测振风电机组状态监测系统方案V1[1].2

风力发电机组在线状态监测系统方案

远东测振（北京）系统工程技术有限公司

1 在线状态监测系统方案

随着国内越来越多风电机组的投运，如何减少运行成本，提高运行效率，延长风机使用寿命成为运营单位的重要课题。目前，风电设备维护技术的成熟度跟不上风力发电机的发展速度，风机运行过程中经常会出现齿轮箱、主轴、叶片、发电机以及变压器的损坏，甚至有风力发电机倒塌的事故。当需要维修和维护时，需有专业人员进行零部件的更换或诊断。

SUNNYLEE公司推出的WindSTS状态监测系统对风机的运行状态进行实时在线监测，首先可得到各风机的运行状态，而且可预计风电机组何时进行必要的维护，并针对已经出现故障的风电机组进行诊断，根据专家库或咨询我公司专业人员给出诊断报告，从而可以延长风机的服务和维修间隔，通过对风力发电机的主动性维护，可以更准确有效的安排维护工作。

在线监测系统WindSTS可以提供的诊断技术包含：轴承，齿轮箱，轴心，密封，联轴器，发电机等；可以监测叶片不平衡，不对中，轴弯曲，机械松动，齿轮缺陷和破损，共振，润滑等。

WindSTS监测系统的主要特点如下：

针对风电机组低频、变速特有的分析算法；

基于趋势分析，可靠的预测性维修和维护；

高可靠性的硬件设计，实现可靠准确的报警；

针对风力发电机专门的低频传感器；

在风电机组安装振动加速度传感器、转速计等，信号通过双屏蔽电缆接入到多通道数据采集分析仪STC26，STC26将采集数据通过有线/无线网络发送到服务器中，服务器中安装有STS1000软件进行采集、分析和保存。工作人员可登录服务器察看运行数据，以便进行深入分析，也可以将风场的数据调到其它远端服务器，进行数据浏览和分析。

系统总体示意图如下：

下图为无线状态监测系统。

2 监测系统具体方案

2.1 数据通讯方案

通常，风场已经有光缆布置到塔筒下，因此，监测系统采用有线传输方案。如果风场没有光缆数据接口，也可采用无线通讯传输方案。

2.2 传感器的布置

在布置传感器时会根据不同设备厂商产品稍有不同，下面为通用举例。

传感器安装位置 数量 类型 安装形式

1 主轴轴承轴向 1 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

2 主轴轴承径向 1 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

3 齿轮箱入口端径向 1 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

4 齿轮箱齿圈圆周方向 1 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

5 齿轮箱输出端径向 1 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

6 发电机轴承 2 加速度传感器 粘贴或螺钉安装

7 机舱轴向与横向 2 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

8 塔架上部轴向与横向 2 低频加速度传感器 粘贴或螺钉安装

9 转速传感器 1 转速传感器 专用卡具

10 风速 1 风速传感器 信号接入

11 功率 1 功率传感器 信号接入

12 温度 1 温度传感器 信号接入

3各产品技术参数

3.1 加速度振动传感器STV71系列

STV71是SUNNYLEE公司的ICP压电加速度传感器，振动将会积压传感器中的压电晶体，产生正比于加速度的电荷，通过专用集成电路转换为电压值。它具有全密封的不锈钢的壳体，带有双屏蔽电缆，广泛的应用在各种恶劣的工况。不锈钢和全密封的结构使得它适用于潮湿

和腐蚀的环境。传感器的电缆是双层绝缘的，具有优良的抗磨损型，而且具有良好的信号传输特性、低电容和可靠的机械特性。传感器信号和地线与传感器的外壳完全绝缘，避免了的接地环路所带来不稳定的影响。

STV71技术参数如下：

灵敏度：100mV/g

频响：0.5-15KHz

测量范围：50g(峰值)

供电：18-30VDC

恒流源：2-10mA

偏置电压：10-14VDC

输出阻抗：<100ohm

工作温度：-50-120℃

外壳材料：不锈钢

安装：1/4-28

连接器：2Pin MIL-C-5015

STV71L系列低频加速度计：

灵敏度：500mV/g

频响：0.2-8KHz

测量范围：10g(峰值)

供电：18-30VDC

恒流源：2-10mA

偏置电压：10-14VDC

输出阻抗：<100ohm

工作温度：-50-120℃

外壳材料：不锈钢

安装：1/4-28

连接器：2Pin MIL-C-5015

3.2 STC26 多通道数据采集分析系统

STC26 是SUNNYLEE公司专门针对风力发电机组开发的智能式多通道数据采集分析单元，适用于恶劣的工业环境并且符合CE要求。STC26 有16个模拟信号输入通道，可以通过设置用于多种传感器，例如：振动加速度、速度、位移和温度等。每个通道可以设置为ICP传感器，±5V 或4-20mA输入。STC26还配有8通道数字输入通道，可以来测量转速、键相或者数字量。

主要特点如下：

16通道同步测量，最高采样频率高达256KHz。

内置自动诊断系统能持续检查传感器，电缆接线，信号中断，短路或电源故障。

通过以太网（TCP/IP）把数据高速传输给STS1000分析软件。

良好的低转速测量特性。

技术参数：

24位AD模数转换高精度采集

16通道实时信号同步采集

可连接多种传感器，例如ICP振动传感器，涡流传感器或温度等过程量传感器

数字输入：8通道数字量输入，连接转速传感器或开关量

测量信号频率范围：DC-80kHz

动态范围：120dB

信噪比：96dB

工作温度：-40°C到+85°C

传感器和电缆故障自动检测

接口：以太网，RS232串口

3.3 分析软件STS1000

STS1000是专为风电机组设计的一套在线振动监测分析系统，系统通过对机组的振动信号及相关状态参数进行实时采样分析，及时识别机组的状态、发现故障早期征兆，对故障原因、故障严重程度、故障发展趋势做出判断，从而可以及时排除故障隐患，避免破坏性事故的发生，也为机组实现状态检修提供了可靠的理论依据。