风电机组在线故障诊断系统技术方案说明书

风电机组在线故障诊断系统 技术方案说明书
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目录
1 概述 ........................................................................................................................3 2 系统方案与部件说明 ............................................................................................3
4） 实现了故障自动诊断和实时的声光报警，对公网的依赖程度相对较 低，只要风场级系统局域网正常，系统就可以进行实时在线故障诊断 与安全监测。
5） 自动生成诊断报告（结论、趋势图、预测、维修建议等） 6） 基于故障和设备机理的故障诊断专家系统，无需学习、培训，只需被
监测的轴承、齿轮的参数，就能即装即用。
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1）从故障和设备的机理入手，以机械的几何结构、运动规律、力学特性、波 动传递等特征为基础，进行故障机理分析，建立各部件故障的特征频谱， 作为识别机械故障的理论指导；
2）建立基于机械运行特殊力学条件及有限受感条件对所获冲击信号与常规振 动住信息之幅度调制、发散、失落等影响频谱特征的若干判据、准则，极 大地提高分辨故障源准确度；
3）基于上述理论，主动分析机械冲击的共振解调和常规振动特征信息，辅以 转速信息与偏航信息，实现无须对大量良好的和故障的机械进行检测"学习 "培训"获取感性"知识"，而能凭借理论指导"即装即用"，实现直接识别故障 部件（定性）和故障程度（定量）的主动诊断，实现故障的早期预警和实 时报警。
4 状态监测与分析终端软件
2.2 系统特点
1） 采用在线故障诊断和基于综合决策的故障诊断专家系统，自动、实时 地采集、分析数据，能够准确识别故障类型、故障程度和精确定位故 障部件。
2） 实现故障早期预警，提前制定维修决策和做好维修准备，减少停机损 失和多次维修带多的更多费用；通过精确定位故障，提高维修效率、 减少维修损失。
3） 系统自动智能报警，减轻运维人员大量繁琐、复杂的数据分析、比对、 统计和综合工作，减少人为失误。
外购
唐智
由唐智提供 由唐智提供 唐智或用户按配置要 求购买。 由唐智提供
从机舱到塔底的光 纤，若用户提供已有 的备用光纤，则不需
要该光纤。 用于监测主轴、电机 转速，若用户提供转 速编码器的模拟输出 信号，则不需要该转 速传感器。唐智科技 建议使用电机编码器 转速，以保证诊断的
稳定性和精度。
若用户需要轴向窜动 监测功能，则需要。
2 系统方案与部件说明 2.1 系统功能
风电机组在线故障诊断系冲击、振动、转速等参数，并自动
存储； 2） 在线监测风电机组运行时主传动链（主轴、齿轮箱、发电机）上各
轴承、齿轮的运行状态，发现轴承、齿轮故障的早期征兆，精确定位 故障部件、故障类型以及严重程度，并通过故障诊断专家系统软件 自动报警或提示； 3） 在线监测风电机组运行时主轴、齿轮箱、发电机等部件垂直与水平 方的振动，以及齿轮箱输出轴与发电机输入轴的动态不对中状态， 实时绘制振动的时域、频域数据波形和不对中轴心轨迹图； 4） 在线监测风电机组运行时联轴器的运行状态，发现联轴器的早期失 效征兆； 5） 具备冲击、振动原始和趋势数据分析功能； 6） 具备报警结果与统计分析、报表输出功能； 7） 具备轴承、齿轮参数配置以及查询功能；
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7） 系统由多个子系统构成，客户可依据自身需求进行硬件和软件模块的 定制。
8） 拥有完整的自主知识产权、本地化的服务，完善的售后服务、技术支 持体系。
2.3 系统结构
JK10460 风电诊断系统的总体结构示意图如图 1：
图 1 系统总体结构示意图
3 故障诊断专家系统 ................................................................................................7 4 状态监测与分析终端软件 ....................................................................................8 5 双方工作划分 ......................................................................................................12 6 产品服务 ..............................................................................................................13 附件一 风电机组故障诊断的典型案例 .................................................................15 附件二 产品检验报告 .............................................................................................22 附件三 申请的专利与软件著作权证书 .................................................................23
2.6 系统配置
以下配置是单套机载系统与单套中控系统的配置清单，单套中控系统最多可 接入 100 套机载系统。
产品组成
数量 品牌
备注
必选 件
机载系统
机载主机
1
传动链信息采集器
1
振动冲击复合传感器 10-18
唐智 唐智
唐智
根据用户监测对象进 行配置。
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3 故障诊断专家系统
故障诊断专家系统安装在中控数据服务器上，由数据接收、数据导入、故障 诊断综合决策模块、数据库构成，其核心为故障诊断综合决策模块。
故障诊断专家系统设计为基于故障与设备机理的主动型故障诊断专家系统， 采用后台运行的模式，实现系统功能要求的监测对象故障诊断。其具有的主要特 点有如下几项：
JK10460 风电诊断系统实现的可选功能如下： 1） 在线监测发电机接地电刷接触异常以及电刷、滑环的磨损情况； 2） 在线监测齿轮箱高速轴的轴向窜动或齿轮箱整体的轴向位移； 3） 在能够获取偏航角的前提下，在线监测塔筒顶部的晃度以及倾斜角
度，并通过故障诊断专家系统软件自动报警或提示。在能够获取风 速或功率的前提下，具备塔架晃度与风速或功率的相关趋势分析功能； 4） 在线监测塔架紧固螺栓松动、裂纹等重大故障； 5） 在线监测叶轮、叶片重大破损故障； 6） 具备轴向位移原始和趋势数据分析功能。
塔架叶轮信息采集器
1
双坐标振动传感器
2
机载软件（塔架叶轮模 块）
1
唐智 唐智
唐智
若用户需要监测塔架 晃度、倾斜角以及叶 轮重大故障监测等功
能，则需要。
报表打印机
1
中控系统
故障诊断专家系统软件 （塔架叶轮模块）
1
外购 唐智
唐智或用户按配置要 求购买。
若用户需要塔架叶轮 监测功能，则需要
注：风电企业中心的数据服务器、显示终端计算机由用户自行配置。
2.1 系统功能.......................................................................................................................3 2.2 系统特点.......................................................................................................................4 2.3 系统结构.......................................................................................................................5 2.4 机载设备安装...............................................................................................................5 2.5 传感器测点布置...........................................................................................................6 2.6 系统配置.......................................................................................................................6
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8） 具备机载系统的自检功能。自检内容主要包括机载系统的存储空间 信息、网络通信状态、串口通信状态、传感网络状态及内部硬件信 息。若自检存在异常，则给出提示信息；
9） 在具备 Internet 网络条件的情况下，可实现远程监测、数据分析等功能。
下面以大型风电机组常见的两级行星、一级平行结构的齿轮箱结构，说明振 动冲击传感器布点方案。该方案中,以某二级行星一级平行结构风电机组为例布 示意传感器布置方案，实际的测点布置需要对所监测与诊断风机进行实际调研确 认。对于二级行星一级平行结构的风电机组，总计有 18 个振动冲击复合传感器， 具体为主轴 3 个，增速齿轮箱 11 个，发电机 4 个，用来检测传动链上各部件的 振动冲击信号。传感器采用磁吸加胶粘的方式安装。
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1 概述
针对风电公司大型风电机组在线故障诊断的需求，北京唐智科技发展有限 公司提出了自主研发的 JK10460 风电机组在线故障诊断系统（以下简称 JK10460 风电诊断系统）的技术解决方案。
JK10460 风电诊断系统是针对风电机组关键机械部件的在线故障诊断与 安全监测需求而开发的。该系统以唐智科技自主研发的“广义共振\共振解调 故障诊断技术”为理论基础，实现对风电机组关键机械部件的在线自动诊断， 精确定位故障部件、准确识别故障类型和故障程度，并对将要危及安全的故障 零部件发出早期预警，提请视情维修，以防止故障扩大而引起事故和损失。
连接线及相关安装辅件 若干
唐智
需现场调研确认。
机载软件（传动链模块） 1
唐智
光电转换器
2
数据服务器
1
中控系统
终端计算机（带 19〞 LCD） 路由器
1 1
故障诊断专家系统软件 （传动链模块）
1
单模光纤
100
主轴转速传感器
1
电机转速传感器
1
机载系统
可选 件
位移传感器
1
外购 外购 外购 外购 唐智
外购
外购
状态监测与分析终端软件通过实时获取数据服务器上经故障诊断专家系统 决策输出的报警结论和原始数据，实现用户的远程在线状态监测和对报警数据的 精密分析。同时，状态监测与分析终端软件提供了参数配置、报表输出等功能。
1） 软件登录
2） 远程在线状态监测 a) 企业级的远程在线状态监测界面
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2.4 机载设备安装
JK10460 风电诊断系统的机载设备安装在风机机舱与塔筒内，由机载主 机、传动链信息采集器、塔架叶轮信息采集器、各传感器和传输网络等组成。 安装示意图如图 3 所示。
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图 3 机载设备安装示意图
2.5 传感器测点布置