趙飛

摘 要：隨著各項技術(shù)的發(fā)展，風電機組的裝機容量不斷增加，且單機容量也越來越大。在運行過程中，由于受到各種因素的影響，風電機組的傳動系統(tǒng)很容易出現(xiàn)各種各樣的故障，尤其是振動故障的發(fā)生率較高。主要對風電機組振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計進行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：風電機組；振動監(jiān)測；故障診斷；協(xié)議通信

中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.140

風電機組運行的工作環(huán)境大多比較惡劣，且由于風速的不穩(wěn)定性較高，使其在處于交變負載的作用下時，機組的傳統(tǒng)系統(tǒng)等部件很容易受到損壞。此外，因安裝地區(qū)偏遠，導致維修困難。因此，做好風電機組的振動監(jiān)測和故障診斷工作是非常必要的，本文主要對此進行分析和研究。

1 總體設(shè)計

在開展風電機組的振動監(jiān)測和故障診斷的過程中，最主要的目的是通過應用各種監(jiān)測方法對相關(guān)的檢測信息進行分析、判斷，從而對被測對象的運行狀態(tài)有正確的了解，以便于在相應部件出現(xiàn)故障前實施警告、報警等處理，這對保證風電機組的穩(wěn)定運行具有非常重要的作用，能有效提升機組的運行可靠性。針對風電機組實際的運行特點，所設(shè)計的風電機組振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)應具備下列功能：能方便各種信息的存儲和管理；具有友好的人機交互界面，方便操作；具有可靠的數(shù)據(jù)傳輸和交流方式；在進行信息處理的過程中具有良好的實時性；在開展風電機組的振動監(jiān)測過程中具有一定的連續(xù)性，以便獲得被監(jiān)測對象相關(guān)的連續(xù)信息；能獲取相關(guān)的有效信息，可準確地對風電機組中的各個部件開展連續(xù)監(jiān)測，尤其是要能做好一些關(guān)鍵部件的信息監(jiān)測工作，其中，傳統(tǒng)系統(tǒng)的發(fā)電機前、后端、齒輪箱和主軸都是重點監(jiān)測對象。

在風電機組振動監(jiān)測與故障系統(tǒng)的總體設(shè)計過程中，為了保證其能滿足相關(guān)的功能需求，所設(shè)計的振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)由監(jiān)控維護集成模塊、數(shù)據(jù)庫服務器、數(shù)據(jù)采集模塊和前端采集設(shè)備四個部分組成。其中，數(shù)據(jù)庫服務器模塊和監(jiān)控維護集成模塊主要通過數(shù)據(jù)庫的遠程訪問技術(shù)開展通信；采集模塊與監(jiān)控維護集成模塊之間主要是通過TCP/IP協(xié)議通信。在數(shù)據(jù)采集的過程中，應用基于以太網(wǎng)的遠程采集方式，前端的采集設(shè)備應用cDAQ-9188，數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)采集端的傳輸既可以通過有線方式實現(xiàn)，也可以應用無線傳輸?shù)姆绞?，這兩種傳輸方式相比，無線傳輸?shù)馁M用比較高，且傳輸速度比較慢，但安裝方便，傳輸距離較遠；有線傳輸比較穩(wěn)定，且傳輸速度較快，但有線網(wǎng)絡的安裝存在一定的局限性。通常情況下，可在一個數(shù)據(jù)采集端與多個采集設(shè)備連接，且不同的采集設(shè)備在與數(shù)據(jù)采集端進行連接時，可采用不同的網(wǎng)絡方式連接，多個客戶端可同時進行數(shù)據(jù)庫服務器和數(shù)據(jù)采集端的訪問。系統(tǒng)所測量的主要信息是風電機組的振動量，主要測試對象是傳動系統(tǒng)，包括支座、發(fā)電機軸承、齒輪箱和主軸等。

2 傳感器的選擇和安裝

在風電機組監(jiān)測系統(tǒng)運行的過程中，要想準確地獲取相關(guān)的振動信號，就必須具備優(yōu)良的傳感器。在傳感器的選擇過程中，要保證傳感器的各種參數(shù)都滿足監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)要求。在選擇傳感器的類別時，要依據(jù)測量對象的實際情況適當選取。目前，常用的傳感器有加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器，其中，加速度傳感器在風電機組高速軸的振動信號測量中具有良好的應用效果，因此，本系統(tǒng)中選擇應用該種類型的傳感器開展測量。

此外，還要選擇合適的傳感器量程，如果所選擇的量程不適合，則會導致出現(xiàn)測量結(jié)果不準確、傳感器損毀等問題。要能夠保證傳感器的靈敏度和精準度滿足相關(guān)要求，通常情況下，傳感器的靈敏度越高，其對微弱信號的測量會越準確，特別是在早期故障信號的發(fā)生階段。但隨著傳感器靈敏度的提升，其容易同時采集到一部分外界噪聲等信息，這些冗余信息在被分析后，會對系統(tǒng)分析產(chǎn)生嚴重的干擾，導致系統(tǒng)負擔加重。此外，傳感器的精度越高，其價格就越高，進而導致系統(tǒng)設(shè)備成本增加，這就需要平衡好成本與相關(guān)要求之間的關(guān)系，綜合考慮各方面的因素。本系統(tǒng)中應用了兩種傳感器，一種是低速加速度傳感器，主要用來進行低頻振動信號的采集；另一種是標準的加速度傳感器，主要用來進行高速軸部分振動信號的采集。

3 采集系統(tǒng)的選擇

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最主要的作用是從傳感器獲取相關(guān)的信號，并在開展相關(guān)的處理后，將其傳出上層處理器。采集卡的工作方式不同，主要分為巡回采集和同步采集兩種。其中，巡回采集是指采集卡依據(jù)一定的規(guī)則進行各路信號的采集；同步采集是指采集卡通過多路通道同時開展信號的獲取。在對風電機組各個測點的振動信號進行采集時，應采用同步采集的方式采集，這能保證監(jiān)測的有效性。

4 軟件設(shè)計

風電機組振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的軟件模塊主要由故障診斷模塊、特征提取模塊、信號預處理模塊和輔助功能模塊組成。在系統(tǒng)軟件開發(fā)的過程中，應應用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)開發(fā)，并采用基于MFC的單文檔多視圖框架結(jié)構(gòu)開展界面設(shè)計，這樣能有效保證過程中的安全性和保密性。運行程序后，首先進入登錄界面，用戶輸入正確的登錄用戶名和密碼后可進入系統(tǒng)。如果用戶輸入的用戶名和密碼錯誤，則會提示重新輸入用戶名和密碼。該系統(tǒng)的主界面包括菜單欄、主功能按鈕、輔助分析功能按鈕、樹狀列表、狀態(tài)欄和圖形顯示區(qū)。

5 結(jié)束語

在風電機組的運行過程中，傳動系統(tǒng)出現(xiàn)振動故障的概率非常高，因此，做好振動監(jiān)測和故障診斷工作非常必要。本文結(jié)合風電機組的運行特點，對振動監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計進行了簡單分析。

參考文獻

[1]龍泉，劉永前，楊勇平.狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷在風電機組上的應用[J].現(xiàn)代電力，2013（12）.

〔編輯：張思楠〕