[發明專利]基于振動和油液的風電機組在線狀態監測與健康評估系統及方法

在審

• 申請號: 201510433298.X
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN104977047A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 任巖;畢亞雄;王德寬;王敦春;吳啟仁;龔傳利;孫袁
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團公司;華北水利水電大學;中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M13/02;G01M13/04;G01N15/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明屬于風力發電設備監測技術領域，具體涉及一種基于振動和油液的風電機組在線狀態監測與健康評估系統及方法。

背景技術

隨著風電行業的快速發展，越來越多的風電機組并網投運，特別是大量風電機組已有一定的運行年限，風電機組陸續出現了故障，導致機組停止運行，嚴重影響發電量，造成經濟損失。大型風力發電機組故障主要集中在齒輪箱、發電機、主軸、葉片、電氣系統、偏航系統、控制系統等關鍵部件，其中傳動鏈部分的故障率最高。

為了監測傳動鏈的健康狀況，風電機組大多配置振動在線狀態監測系統，但技術尚不成熟，目前主要存在以下問題：一是系統所采集信號側重于振動信號，而對于齒輪箱零部件的早期輕微磨損，振動信號的信噪比較低，信號分析或無法很好的辨識故障特征，造成預警滯后，從而導致部件出現不可逆故障；二是系統主要是實現數據采集功能，而數據自動分析及故障診斷功能相對薄弱，無法滿足實際運行中實時、定期或按需檢查的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于振動和油液的風電機組傳動系統在線狀態監測與健康評估系統及方法，可以對風電機組齒輪箱、主軸、發電機等傳動部件進行在線狀態監測，實時監測其健康狀況，在傳動部件出現不可逆故障之前，發現故障早期征兆，分析失效特征，并提供預警；同時，對數據自動分析，并進行健康評估，建立健康狀況數據庫。

本發明的目的是這樣實現的：一種基于振動和油液的風電機組在線狀態監測與健康評估系統，包括振動數據采集裝置，振動數據采集裝置的振動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、發電機前端軸承、發電機后端軸承處，分別采集振動加速度值；

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；

風電場SCADA系統，從風電場SCADA系統引過來風速、轉速、傳動鏈各軸承及齒輪箱油溫度值；

振動數據采集裝置、鐵譜儀、風場SCADA系統均與交換機連接，將采集得到的信號送入交換機；

交換機與服務器連接；服務器連接數據處理模塊；

服務器連接遠程診斷中心。

所述的齒輪箱體的振動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。

利用上述系統對風電機組進行在線狀態監測與健康評估的方法，

步驟1）：數據采集：

從主軸前端軸承、后端軸承、齒輪箱體、發電機前端軸承、發電機后端軸承處安裝的振動加速度傳感器，利用振動數據采集裝置，分別采集振動加速度值；

從齒輪箱油旁路油管處，利用鐵譜儀，采集齒輪油的鐵譜信號；

從風電場SCADA系統引過來風速、轉速、傳動鏈各軸承及齒輪箱油溫度值；

步驟2）數據傳遞：

將步驟1）中采集的各數據信號值通過交換機，送至數據處理服務器進行數據分析，并由服務器送至遠程診斷中心進行在線狀態監測與健康評估。

所述的在線狀態監測與健康評估包括：

風電機組振動圖譜分析、齒輪箱潤滑油鐵譜分析、預測機組狀態趨勢、故障診斷、報警統計、遠程診斷、遠程專家會診。

所述的數據分析包括趨勢分析、沖擊分析、軸心軌跡。

風電機組振動圖譜包括波形圖、頻譜圖、軸心軌跡圖和全息圖。

在線狀態監測與健康評估是指利用數據處理裝置，結合風電場SCADA系統的風速、轉速、溫度信號，對每臺風電機組的信號分別進行處理；根據振動波形、頻譜、時頻特性圖，分析是否故障、故障程度、故障類型等；根據鐵譜圖，分析是否有機械磨損、對照相應的溫度信號，對風電機組進行狀態評估；利用遠程診斷中心，對風電機組進行遠程診斷，必要時進行專家會診。

????本發明提供的基于振動和油液的風電機組在線狀態監測與健康評估系統及方法，在現有系統上增加油液在線監測手段，與振動監測相結合，建立一種基于振動和油液的風電機組在線監測系統；同時，改進和完善現有系統的信號分析與故障自診斷功能，對故障的部位、類型、嚴重程度、發展趨勢等做出有效的判斷，協助風電場進行故障定位，以滿足實際運行過程中的實時維護需求。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明在線狀態監測系統示意圖。

圖2為本發明數據采集的流程圖。

圖3為本發明技術方案圖。