郭駿超

摘 要：風場常建在環(huán)境較為偏遠的地區(qū)，且分布面積廣、數(shù)量多，對其巡檢、維護需要登高作業(yè)，危險系數(shù)較高，導致工作量大、成本較高。采取實時監(jiān)測和故障診斷可有效彌補上述缺陷，并可收集和分析風機運行中的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對故障點的預判，以便及時采取解決措施，以減少因故障而造成的損失。

關鍵詞：智能監(jiān)控；風力發(fā)電機；機械振動；信號采集

中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.019

隨著風力發(fā)電機的快速發(fā)展，其技術的成熟度已跟不上風力發(fā)電機的發(fā)展速度。為了解決上述問題，通過實時采集、自動分析、傳輸和保存轉速、振動和電流信號等，實現(xiàn)在線監(jiān)控風力發(fā)電機組和預測、診斷故障，從而節(jié)省風力發(fā)電機組的運維成本。

1 智能監(jiān)控的原理

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

在圖1中，信號采集單元采用振動分析法，利用加速度傳感器采集振動信號，因此，可將傳感器安裝在風力發(fā)電機組易產(chǎn)生故障的主軸、齒輪箱和發(fā)電機等部位；信號處理單元通過將采集到的模擬信號送入調理電路，并對振動信號進行放大、濾波等操作，使其最終轉換成采集設備能識別的標準信號，如圖2所示。

圖1 智能監(jiān)控的流程 圖2 信號處理單元流程圖

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

數(shù)據(jù)庫采用一種關系型的SQL數(shù)據(jù)庫，嵌入式系統(tǒng)通過局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。軟件采用在嵌入式系統(tǒng)Linux平臺下用FreeTDS訪問Windows平臺下SQL Sever數(shù)據(jù)庫的方法，可按需求創(chuàng)建風力發(fā)電機組原始數(shù)據(jù)庫、參數(shù)庫、狀態(tài)命令庫、趨勢數(shù)據(jù)庫和專家故障庫。

2 智能監(jiān)控的必要性

現(xiàn)有的系統(tǒng)尚未監(jiān)測風力發(fā)電機組的大型機械設備。機械振動是風力發(fā)電機組中普遍存在的現(xiàn)象，當機器異常時，一般振動會隨之加大，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，進而進一步加劇振動，造成惡性循環(huán)，直至機械故障。

3 實例

具體實例如圖3、圖4和圖5所示。

通過圖3中的檢測界面，可監(jiān)測到風機主軸的實時運行狀態(tài)；由圖4可見，處理傳感器收集的數(shù)據(jù)后，可得到的主軸振動偏移分析圖；由圖5可見，通過檢測軟件可得到風機齒輪箱高速度的軸承分析圖。

圖3 監(jiān)控界面

圖4 振動分析圖

圖5 齒輪箱高速端軸承分析圖

4 結束語

綜上所述，我們可通過網(wǎng)絡接觸到智能監(jiān)控系統(tǒng)，進而判斷系統(tǒng)的整體狀態(tài)，該方法的優(yōu)勢在于：①可有針對性地修復風力發(fā)電機；②節(jié)約風電場的運維成本，提高檢修效率；③建立的實時數(shù)據(jù)庫有利于理清運維思路和提高整體運維水平。智能監(jiān)控系統(tǒng)在風力發(fā)電機上的運用必然會獲得前所未有的發(fā)展和廣闊的市場。

〔編輯：張思楠〕