SKF 风力发电机状态监测系统技术协议

第1页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]SKF风力发电机状态监测系统技术协议甲方：国华（呼伦贝尔）风电有限公司乙方：斯凯孚可靠性系统(上海)有限公司2008-12-25第2页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]SKF状态监测方案说明1.1SKFWindCon3.0在线状态监测系统方案风力发电场的所有者越来越感到运营成本的压力，迫切希望降低运营成本；尤其在当今时代，更是如此。要实现运营成本的降低，必须更有效的使用维护和维修服务的人员。当需要维修和维护时，业主需要聘请维修人员，租借大型吊车，采购更换的备件。通过使用SKFWindCon3.0在线监测系统和便携式数据采集分析系统IMx-P对风机的状态进行在线和离线监测，业主可以将多次的维修合并到一起；假如，一个风力发电机已经因故障停机，而另一台风力发电机已经出现一些部件即将发生故障的信号；那么，就可以将两个风机的维修安排合并到一起来完成。通过追踪风力发电机的失效模式，可以延长风机的维修间隔。通过追踪风机的状态，业主可以预计风机继续运行的时间；从而,延长风机的服务和维修间隔。通过将SKFWindCon3.0在线监测系统和便携式数据采集分析系统IMx-P集成到风力发电机的运行和维修管理工作中，风力发电机的操作者可以实现对风力发电机的主动性维护。换言之，通过本系统的监控，他们可以预计何时对风力发电机实施必要的维护。这使得他们可以更准确的和更有效的安排维护工作。SKF的在线监测系统WindCon3.0和便携式数据采集分析系统IMx-P可以监测以下任何故障：z风机叶片不平衡z不对中z轴弯曲z机械松动z基础簿弱z轴承状态z齿轮缺陷和破损z共振问题z润滑不良SKFWindCon3.0系统的精彩之处：z基于趋势分析，实施可靠的预测性维修。z对于低速部件的故障，实现更可靠准确地报警；较少的错误报警。z针对风力发电机专门制造的传感器，适用于所有的风力发电机和现场情况。这一点可以在许多风力发电机制造商生产的大量风力发电机中得到证实。第3页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]z已经获得德国劳氏认证和安联保险的认可。在风力发电机（主轴、齿轮箱、发电机等）预先选定的位置共安装9个振动加速度传感器、1个转速计，传感器将其采集的信号通过带编织屏蔽电缆接入到智能采集单元iMU（IMx-W），iMU将处理完的数据通过有线（TCP/IP协议）网络发送到事先装有分析软件SKF@ptitudeObserver的服务器中（服务器位于风场），风场的工程师可通过多种方式登录服务器察看运行数据，以便进行深入分析。国华公司运行管理部可以将风场的数据以增量备份的形式调到北京办公室的服务器，进行数据浏览和分析。在整个项目中SKF提供安装指导、数据库设置、调试和培训的服务。第4页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]系统总体示意图如下：SQLServer数据库iMUiMUInternetLANOPC协议远程登陆接线盒@ptitudeObserverMonitorClient1Client2风力发电机TCP/IP运行管理部风场控制室风场办公室注：以上蓝色框架内为SKF供货范围第5页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]风场具体方案1.2.1数据通讯方案呼盟的风场已经有光缆布置到塔筒下，因此，在呼盟的风场，WindCon系统采用有线传输方案。SKF负责将塔筒下的光缆延伸至机房处，以网线的形式连接到IMx-W。1.2.2传感器布置形式呼伦贝尔安装33台东方汽轮机厂生产的FB70B-1500型风力发电机组，其发电机采用山西永济发电机厂和兰州电机厂电机，齿轮箱选用南高齿和重齿产品，主轴轴承选用SKF公司和瓦轴轴承。呼伦贝尔风电场风机配套明细风机型号发电机厂家齿轮箱厂家主轴轴承厂家兰州电机厂南高齿FD1660-0023SKFC-664永济电机厂重齿F0611ZWZNL-7东汽FB70B永济电机厂南高齿FD1660-0002SKF0007其中，两种齿轮箱传感器的布置形式总体上是一样的：FB70B-1500No传感器安装位置数量模拟通道数字通道安装形式1主轴轴承轴向1低频加速度传感器粘贴安装2主轴轴承负载端1低频加速度传感器粘贴安装3齿轮箱入口端轴向1低频加速度传感器粘贴安装4齿轮箱齿圈圆周方向1加速度传感器粘贴安装5太阳轮轴向1加速度传感器粘贴安装6中间轴轴向1加速度传感器粘贴安装7高速轴输出轴轴向1加速度传感器粘贴安装8发电机内侧负载端1加速度传感器粘贴安装9发电机外侧负载端1加速度传感器粘贴安装10风速1风速传感器(OPC接入)信号接入11功率1功率传感器(OPC接入)信号接入12温度(可选)1温度传感器(OPC接入)信号接入13发电机端1转速计工装第6页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]WindCon系统配置型号产品说明数量SKFWindCon标准配置套件WIND16D5DA3S3SKF@ptitudeObserverOPC接口模块CMSW76061联想服务器（处理器：四核英特尔®至强®处理器X3220(2.4GHz,8M,1066MHz；内存：2*1GBECCDDR2-800内存；硬盘：3*250G热插拔SATA3.5寸硬盘（7200转）)，带MicrosoftSQLServer（5用户权限）Lenovo万全T1681加速度计，铠装电缆长度分别为5米CMPT2310W3其中：一台SKFWindCon标准配置套件WIND16D5DA3S包括：数据采集单元IMx-W1低频响应加速度计，铠装电缆长度分别为10，15米CMPT2323W3普通加速度计，铠装电缆长度分别为5，10米CMPT2310W5转速计，10米电缆NMSS14161SKF@ptitudeObserver软件CMSW75001*SKF承诺状态监测系统所选用的所有组件能够保证本系统的正常运行。1.4WinCon3.0方案组件技术参数介绍1.4.1方案组件一：数据采集单元IMX-WIMX-W是一流状态监测系统中非常关键的一员。是SKF专门为风力发电机开发的一套智能监测单元，是一个IP65等级认证测量单元，适用于恶劣的工业环境并且符合CE要求。IMX-W配有16个模拟信号输入，该动态信号可以通过设置用于多种传感器，例如：振动加速度、速度、位移，温度和压力等。通过变换开关设置，每个输入可以设置为ICP（加速度传感器），4-20mA±15V或者±25V。除了模拟通道之外，可以使用2个数字通道来测量转速、触发或者数字状态来指示何时进行测量。第7页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]IMX系统的主要特点•电气防护，绝缘，符合所有相关的CE标准•IMX-W独特的内置硬件自动诊断系统能持续检查所有传感器，电缆接线和电子的故障，信号中断，短路或电源故障。任何故障都能触发警报，如果系统电源出故障，在恢复电源时，整个系统会自动重启•4通道同步测量高达10kHz的频率。单通道测量高达40kHz的频率•传送至基于PC的SKF@ptitudeObserver设备诊断软件的数据能迅速通过有线或无线的以太网TCP/IP进行处理•良好的低转速测量特性•可使用设备转速和/或负载控制警告和报警。报警信号，尤其是风力发电机故障类型，如不平衡，齿轮损坏等。技术参数：•24位AD数模转换保证持续数据采集（不用AC/DC转换）•16通道实时信号同时采集（不是多路技术）•不同通道用不同采样频率同时采集•模拟信号测量频率范围：DC-40kHz•动态范围：120dB•信噪比：96dB•横向抗干扰：100dB•幅值精确度：±2%,相位±3%（upto100Hz）•IP等级：IP65；工作温度：-30°C到+60°C•防雷认证：EN61000-6-2:1999,EN61000-4-5:4kV•CE认证：EN50081-2:1993（电磁兼容）•自动过载检测——自动获取校正和修复•传感器和电缆失效自动检测——BOV检测•FFT(快速傅利叶变换):100-6400线/通道•数字峰值包络——使用4个带通滤波器•窗函数：汉宁窗、平顶窗具体参数，请见附件1。第8页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]方案组件二：分析软件SKF@ptitudeObserverSKF@ptitudeObserver软件是一个用于机器与过程评估的专家引导与智能诊断软件。不需要专家即可获得专家建议。成功的机器状态监测必须基于为数据管理和分析提供功能强大、用户友好的机器故障诊断软件。SKF@ptitudeObserver软件的操作界面和智能诊断功能得到了国际公认。使用专家向导可以非常容易在软件中创建新的机器，同时能够自动生成频段报警，分辨率，缺陷频率和机器诊断设置等数据。SKF@ptitudeObserver软件可适用于在线测量单元IMx，IMx-P等数据采集器。监测特点：y测量数据，以机器它相关信息以用户友好的界面显示。动态数据，数秒内更新，长期的历史数据可以不同格式显示。在流程图格式下，动态数据和报警指示可显示在各个机器或者是一组机器。在系统视图格式下，系统件的故障状态可以清晰地显示出来。组历史数据展示强大的趋势分析，其中的一个或多个参数能自动显示并且和时间比较，例如RPM或过程参数（电源，温度，水位等）。趋势分析会每秒更换一次。y机器信息数据库每台被监测的机器的数据保存在数据库里。机器部件以及它们的连接图以图片形式显示出来。机器信息的建立通过拉放部件图片的方式来进行，包括转轴、轴承、齿轮、叶片等。每个部件的相关信息，如轴承型号、齿数、叶片数也可一并保存。基于这些信息，加上实际转速，所有的缺陷频率可自动计算出来，先进的自动诊断法则也可应用。第9页SKF风力发电机状态监测系统技术协议2008-12-25斯凯孚可靠性系统（上海）有限公司电话：[phone]传真：[phone]y根本失效原因分析尽管有些测量装置配置了自动高级诊断功能，但系统软件还是提供了大量不同的工具来进一步对根本原因分析，例如：&缺陷频率视图每个部件，以及部件间的相互关系可定义在机器信息数据库中。基于这些信息，所有的机器缺陷频率可自动计算出来，用户可从频谱图上调出。在实时频谱检测模式下，缺陷频率会随转速实时更新。&数字峰值包络（DPE）分析数字峰值包络检测轴承早期缺陷的重要进步，优于轴承故障检测的其它早期技术。&有效值RMS在每张频谱上会自动显示出来。&轴心轨迹图从两个相互垂直安装的传感器获得的信号将转轴的运动轨迹模拟出来。轨迹的描绘既可通过原始信号，也可通过用户定义频率范围的过滤后的信号来描绘。&趋势图振动幅值/相位可以根据时间、转速或其它记录参数来描绘趋势。还可以就离散的频率成份（固定的或者是跟踪转速），包括用户选定的谐波数量和频率范围进行趋势分析。&机器诊断包括常见故障，如不平衡、不对中、各种轴承故障、齿轮啮合故障、汽蚀等的标准诊断法则，用户能容易地设计自定义诊断