為了分析和找尋可能的監(jiān)測(cè)方法，需要細(xì)剖風(fēng)力電機(jī)的物理現(xiàn)象交互過(guò)程：風(fēng)力（風(fēng)速、風(fēng)壓）->葉片（應(yīng)變、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)）->軸（轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、噪音）->齒輪箱（振動(dòng)、摩擦、發(fā)熱、噪音）->發(fā)電機(jī)（振動(dòng)、摩擦、發(fā)熱）->電線（發(fā)熱）。
那么即可以從振動(dòng)信號(hào)（振動(dòng)、轉(zhuǎn)速）、油液信號(hào)（摩擦?xí)r交換物質(zhì)被帶入潤(rùn)滑油/液壓油中）、應(yīng)變信號(hào)、紅外信號(hào)（溫度）、噪音信號(hào)和效能信號(hào)（風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、電能質(zhì)量）六大類進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
（1）油液監(jiān)測(cè)。油液監(jiān)測(cè)是早期預(yù)警的重要手段。齒輪間的嚙合摩擦?xí)菇饘兕w粒被帶入油液當(dāng)中，隨著時(shí)間的推移就會(huì)出現(xiàn)磨損、裂痕等狀況。大多數(shù)的軸承與齒輪老化，都是因為使用潤(rùn)滑油不當(dāng)而導(dǎo)致進(jìn)一步損傷風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。這類監(jiān)控包含油粒子（ Oilparticle） 計(jì)數(shù)與溫度測(cè)量。通過(guò)如粒子計(jì)數(shù)器等裝置，即可了解潤(rùn)滑油的品質(zhì)與可能的污染狀態(tài)。而工業(yè)級(jí)用油中的水污染物，扮演了極重要的角色。水分過(guò)高可能導(dǎo)致元件過(guò)熱、腐蝕，出現(xiàn)嚴(yán)重故障。
（2）振動(dòng)監(jiān)測(cè)。油液監(jiān)測(cè)是中期預(yù)警的重要手段。通過(guò)振動(dòng)監(jiān)視可以了解旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)，因此振動(dòng)是風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)zui重要的方面之一。風(fēng)電機(jī)組都包括主軸承、齒輪箱與發(fā)電機(jī)，通過(guò)振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以有效地了解這些設(shè)備的健康狀態(tài)。根據(jù)有效的頻率范圍，可以使用位置傳感器（低頻段）、速度傳感器（中頻段） ，或加速度傳感器（高頻段）。振動(dòng)傳感器固定在待測(cè)部件之上，從而獲取與瞬時(shí)本地運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的模擬信號(hào)。針對(duì)這類測(cè)量，采集設(shè)備應(yīng)具備高采樣率、高動(dòng)態(tài)范圍與抗混疊等功能。此外，還可以監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)機(jī)艙與塔架的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，從而了解結(jié)構(gòu)彎曲，以及風(fēng)力的氣體動(dòng)力效應(yīng)。通過(guò)監(jiān)視這些振動(dòng)信號(hào)，就可以在關(guān)鍵部件發(fā)生重大故障之前，先發(fā)現(xiàn)部件是否產(chǎn)生任何問(wèn)題，比如齒輪或軸承的老化/破損。而針對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，必須對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行階次分析以獲取諧波信息。諧波（Harmonics）可以用來(lái)判斷部件性能，進(jìn)行早期診斷。
（3）應(yīng)變監(jiān)測(cè)。油液監(jiān)測(cè)是中期預(yù)警的重要手段。應(yīng)變監(jiān)測(cè)常見(jiàn)于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等應(yīng)用中，且在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域逐漸凸顯其重要性。實(shí)驗(yàn)室往往通過(guò)應(yīng)力測(cè)量，測(cè)試風(fēng)機(jī)葉片的使用壽命。這些測(cè)量通常使用金屬餡（Metalfoil） 應(yīng)變計(jì)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集裝置則需要具備電壓激勵(lì)與橋路補(bǔ)償等功能。應(yīng)變計(jì)可安裝于葉片的任何位置，但根據(jù)傳感器數(shù)目的不同，其分布位置也有所差異。傳感器應(yīng)妥善安裝于葉片之上，以同時(shí)測(cè)得"拍打方向上（Flapwise） "與"切口方向上（Edgewise） "的數(shù)據(jù)。
（4）噪音監(jiān)測(cè)。油液監(jiān)測(cè)是中晚期預(yù)警的重要手段。風(fēng)電機(jī)組噪聲影響（ noiseimpact） 測(cè)量，常用于判定風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是否符合如DIN EN 61400-11-2007規(guī)范。聲音監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)麥克風(fēng)測(cè)量風(fēng)機(jī)的內(nèi)、外部噪聲。針對(duì)這一類測(cè)量，采集裝置應(yīng)具備高采樣率、高動(dòng)態(tài)范圍，與抗混迭功能。當(dāng)監(jiān)測(cè)設(shè)備內(nèi)部噪聲時(shí)，測(cè)量主體即為齒輪箱與主軸承; 外部監(jiān)測(cè)則主要測(cè)量風(fēng)機(jī)的整體噪聲。通過(guò)噪聲數(shù)據(jù)，可以找出高頻部分而預(yù)測(cè)可能的故障。此外，還可以測(cè)量如聲強(qiáng)信號(hào)，或通過(guò)Third - octave分析，檢驗(yàn)風(fēng)機(jī)的噪聲。
（5）溫度監(jiān)測(cè)。油液監(jiān)測(cè)是晚期預(yù)警的重要手段。預(yù)測(cè)維護(hù)也需要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。雖然有多款傳感器可測(cè)量溫度，但zui常見(jiàn)的仍是熱電偶與RTD 。而適用的數(shù)據(jù)采集裝置，則應(yīng)具備較小的輸入范圍與冷端補(bǔ)償（CJC） 功能。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)也常常監(jiān)測(cè)內(nèi)、外部溫度。另外更應(yīng)注意某些關(guān)鍵部件的溫度，如發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子（rotor） 與定子（stator） ,均為風(fēng)機(jī)診斷的重要判據(jù)。
（6）效能。油液監(jiān)測(cè)是趨勢(shì)預(yù)警/晚期預(yù)警的重要手段。①風(fēng)速風(fēng)壓一定時(shí)，情況良好的風(fēng)機(jī)阻尼系數(shù)小，轉(zhuǎn)速較高；潤(rùn)滑情況下降或出現(xiàn)異常時(shí)阻尼系數(shù)大，轉(zhuǎn)速較小 ②由于電能質(zhì)量將受風(fēng)速、渦流，與風(fēng)向變換所影響，因此電能質(zhì)量是風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要領(lǐng)域。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行必須達(dá)到特定的電壓與電流要求。下面列出了一些常見(jiàn)的電能質(zhì)量分析:峰值功率輸出、無(wú)功功率、電壓波動(dòng)、諧波。測(cè)量無(wú)功功率（reactive power） 部分，可以幫助判定電壓/ 電流是否相位一致。 通過(guò)諧波可進(jìn)一步分析所有輸出信號(hào)。同樣的，風(fēng)力的瞬間變化將可造成電壓波動(dòng)（voltage fluctuation） ，從而影響電力輸出。
其中油液信號(hào)能進(jìn)行早期預(yù)警，因?yàn)槟Σ令w粒zui早在油液中體現(xiàn)，通過(guò)分析油液特征可以及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；磨損到一定的程度時(shí)才會(huì)出現(xiàn)明顯的振動(dòng)特征信號(hào)，因此振動(dòng)為中期預(yù)警；到出現(xiàn)明顯溫度異常，表明事故即將發(fā)生了，因此紅外監(jiān)測(cè)為晚期預(yù)警；效能信號(hào)是關(guān)聯(lián)風(fēng)速與轉(zhuǎn)速，運(yùn)作良好時(shí)風(fēng)速/轉(zhuǎn)速比高，逐步老化時(shí)比率慢慢降低，出現(xiàn)故障前會(huì)出現(xiàn)臨界值，可以通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)警。
深圳亞泰的“多維度物聯(lián)網(wǎng)式風(fēng)機(jī)在線故障預(yù)警系統(tǒng)”，是國(guó)內(nèi)外*的多參數(shù)關(guān)聯(lián)具備專家診斷庫(kù)的預(yù)警系統(tǒng)，能將油液、振動(dòng)、紅外和效能等信號(hào)進(jìn)行高度關(guān)聯(lián)分析，從早期預(yù)警、中期預(yù)警、晚期預(yù)警及趨勢(shì)預(yù)警中捕捉早期故障特征，按風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)建立專家診斷庫(kù)給出維護(hù)建議。軟件界面分三層，*層顯示所有風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)機(jī)的基本狀態(tài)，風(fēng)機(jī)狀態(tài)分三等，良好、正常、需維護(hù)（給出維護(hù)建議），分別用綠、黃、紅指示；第二層顯示風(fēng)機(jī)各個(gè)部位的運(yùn)行狀況（軸承狀態(tài)、齒輪箱狀態(tài)）；第三層顯示風(fēng)機(jī)的具體分析數(shù)據(jù)（振動(dòng)頻譜、油液數(shù)據(jù)、歷史曲線等）。能通過(guò)Lan口或無(wú)線局域網(wǎng)直傳數(shù)據(jù)，無(wú)線傳輸距離1.5km~10km。建設(shè)http及wap服務(wù)器，能通過(guò)B/S架構(gòu)，利用手機(jī)、電腦等設(shè)備在內(nèi)網(wǎng)/外網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)。
深圳亞泰研發(fā)部供稿
2012/6/15
儀表網(wǎng)手機(jī)版
儀表網(wǎng)小程序
公眾號(hào).jpg)
公眾號(hào)：ybzhan
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
采購(gòu)中心
手機(jī)版
官方微信
