[發明專利]風力發電機組遠程在線多模式健康狀態監測與故障診斷系統

無效

• 申請號: 201310228657.9
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103343728A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 安源勝;齊永強
• 申請（專利權）人: 上海乾祺電子科技有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種自動監測與故障診斷系統，尤其涉及一種風力發電機組遠程在線多模式健康狀態監測與故障診斷系統。

背景技術

作為一種可再生新能源技術，風力發電近幾年在我國得到迅猛發展。至2012年底，我國累計安裝風電機組53764臺，裝機容量已達75324.2MW，處于世界領先地位。風力發電機組是風力發電的關鍵設備，大都布置在比較偏僻的野外或海上幾十米高的臺架上，工作條件非常惡劣，維修維護非常困難，一旦出現故障，如不能得到及時處理，常常會造成非常大的事故，損失十分巨大。因此，為了提高風力發電機組運行的安全可靠性和可利用率，降低維護費用，迫切需要研制開發能夠實現遠程在線監控風力發電機組運行狀態的監控系統和故障診斷系統。

風力發電機組主要包括傳動鏈以及控制機構，傳動鏈主要由葉片、輪轂、主軸、齒輪箱、耦合器和發電機等組成，控制機構主要由變槳系統和偏航系統等組成，機組能否正常運轉關鍵取決于上述設備部件是否完好，其運行的健康狀態可以由風速一發電量定性地反應出來，也可以由轉子及軸承的振動情況和溫度等工況參數反應出來。風力發電機組運行有無異常也可以采用音頻和視頻模式直接觀察、了解。

風速一發電量監測模式根據風速與機組發電量關系曲線，由發電量的偏差定性評估機組的運行狀態。

通過振動監測旋轉設備的運行狀態的研究始于上個世紀的60年代，相對成熟并已有成果應用于汽輪機、壓縮機等大型旋轉設備，而對風力發電機組運轉狀態的監測系統和故障診斷目前還沒有成熟的系統。雖然風力發電機組在線監測系統在國外已有應用，國內也有幾家在進行研究，但都是監控為主，較少或未能進行遠程在線故障診斷，且監控參數偏少，未能對風力發電機組整體進行監控，缺少綜合故障診斷分析。對軸承和齒輪的故障分析判斷還主要依據沖擊脈沖法。

傳統的風力發電機組監測系統一方面存在監測方式單一，不能綜合監測的缺點，另一方面，傳統的風力發電機組監測系統只能監測，但缺乏自動故障診斷系統，不能及時預警，也不能預知維修，無法實現對機組運行狀態的遠程觀察。

發明內容

本發明為解決上述技術中存在的監測方式單一、不能及時預警預知維修等問題，通過全面監控風力發電機組各主要部件的轉速、溫度和振動情況，及時預警機組故障的發生、發展和健康狀態的惡化程度，實現無人值守，預知維修的目的。同時，利用音頻和視頻技術，實現對機組運行狀態的遠程觀察。

具體的，本發明提供一種風力發電機組遠程在線多模式健康狀態監測與故障診斷系統，其包括，風速/發電量監測裝置、溫度/振動監測裝置、音頻監測裝置和視頻監測裝置，其特征在于：所述風力發電機組遠程在線多模式健康狀態監測與故障診斷系統還包括與風力發電機組相連接的下位機以及與網絡客戶端相連的上位機。

所述風速/發電量監測裝置通過數據通訊技術與風力發電機組主控系統進行數據交換，獲取風速與發電量數據，利用風速與發電量常態關系曲線定性監測風力發電機組的運行狀態；

所述溫度/振動監測裝置包括傳感器、信號調理器和數據采集卡；所述數據采集卡包括低頻數據采集卡和高速數據采集卡；所述傳感器包括溫度傳感器、轉速傳感器和振動傳感器；所述振動傳感器在X軸與Y軸方向至少各安裝8個；所述轉速傳感器的數量至少為2個。

優選的，所述溫度傳感器為PT100溫度傳感器，所述轉速傳感器為光電轉速傳感器SZGB-20或霍爾轉速傳感器Hal-12，所述振動傳感器為加速度振動傳感器。

優選的，所述音頻監測裝置以及所述視頻監測裝置分別通過在風力發電機組的機艙安裝麥克風陣列及攝像機陣列，從而獲取機組運行的音頻和視頻數據，實現遠程觀察風力發電機組的運行狀態。

所述上位機與所述下位機之間可以通過光纖或網絡傳輸數據。

所述下位機為單片機或工控機，所述下位機預裝狀態檢測模塊，可優選的，安裝風力發電機組振動狀態檢測模塊，對風力發電機組的各主要部件進行原始信號采樣，將各類傳感器取得的信號經數據轉換及初步處理傳送給上位機，并對采集的數據根據設定閾值，對機組運行的健康狀態根據閾值進行規則分析，監控風力發電機組運行的健康狀態。

優選的，所述下位機設有監測和報警單元，所述監測和報警單元包括監測單元和報警單元，所述報警單元設有聲光報警構件，所述監測單元如發現監測數據超過預先設定的閾值，則會自動分析，一旦確認發電風力機組運行健康狀態惡化或發生故障，所述報警單元即會啟動聲光報警。