-低频振动加速度传感器；3、4、5、6、7-通用型振动加速度传感器；8-振动数据采集装置；9-铁谱仪；10-风电场SCADA；11-交换机；12-服务器；13-数据处理模块；14-远程诊断中心；15-进油管；16-回油管。

具体实施方式

实施例1：如图1所示：一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测系统，包括通用型振动加速度传感器、低频振动加速度传感器、铁谱仪、数据采集装置、数据处理模块、健康评估模块、远程诊断中心等。

其中，通用型振动加速度传感器采用型号为YMC121A100，低频振动加速度传感器采用型号为YMC122A500，铁谱仪采用YTF-7双联分析式铁谱仪，数据采集装置采用北京阿尔泰科技发展有限公司工业级PXI-express嵌入式控制器PXIE7682。

以下以1.5MW双馈型风电机组为例：在线状态监测系统配置两个低频振动加速度传感器，分别安装在主轴输入端轴承处、主轴输出端轴承处；配置5个通用型振动加速度传感器，分别安装在齿轮箱体（靠近行星轮处）、齿轮箱体（靠近中间轴处）、齿轮箱体（靠近平行轮处）、发电机输入端轴承、发电机输出端轴承。所有的振动信号由振动数据采集装置8采集。铁谱仪9安装在齿轮箱润滑油进油管15和回油管16中间的旁路油管处。

另外，分析数据所需要的风速、风电机组的转速、各轴承的温度、齿轮箱油的温度等参数由风电场SCADA系统10引出。所有的数据经过交换机11、服务器12，至数据处理模块13，数据处理模块对各参数进行时域分析、频域分析法、时频分析、铁谱分析。将各参数值、分析图通过专用网络传输至远程诊断中心，远程诊断中心利用人工神经网络等智能算法或专家会诊，分析风电机组的健康状况、预测机组状态趋势、并给出相应的指导措施。

系统数据采集的流程如图2所示。从主轴前端轴承、后端轴承、齿轮箱体（靠近行星轮处、靠近中间轴处、输出轴处）、发电机前端轴承、发电机后端轴承处安装的加速度传感器，利用振动数据采集装置，分别采集振动加速度值；从齿轮箱油旁路油管处，利用铁谱仪，采集铁谱信号；从风电场SCADA系统引过来风速、转速、传动链各轴承及齿轮箱油温度值。各信号通过交换机，送至服务器；同时送至远程诊断中心。

振动数据采集装置采集来自主轴、齿轮箱、发电机等的振动加速度信号；铁谱仪采集分析来自齿轮箱油的铁谱信号；在线状态监测系统另外需要的风速、转速、温度信号取自风电场SCADA系统。

系统的主要功能主要包括风电机组振动图谱分析、齿轮箱润滑油铁谱分析、预测机组状态趋势、故障诊断、报警统计、远程诊断、远程专家会诊等。其中，数据分析包括趋势分析、冲击分析、轴心轨迹等；图谱包括波形图、频谱图、轴心轨迹图、全息图、铁谱图等。

系统的技术方案原理如图3所示。利用数据采集装置，采集风电机组1到N的振动、铁谱信号；利用数据处理装置（即服务器和数据处理模块），结合风电场SCADA系统的风速、转速、温度信号，对每台风电机组的信号分别进行处理；根据振动波形、频谱、时频特性图，分析是否故障、故障程度、故障类型等，根据铁谱图，分析是否有机械磨损、对照相应的温度信号，对风电机组进行状态评估；利用远程诊断中心，对风电机组进行远程诊断，必要时进行专家会诊。

Claims

1.一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，其特征在于：包括振动数据采集装置，振动数据采集装置的振动加速度传感器分别安装在主轴前端轴承、后端轴承、齿轮箱体、发电机前端轴承、发电机后端轴承处，分别采集振动加速度值；

振动数据采集装置、铁谱仪、风电场SCADA系统均与交换机连接，将采集得到的信号送入交换机；

交换机与服务器连接；服务器连接数据处理模块；

服务器连接远程诊断中心。

2.根据权利要求1所述的基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，其特征在于：所述的齿轮箱体的振动加速度传感器分别安装在靠近行星轮处、靠近中间轴处及输出轴处。