振动监测与故障诊断系统介绍

控制系统
电气系统
0
2
4
6
8
平均故障停机时间（天）
项目背景 | backgrounds
1.减少风电机组故障发生 2.减少机组故障导致的经济损失 3.改善传统设备检修维护手段 4.提高风电机组运行可靠性 5.满足远程在线诊断要求
项目意义 | prospect
随着风力发电技术日趋成熟和装机容量的大规模增加，对风电机组 安全高效的运行有了更高的要求。
项目过程 | progress
2013.5 与华能酒泉风电有限责任公司签订项目合同
2013.5~2013.7 调查研究、分析论证、方案设计 2013.7~2013.9 搭建硬件环境与软件开发 2013.9~2013.11 软硬件调试，研究，修改
2013.11-2013.12 现场安装调试，整理资 料，验收
界面整洁美观、简单易懂、人机交 互能力强
具有强大的数据分析和处理功能
软件设计 | software
软件整体框图
软件设计 | software
单台风机界面
主界面
分析界面
软件设计 | software
主界面和单台风机监测界面，可显示整体风机和单台风 机即时状态和数据，后者还可显示任意时间历史趋势
配备常见厂家产品配置库，用户可手动设置风机配置
旋转机械的微小故障一旦发展为严重故障，将会对昂贵的风电机组
造成不可恢复的损坏，引起严重的经济损失。 经过大量的实际数据总结，处于恶劣工况下的风电机组的故障多集 中于旋转机械和啮合机械中，发电机的定子转子的故障也越发的增多。 基于振动信号的旋转机械故障诊断技术的广泛有效应用和在行业内 已经取得的相当有效成果，使得风电机组状态监测系统发展极具战略意 义。
项目内容 | contents
Fra Baidu bibliotek
1.风电场振动数据的二次接收及存储
2.振动数据的时域分析，时域振动状态参 数分析，正常、异常、故障报警处理 3.设备特征频率提取及频域分析，对轴 承、齿轮、叶片、发电机及塔架故障的诊 断
项目内容 | contents
4.历史分析，检测主要部件故 障的发生、发展趋势，为设备 维护提供依据 5.软件支持设备参数录入、便 于人员操作，联网后支持远程 诊断分析
分析与处理技术、时域与频域相结合的状态监测系统，并具有完全
的自主知识产权。
就地装置具有信号输入隔离、浮地、防雷击等功能，保障 设备安全正常运行。
thanks
采用自主研发HDZTJC-4P 智能数据处理器设备。具
有很好稳定性和扩展性。
该装置集ARM-DSP技术为 一体，采用嵌入式设计理 念，高性能CPU，外扩丰 富外设接口，极大满足风 电场运行状态监测与分析 系统的实际应用需求 基于DSP数据处理器硬件结构
软件设计 | software
采用Labview图形化语言编程
风机振动检测及故障诊断系统与研 究软件开发
吕跃刚 教授
二〇一三年十二月
目录 | list
项目背景 项目内容 产品介绍 成果与创新
目录 | list
传动系统是实现风能转换和传递过程的主要承载部件。 风力发电机组主要部件寿命一般20年. 但是由于风电机组多数安装在西部和沿海地区，环境 条件差，机组经常工作在低温、沙尘、雷电、冰雪、风暴
等恶劣环境条件，而且由于风速、载荷和风轮转速变化范
围大，上网要求高，导致机组运行工况复杂，极易造成风 电机组叶片和传动系统在寿命期内出现故障甚至损坏，影 响机组的安全可靠性。
项目背景 | backgrounds
风机各部件故障比例
项目背景 | backgrounds
传动系统 支撑架 发电机
齿轮箱
轮毂 机械刹车 叶片故障 偏航系统 液压系统 传感器
故障诊断 | FD
产品功能
权限管理将区分高级管理人员与一般操作人员
进入主监控界面后将显示整个风场各台风机的振动状态界面，风机按停 机、运行、报警故障、严重故障区分 点击对象菜单进入分析界面，按被测对象及部位分别对主轴承、齿轮箱、 发电机、叶片、塔架等进行时域及频域分析。
引入发电机状态监测部分，可即时监视发电机运行过程各参量变化及潜在故障信 息，通过电机信号输出分析与传统振动分析方法相结合，提高故障诊断的准确性和 可靠性。 数据处理是分析的必要步骤，软件中提供了数据截取、放大、滤波、窗函数等工 具，经过一定训练的操作人员可以掌握这些工具。
创新
基于自主开发的嵌入式处理装置来实现高速信息采集、就地处理
分析功能
基于机组振动、转速、发电机电压/电流状态等实时数据进行 分析，实现对机组旋转连接设备的全面有效监测
该系统具备良好的开放性与可扩展性，多路模拟与开关扩展接口 与信号数据处理通道，方便系统的升级改造。
创新
系统具有光纤网络信息传输、断网自动互联功能。提供完善的网络扩展 功能，在多个风电场远程监控系统技术支持下，能够实现多机联合实时 在线监测。 采用Labview软件支撑平台，开发了基于风电机组实测信息、信号
产品介绍 | introduction
系统构成
产品介绍 | introduction
实时监测机舱内 外温度 转速信对故障提取起到辅 助作用 传动链上6个加速度传感 器采集机组振动信号，其 中两个位XY方向双通道
采集发电机定子电压电流信 号，与振动信号相结合，提 高故障诊断准确率 系统结构框图
数据采集 | DA
可对指定设备单独进行详细故障分析
故障诊断 | FD
对具体设备的信号进行时、频域等全方面多角度分 析，寻找故障特征，应用到了小波降噪、包络谱、倒 频谱、功率谱密度等多个先进信号处理技术
利用XY振动传感器，结合频域积分技术，绘制主轴、 发电机转轴轴心轨迹图，能够直观地观察轴系运动状 态 加入发电机定子电压电流时、频域分析，在诊断发电 机本身故障的同时，与传统振动分析技术相结合，提 高诊断的准确率