美卓风电状态诊断系统CMS

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Metso Automation (Shanghai) Co., Ltd. 261 Meiyue Road, Waigaoqiao Trade Zone, 200131, Shanghai, China Tel. +86 21 3899 1111 fax +86 21 3868 6183
风力发电最为核心的设备是风力发电机组。虽然其原理简单，结构并不复杂，但是随着单 机容量上升（达到 5MW ）、变桨距与变速恒频技术的应用、多级直接驱动理念的发展，风 力发电机组也变得越发复杂与昂贵，同时风电本身也存在着由储存型电能向并网型电能转 变的趋势，因此，机组甚至风电场的稳定运行，对于风电产业的良好发展和未来多能源形 态的电网结构的安全运行，有着十分重要的意义。 然而，由于风力发电本身的特点，风力发电机组的维护工作面临着诸多挑战： 季节性强，气候不可预见，导致维护计划较难确定，时间、资源和前期工作安排较为 困难； 分布区域广，单次现场维护成本较高，导致巡检频率降低，同时应对突发情况的灵活 度较差；直接造成了无法尽早发现并排除设备故障的局面。 由此可见，传统的预防性维护（定期Байду номын сангаас护）+事后维护方式，已经不能满足风电设备维护需 求，借助先进的诊断及通讯技术，提高预测性维护（根据设备运行状态，采取维护行动，也称 状态维护）在维护工作中的比例，并优化预防性维护策略，是提高风电设备可用性，增加风电 运行稳定性的有效方法之一，也是风电维护工作未来发展的主要方向。 来自于风电大国-芬兰的美卓自动化的风电场状态监测诊断系统解决方案-Sensodec 6S，基于 先进的状态维护理念，积累北欧风电运行的多年经验和大量的监测诊断经验，为中国用户带来 风力发电机组状态检修、故障维护方案的最优选择。
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背景信息概要 国内外风力发电产业的发展现状与前景 风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展风能发电是世界各国的战 略选择。全球风能资源蕴藏量巨大，约达 27.4 亿兆瓦，其中可利用的风能为 2000 万兆瓦， 比地球可利用水能总量还要大 10 倍。来自全球风能理事会的资料显示，全球风电的累计装机 容量截至去年底已达 9.41 万兆瓦，比上一年的 7.41 万兆瓦增加 27％，预计到 2012 年全球风 电的累计装机容量将达 24.03 万兆瓦。风电产业风起云涌，已成为世界各国和地区新建发电厂 的主流选择之一。 21 世纪以来，我国风电装机容量持续高增长。截至 2008 年底装机容量达到 1.25 万 MW ，提前两年实现了 2010 年装机 1 万 MW 的目标，跃居亚洲第一，世界第四， 2020 年 更有望达到 1 亿千瓦。与此同时，快速发展的风电产业也带动了如国电龙源、华电新能源 等风电建设企业，和如大连华锐、新疆金风等风电设备企业的高速发展。 关于美卓集团和美卓自动化（上海）有限公司 美卓公司是可持续性技术服务的全球供应商，业务涵盖矿山、建筑、能源、金属回收、纸浆和 造纸等行业。 美卓公司 2008 年的净销售额为 64 亿欧元。真正的全球化公司：我们的工程、制造、采购、 服务、销售等业务遍布 50 多个国家和地区。全球各地雇员总数约 28,000 人，为来自 100 多 个国家的客户提供服务。 公司包括 8 条业务线，分为 3 个部分：矿山与建筑技术、能源与环境技术，以及造纸与制浆技 术。 美卓集团生产的自动化控制系统、阀门、状态监视和故障诊断系统已经广泛地被世界各地的能 源客户采用。 关于中国－芬兰能源与环境技术政府合作项目 中国国家主席胡锦涛在 2009 年访问芬兰期间，与芬兰政府达成开展两国能源与环境技术合作 项目的协议，中国指定国电集团、芬兰指定美卓集团作为落实此项协议的具体实施单位。在世 博会芬兰馆国电日期间，美卓集团与国电集团已就开展在风力发电技术领域合作进行了接触。 风电设备运行面临的挑战 风力发电设备是风电产业的重要组成部分，也是产业发展的基础和保障。
轴承状态的监测分析基于对典型轴承的故障模式的自动计算。Sensodec 6S 系统的数据库内 包含来自不同厂商的轴承信息，根据这些信息能够得到每一个轴承的机械数据，而利用这些数 据和设备的转速数值，系统可以计算出轴承内圈、外圈、滚动体和保持架的故障特征频率，当 这些故障特征频率的振动量显著增加时，用户可以得到相应报警信息。 配合触发式转速传感器，系统可以完成同步时间平均（STA）分析。STA 用来发现那些常以设 备转动频率及其倍数频率出现的故障类型，比如不平衡或者不对中。 齿轮箱状态的监测分析通过基本的频谱分析配以轴承特有故障特性数据来完成。如果配合触发 式转速传感器，STA 同样可以用来进行更高级的齿轮箱故障分析。 振动监测与分析可以帮助用户尽早发现以下常见问题，以便用户事先采取适当的预防措施： 轴承损坏 不平衡 不对中 共振 磨损与松弛 齿轮啮合问题
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Sensodec 6S-风电场状态监测诊断系统 系统概况 Sensodec 6S 是美卓自动化针对机械设备用户所开发的监测诊断系统。该系统集先进的振动 测量技术、数据分析处理技术及网络通讯技术于一体，完成机械设备的状态监视、状态报 警、故障预测、诊断分析和事故追忆，从而实现机组的有计划的状态检修和并且使风电机组 维护策略和运行管理水平得到飞跃式的提高。 系统组成 一套完整的 Sensodec 6S 系统由传感器及相应电缆、数据分析站、数据库服务器、美卓风电 专家数据库和通讯网络以及可选的远程访问站等部分组成。 先进的振动监测、分析与诊断 振动监测与分析由传感器和数据分析站执行，根据设备特点布置传感器测量振动信号，并采集 至数据分析站计算得出振动的时域波形、频谱波形、频谱包络曲线以及振动特性数据，频谱分 辨率可高达 32000 线。 振动特性数据包括： 低频带的振动有效值（RMS），速度信号； 中频带的振动有效值（RMS），加速度信号； 宽频带的振动有效值（RMS）和峰值（Peak Value），加速度信号； 包络曲线的峰值（Peak Value）
风力发电场状态监测诊断系统（CMS） 项目建议书
编制：美卓自动化（上海）有限公司
目录
背景信息概要 ................................................................................................................................. 3 国内外风力发电产业的发展现状与前景 ................................................................................. 3 风电设备运行面临的挑战 ......................................................................................................... 3 Sensodec 6S-风电场状态监测诊断系统 .................................................................................... 5 系统概况 ..................................................................................................................................... 5 系统功能介绍 ............................................................................................................................. 5 先进的振动监测、分析与诊断 ............................................................................................. 5 强大的数据存储与人机界面 ................................................................................................. 6 灵活的通讯网络 ..................................................................................................................... 8 系统主要组件性能指标 ............................................................................................................. 9 传感器： ................................................................................................................................. 9 数据分析站 ............................................................................................................................. 9 数据库服务器 ....................................................................................................................... 10 人机界面程序 ....................................................................................................................... 10 基于 Sensodec 6S 的风电场状态监测诊断解决方案.......................................................... 11 风电机组的测点布置： ....................................................................................................... 11 单台风电机组的系统配置： ............................................................................................... 12 单个/多个风电场的系统配置： .......................................................................................... 13 供货范围 ....................................................................................................................................... 16 工程服务与培训 ........................................................................................................................... 17