風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施智能監(jiān)控的必要性與前景

郭駿超

摘 要：風(fēng)場(chǎng)常建在環(huán)境較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，且分布面積廣、數(shù)量多，對(duì)其巡檢、維護(hù)需要登高作業(yè)，危險(xiǎn)系數(shù)較高，導(dǎo)致工作量大、成本較高。采取實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷可有效彌補(bǔ)上述缺陷，并可收集和分析風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的預(yù)判，以便及時(shí)采取解決措施，以減少因故障而造成的損失。

關(guān)鍵詞：智能監(jiān)控；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；機(jī)械振動(dòng)；信號(hào)采集

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.019

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的快速發(fā)展，其技術(shù)的成熟度已跟不上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展速度。為了解決上述問(wèn)題，通過(guò)實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)分析、傳輸和保存轉(zhuǎn)速、振動(dòng)和電流信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和預(yù)測(cè)、診斷故障，從而節(jié)省風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)維成本。

1 智能監(jiān)控的原理

通過(guò)信號(hào)采集單元、信號(hào)處理單元和數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控功能，具體流程如圖1所示。

在圖1中，信號(hào)采集單元采用振動(dòng)分析法，利用加速度傳感器采集振動(dòng)信號(hào)，因此，可將傳感器安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組易產(chǎn)生故障的主軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等部位；信號(hào)處理單元通過(guò)將采集到的模擬信號(hào)送入調(diào)理電路，并對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等操作，使其最終轉(zhuǎn)換成采集設(shè)備能識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如圖2所示。

圖1 智能監(jiān)控的流程 圖2 信號(hào)處理單元流程圖

系統(tǒng)的中央處理器采用TI公司的達(dá)芬奇架構(gòu)嵌入式應(yīng)用處理器OMAPL138，利用C語(yǔ)言編譯器和DSP匯編優(yōu)化器，將可執(zhí)行性引入源代碼執(zhí)行的Linux調(diào)試程序界面。

數(shù)據(jù)庫(kù)采用一種關(guān)系型的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，嵌入式系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。軟件采用在嵌入式系統(tǒng)Linux平臺(tái)下用FreeTDS訪問(wèn)Windows平臺(tái)下SQL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，可按需求創(chuàng)建風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原始數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)庫(kù)、狀態(tài)命令庫(kù)、趨勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)家故障庫(kù)。

2 智能監(jiān)控的必要性

現(xiàn)有的系統(tǒng)尚未監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的大型機(jī)械設(shè)備。機(jī)械振動(dòng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中普遍存在的現(xiàn)象，當(dāng)機(jī)器異常時(shí)，一般振動(dòng)會(huì)隨之加大，并引起工作性能的變化，比如出現(xiàn)工作精度降低、磨損加劇、疲勞破壞加速等，進(jìn)而進(jìn)一步加劇振動(dòng)，造成惡性循環(huán)，直至機(jī)械故障。

3 實(shí)例

具體實(shí)例如圖3、圖4和圖5所示。

通過(guò)圖3中的檢測(cè)界面，可監(jiān)測(cè)到風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；由圖4可見(jiàn)，處理傳感器收集的數(shù)據(jù)后，可得到的主軸振動(dòng)偏移分析圖；由圖5可見(jiàn)，通過(guò)檢測(cè)軟件可得到風(fēng)機(jī)齒輪箱高速度的軸承分析圖。

圖3 監(jiān)控界面

圖4 振動(dòng)分析圖

圖5 齒輪箱高速端軸承分析圖

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接觸到智能監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)而判斷系統(tǒng)的整體狀態(tài)，該方法的優(yōu)勢(shì)在于：①可有針對(duì)性地修復(fù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)；②節(jié)約風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本，提高檢修效率；③建立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)有利于理清運(yùn)維思路和提高整體運(yùn)維水平。智能監(jiān)控系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的運(yùn)用必然會(huì)獲得前所未有的發(fā)展和廣闊的市場(chǎng)。

〔編輯：張思楠〕