一、應(yīng)用背景

風(fēng)能是最重要的清潔能源之一，大力發(fā)展風(fēng)電等清潔能源是實(shí)現(xiàn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。發(fā)展風(fēng)電、光伏等新能源的高效運(yùn)維技術(shù)已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)面臨的重要問(wèn)題之一。在風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量較大、機(jī)組整體結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜、各部件之間的耦合也愈加緊密的情況下，風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障的概率也會(huì)增加。

二、關(guān)鍵過(guò)程與難題

1. 風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，這個(gè)反向的過(guò)程有許多產(chǎn)生振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部件，長(zhǎng)時(shí)間的損耗可能會(huì)導(dǎo)致失效。如果是事后維護(hù)或者定期維護(hù)，會(huì)因?yàn)?a target="_blank">維修難度大、維修費(fèi)用高、損失的電能昂貴等問(wèn)題增加成本。

2. 在風(fēng)電機(jī)組中，傳動(dòng)軸系、葉輪、發(fā)電機(jī)、齒輪箱產(chǎn)生的故障是造成機(jī)組停機(jī)的主要因素，并且這些設(shè)備通常在無(wú)人值守環(huán)境下工作，因此對(duì)故障振動(dòng)診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求比較高。此外，由于風(fēng)電場(chǎng)分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)，硬件的通信性能也面臨較大挑戰(zhàn)。

三、虹科預(yù)測(cè)性維護(hù)方案

虹科預(yù)測(cè)性維護(hù)方案具有高安全性、高可靠性、全自動(dòng)診斷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于各種旋轉(zhuǎn)設(shè)備的故障診斷。虹科預(yù)測(cè)性維護(hù)方案包括Accel 310高分辨率無(wú)線振動(dòng)系統(tǒng)，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)每小時(shí)或每日診斷監(jiān)控機(jī)器狀態(tài)。借助先進(jìn)的人工智能和世界上最大的機(jī)器狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，在可靠的全自動(dòng)診斷平臺(tái)支持下，用戶可以準(zhǔn)確獲取故障問(wèn)題和優(yōu)先維護(hù)建議，并通過(guò)預(yù)測(cè)門(mén)戶網(wǎng)站查看資產(chǎn)、工廠和企業(yè)的健康評(píng)分。

四、案例分析

（1）三軸振動(dòng)+溫度傳感器

風(fēng)電機(jī)組中傳動(dòng)軸系、葉輪、發(fā)電機(jī)、齒輪箱是造成機(jī)組故障和停機(jī)的主要部件，國(guó)內(nèi)某風(fēng)電集團(tuán)在關(guān)鍵部件故障診斷中安裝了虹科Accel 310無(wú)線振動(dòng)傳感器，不僅可同時(shí)對(duì)軸向、徑向、切向三個(gè)方向上的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可以監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度，實(shí)現(xiàn)溫振一體化測(cè)量。

（2）高量程的振動(dòng)頻率

風(fēng)電機(jī)組主要軸承和轉(zhuǎn)軸的速度大約為30-60rpm，這也是齒輪箱輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn)頻率范圍是0.5-1Hz的情況應(yīng)采用低頻加速度振動(dòng)傳感器；而齒輪箱的中間軸和輸出軸會(huì)有比較高的旋轉(zhuǎn)速度，輸出軸的旋轉(zhuǎn)頻率在通常情況下會(huì)比輸入軸高50-60倍，測(cè)量其帶動(dòng)的齒輪箱和發(fā)電機(jī)組的高旋轉(zhuǎn)速度需要使用通用型加速度振動(dòng)傳感器。虹科無(wú)線振動(dòng)傳感器在低頻以及高頻范圍都可以得到較好的測(cè)量效果，F(xiàn)FT頻率可達(dá)到10KHz，提供最常見(jiàn)的組件和故障特征識(shí)別。

（3）高安全性、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸

虹科無(wú)線傳感器采用Wirepas Mesh網(wǎng)絡(luò)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。傳感器打開(kāi)后可自動(dòng)連入到現(xiàn)場(chǎng)安裝網(wǎng)關(guān)中，網(wǎng)關(guān)已預(yù)先配置好到云服務(wù)器連接。數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器中可通過(guò)全自動(dòng)診斷平臺(tái)得到診斷結(jié)果和維護(hù)意見(jiàn)。經(jīng)過(guò)自動(dòng)篩選或振動(dòng)分析師審閱后，用戶即可在預(yù)測(cè)門(mén)戶得到所監(jiān)控的資產(chǎn)、工廠健康評(píng)分。

（4）基于規(guī)則的智能診斷系統(tǒng)

虹科無(wú)線振動(dòng)方案基于規(guī)則的智能診斷系統(tǒng)不僅可以對(duì)頻譜峰值和頻帶的進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)，而且能夠?qū)⒄麄€(gè)機(jī)器特定的基線數(shù)據(jù)加入數(shù)據(jù)庫(kù)，每天獲取全面的診斷振動(dòng)數(shù)據(jù)，用于自動(dòng)分析。虹科無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)方案可以檢測(cè)出風(fēng)電機(jī)組中的以下幾種故障問(wèn)題：齒輪失效、齒輪磨損、葉輪振動(dòng)、不平衡、不對(duì)中、軸承松動(dòng)、結(jié)構(gòu)共振、軸承磨損等。

五、總結(jié)

風(fēng)電機(jī)組是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電綜合系統(tǒng)，齒輪箱故障、電氣系統(tǒng)故障和發(fā)電機(jī)故障是最主要的三種故障類(lèi)型。虹科預(yù)測(cè)性維護(hù)方案能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組故障進(jìn)行有效診斷和分類(lèi)，有利于降低機(jī)組故障率、減少維修成本、提高風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

審核編輯：湯梓紅