一、產(chǎn)品概述

1.1總體描述

風電機組全狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)DBCMS-8000是一款基于對風電機組關(guān)鍵部件傳動鏈、塔筒、葉片的數(shù)據(jù)采集、邊緣計算、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、故障診斷的智能監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對風電機組的故障預(yù)測與健康管理（PHM）——預(yù)先識別故障類型、故障程度和故障精確定位、預(yù)測失效，從而實現(xiàn)設(shè)備預(yù)測性運維和視情維修，讓業(yè)主優(yōu)化維修策略，減小意外停機和安全事故，助力客戶實現(xiàn)的節(jié)能增效和安全生產(chǎn)的企業(yè)目標。

風電機組智能數(shù)據(jù)采集終端裝置DBCMS-8000（以下簡稱采集裝置）作為風電機組智能監(jiān)測系統(tǒng)的核心部件，承擔著信號感知、信號調(diào)理、邊緣計算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎匾ぷ鳎沁B接風電機組部件與中控可視化軟件平臺的橋梁。在設(shè)計生產(chǎn)中，充分考慮風電應(yīng)用場景的特殊性，從工作環(huán)境溫度、電磁兼容、信號頻率、機械電氣噪聲干擾、關(guān)鍵部件監(jiān)測點位置、線纜部署、安裝方式和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娑歼M行全方位的設(shè)計和測試，能夠充分適應(yīng)風電機組在線監(jiān)測的應(yīng)用。

“智能終端”——采集裝置的設(shè)計，集成了高性能嵌入式處理運算芯片，能夠?qū)崟r計算信號特征參數(shù)，并根據(jù)自修正的報警門檻實時上報報警狀態(tài)信息，并且能夠根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境噪聲調(diào)整數(shù)據(jù)清洗濾波參數(shù)，實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)前端清洗，為后期故障診斷提供“干凈”的有效數(shù)據(jù)。

1.2遵循標準

風電機組智能數(shù)據(jù)采集終端裝置產(chǎn)品遵循如下表所示標準。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1系統(tǒng)介紹

風電機組智能數(shù)據(jù)采集終端裝置DBCMS-8000-IC01，作為風電機組全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)DBCMS-8000的核心部件，應(yīng)用于風電機組，從信號感知到數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合可視化軟件的預(yù)測和診斷，實現(xiàn)了系統(tǒng)的完整功能，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 風電機組系統(tǒng)應(yīng)用總體架構(gòu)圖

2.2采集裝置組成

風電機組全狀態(tài)檢測系統(tǒng)，由感知傳感器、采集裝置、分析監(jiān)測軟件和連接線纜等附件組成，如下表所示。

I采集裝置：采集裝置實現(xiàn)振動、角度、轉(zhuǎn)速信號采集，并完成信號的降噪處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號濾波、特征計算、報警判別、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/span>

II普頻振動傳感器：完成中高速旋轉(zhuǎn)部件的振動信號能量轉(zhuǎn)換。

III低頻振動傳感器：完低速旋轉(zhuǎn)部件的振動信號能量轉(zhuǎn)換。

IV轉(zhuǎn)速傳感器：轉(zhuǎn)速傳感器完成對發(fā)電機驅(qū)動端齒盤位移的監(jiān)測，通過齒盤位移信號生成的方波信號計算當前發(fā)電機轉(zhuǎn)速，用于輔助故障的數(shù)據(jù)分析。

V雙軸振動傳感器：完成對葉片及塔筒的振動信號能量轉(zhuǎn)換。

VI雙軸傾角傳感器：完成對塔基及塔筒傾斜角度的轉(zhuǎn)換。

VII數(shù)據(jù)分析可視化軟件：數(shù)據(jù)分析可視化軟件實現(xiàn)對風機關(guān)鍵部件測點狀態(tài)的實時監(jiān)測、實時報警、數(shù)據(jù)分析、故障診斷和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可視化顯示。

三、總體功能

I 采集裝置能監(jiān)測風電機組的主軸承、齒輪箱、發(fā)電機、葉片、塔筒等關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障、精確定位故障部件，通過故障診斷系統(tǒng)軟件基于軸承、齒輪等對象自動報警；

II 故障診斷系統(tǒng)在接入功率、風速等信號時具有基于風機運行工況與故障危害程度的多物理量聯(lián)合診斷與綜合決策功能；

III 具有高速軸系動態(tài)不對中、發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸動不平衡監(jiān)測與分析功能；

IV 系統(tǒng)內(nèi)嵌有傳動鏈滾動軸承、齒輪等故障特征數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫軸承、齒輪及報警門限等輸入?yún)?shù)對用戶公開并可進行編輯；

V 系統(tǒng)應(yīng)具有用戶友好的人機界面，方便用戶操作，可方便設(shè)定設(shè)備狀態(tài)多級報警值，同時可以輸出不同的統(tǒng)計信息，包括報警報告、測量信息報告、信號異常報告、機器診斷結(jié)果報告等。輸出報表支持WORD格式；

VI 系統(tǒng)應(yīng)能提供數(shù)據(jù)的時域波形圖、頻譜圖、階次譜圖、解調(diào)譜圖、趨勢圖（多臺趨勢比對顯示）、瀑布圖、波特圖、棒圖、軸心位置圖、關(guān)聯(lián)圖等，方便進行數(shù)據(jù)分析及故障診斷；

VII 系統(tǒng)支持Windows自帶遠程工具或Web遠程訪問功能，能通過地面系統(tǒng)分析軟件或瀏覽器遠程瀏覽風電機組狀態(tài)；

VIII 多機位測量數(shù)據(jù)對比，分析風場載荷分布，分析風場規(guī)劃合理性，數(shù)據(jù)分析可用于風場改造、控制優(yōu)化；

IX測量葉片實際狀態(tài)，作為樣機調(diào)試、控制優(yōu)化、技術(shù)改造評估的依據(jù)，評估技改質(zhì)量、效果和對葉片及機組的影響；

X葉片剩余狀態(tài)評估，規(guī)模監(jiān)測可用于判斷需要重點監(jiān)測維護的葉片；

XI結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測葉片結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，避免發(fā)生重大失效和非計劃外維修。可辨識一定規(guī)模的氣動不平衡、結(jié)冰、結(jié)構(gòu)失效、氣動性能衰減等劣化情況；

XII實時分析塔筒晃動位移，塔筒剛度分析；通過塔筒傾角分布，可以分析塔筒變形、焊縫開裂和螺栓受力情況；

XIII實時分析塔基基礎(chǔ)不均勻沉降；

XIV系統(tǒng)基于 B/S 架構(gòu)，支持集中監(jiān)控和遠程訪問，實時掌握各地葉片運行情況。

XV 系統(tǒng)診斷故障類型

圖2 采集裝置外觀圖示

四、自然環(huán)境

I 工作環(huán)境溫度：-40 ℃～70 ℃；

II 存儲環(huán)境溫度：-45℃～85 ℃；

III 工作環(huán)境濕度：95%RH非冷凝；

IV 大氣壓力：80kPa～110kPa。