[發(fā)明專利]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410152224.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103899483A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左浩俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 左浩俊
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及復(fù)合式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電單位發(fā)電成本已經(jīng)基本接近火電發(fā)電成本，是目前所有可再生能源中最具商業(yè)價(jià)值，最具推廣現(xiàn)實(shí)的能源種類。在目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)械故障中，傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障是故障率最高因素之一，特別是針對(duì)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的故障已嚴(yán)重影響到風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益，一些早期運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)已出現(xiàn)大批量的齒輪箱及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障。目前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)保障水平十分低下，幾乎所有的風(fēng)電場(chǎng)都采用基于故障的維護(hù)方式，維護(hù)成本居高不下，維護(hù)資源利用率嚴(yán)重不足。同時(shí)由于針對(duì)機(jī)組故障特別是機(jī)械故障目前通常采用的都是基于故障的維修方式，維護(hù)成本極高，同時(shí)運(yùn)營(yíng)維護(hù)資源利用率極低，迫切需要提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)自動(dòng)化水平。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屬于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，其旋轉(zhuǎn)裝置位于塔基的頂部，與傳統(tǒng)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置位于地面有顯著的區(qū)別；同時(shí)由于外部風(fēng)速的隨機(jī)性和波動(dòng)性，其運(yùn)行工況也復(fù)雜多變，常常出現(xiàn)突發(fā)性、偶然性、間歇性大系統(tǒng)多組件耦合性故障，而傳統(tǒng)的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行工況相對(duì)單一，故障多表現(xiàn)為傳動(dòng)系統(tǒng)疲勞損傷和老化性故障。因此，在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電狀態(tài)評(píng)估及故障診斷時(shí)，需要結(jié)合風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行原理、整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、整機(jī)控制技術(shù)等綜合診斷，其故障特征也相對(duì)于傳統(tǒng)的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型故障特征更為復(fù)雜。

現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)通常只監(jiān)測(cè)機(jī)艙傳動(dòng)鏈關(guān)鍵點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)對(duì)監(jiān)控的振動(dòng)信號(hào)分析處理，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，組件環(huán)節(jié)壽命預(yù)測(cè)，故障隱患挖掘等功能。現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)方法主要存在以下問(wèn)題：

1、無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控：風(fēng)力發(fā)電區(qū)別于傳統(tǒng)的火電、水電，單機(jī)裝機(jī)容量較小，是典型的分布式供能。對(duì)于在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝布置風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，需要在各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)分別構(gòu)建傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)采用上位監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理架構(gòu)，即各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直接將狀態(tài)監(jiān)控信息傳輸給上位監(jiān)控系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)處理，由于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量龐大，受制于上位系統(tǒng)監(jiān)控信息處理速度以及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度，現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)集中數(shù)據(jù)處理架構(gòu)體系不能有效的實(shí)現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)性、偶然性、間歇性故障信號(hào)的有效監(jiān)控。

2、無(wú)法實(shí)現(xiàn)多類型信號(hào)接入：現(xiàn)有風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控主要以機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)為主，由于監(jiān)控信息接入種類不全，不能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)械設(shè)備全息化狀態(tài)信息綜合有效獲取，對(duì)風(fēng)電整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確評(píng)估。在現(xiàn)有其它已知技術(shù)中，除了振動(dòng)信息以外，包括安防、視頻、音頻、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、載荷、應(yīng)力、油品油質(zhì)等信息均可以在一定程度上反映風(fēng)電機(jī)組及相關(guān)核心組件運(yùn)行狀態(tài)，因此通過(guò)多類型信號(hào)接入，構(gòu)建完善的傳感器信號(hào)采集網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)一步提升風(fēng)電狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，既可以采集監(jiān)控直接接觸式傳感器數(shù)據(jù)也可以采集監(jiān)控非直接接觸式監(jiān)控信息，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，組件環(huán)節(jié)壽命預(yù)測(cè)，故障隱患挖掘，其特征在于：由下至上分為位于風(fēng)電機(jī)組中的傳感器網(wǎng)絡(luò)層a、位于機(jī)艙內(nèi)部的前端數(shù)據(jù)處理層b、位于風(fēng)電場(chǎng)中控室的后端數(shù)據(jù)處理層c以及位于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信層d組成。

所述傳感器網(wǎng)絡(luò)層a同時(shí)接收前端數(shù)據(jù)處理層b發(fā)送的控制命令，相應(yīng)的被控傳感器及傳感器監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)依據(jù)前端數(shù)據(jù)處理層b發(fā)送的控制信息完成對(duì)應(yīng)的控制動(dòng)作及狀態(tài)配置。

所述前端數(shù)據(jù)處理層b對(duì)所接收傳感器網(wǎng)絡(luò)層a傳感器監(jiān)控信息進(jìn)行處理后，通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線將處理后信息發(fā)送至后端數(shù)據(jù)處理層c的后端處理器；同時(shí)前端數(shù)據(jù)處理層b也向傳感器網(wǎng)絡(luò)層a發(fā)送相關(guān)控制配置信息，并接收后端數(shù)據(jù)處理層c發(fā)送的控制信息。

所述前端數(shù)據(jù)處理層b由分布在各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)艙的前端處理器構(gòu)成，?前端處理器功能包括但不僅限于數(shù)據(jù)預(yù)處理功能、自檢功能、突發(fā)故障處理功能、本地報(bào)警功能、邏輯控制功能以及數(shù)據(jù)雙向通訊功能。

所述后端數(shù)據(jù)處理層c主要接收前端數(shù)據(jù)處理層b的機(jī)組監(jiān)控信息，同時(shí)通過(guò)后端處理器發(fā)送對(duì)前端數(shù)據(jù)處理層b的控制信息，實(shí)現(xiàn)與前端數(shù)據(jù)處理層b的雙向通訊；此外，后端數(shù)據(jù)處理層c還將后端處理器處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信層d，并接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信層d發(fā)送的通訊訪問(wèn)及控制信號(hào)。

所述后端數(shù)據(jù)處理層c包括但不僅限于設(shè)置在風(fēng)電場(chǎng)中控室的后端處理器、后端數(shù)據(jù)庫(kù)及人機(jī)交互平臺(tái)。

通過(guò)后端處理器實(shí)現(xiàn)功能包括但不僅限于機(jī)械故障智能診斷功能、基于實(shí)時(shí)監(jiān)控信息變化趨勢(shì)的優(yōu)化維護(hù)維修功能?、應(yīng)急調(diào)度指揮功能。