风电发电--风机健康无线监测

-项目背景 -

由于风电机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，使得风电机组故障频发。在如此恶劣的环境下，给人工巡检也造成了极大的不便以及安全隐患。据资料显示，20 年间欧美风电行业中机组容量为 1MW 的风力发电机组，其总投资的 65%～90%都消耗在运行、维护上，非计划停机又用去了其中的 75%。而中国的风电设备的维护损耗更是惊人，甚至有一大批的风力发电机的正常累计工作时间都不超过 l000 小时。齿轮箱、发电机、叶片引起的故障是风电机组故障的主要原因，其中齿轮箱的故障发生率在逐年增高，故障百分比已超过 60%，是机组中故障发生率最高的部件。

风电企业通过增加风机状态监测和故障诊断的技术，能够：

1. 有效地发现事故隐患并实现快速准确的系统维护,保障机组安全运行，降低风机至少 80%以上的故障率，使企业避免非计划停机和安全事故。

2. 充分利用零件的潜力，避免过度维修、减少能源损耗。以常见的 1.5MW风机为例，齿轮箱用润滑油约为 300kg，由于检修麻烦，往往 2000h 以上才检修一次，为了避免风机损坏一般润滑油未完全利用就被更换掉，每台风机润滑油利用率至少能够提高10%。

- 项目方案 -

RS485转4G产品是一款设备运行状态的在线监测系统，此系统可集成振动和温度传感器(可拓展32路)，采用有线供电，无线传输，通过对采集数据的整合、分析、建模，进行设备状态的在线监测、故障诊断和预测性维护，内置4G模块，可将频谱数据和振动状态值实时发送到云端。

1.方案框架

本系统架构主要包括有线RS485传感器、物联卡、RS485转4G模块、人机界面等。利用智能有线RS485温振复合传感器进行振动信号和温度信号数据的采集，通过物联卡与基站4G协议传输，把设备的振动特征值，温度等参数通过4G网传输送到云端服务器,最终数据都会收集在监测系统平台，进行数据融合及管理。

2、设备硬件选择

（1）智能RS485有线传感器

Geniitek-VBL11是一款按照RS485标准ModBus-RTU协议数字信号输出、具有端计算功能和数字化输出的3轴智能振动温度倾角复合数采终端。

●7*24小时无人值守；

●同一总线上最多可支持32个节点；

●通讯距离最远1Km；

●支持串口OTA固件升级；

●支持阈值设定、报警提示；

●安装方便，磁吸、螺栓、胶粘安装；

●防护等级：IP67；

（2）RS485转4G模块

RS485转4G模块是公司自主研发和生产通讯模块，支持移动，联通，电信高速接入。软件功能完善，覆盖绝大都数常规应用场景，用户只需通过简单的设置，即可实现串口到网络的双向数据透明传输，并且支持自定义注册包，心跳包功能，支持2路Socket连接，并支持透传云接入。采用嵌入式Linux系统开发的产品，具有高度的稳定性。在4G网路下具有速率快，延时低的特点，适合应用在一些传输大数据量，交互频繁的场景（例如一些要求响应速度的工业数据采集，控制领域）。

●5模13频：移动，联通，电信4G高速接入；

●支持2个网络连接同时在线；

●支持TCP和UDP;

●工作模式：网络透传模式；

3、应用场景

此方案已在空压机，电机，振动筛，压缩机，水泵，变电站内主变，开关柜，风机等主设备和辅助设备上批量安装和使用。

- 监测系统功能 -

设备厂内智能化故障诊断系统包括设备报警系统，数据管理等模块，其中主要对设备检测数据进行基于振动和温度的多维度、多角度数据分析和故障诊断，包括报警管理、振动和温度趋势、基于波形数据的时频分析、频域分析等。服务器端接收并解析数据，实现对皮带机设备各个参数进行监测，并显示设备的运行状态，如有异常发生，系统会自动报警，同时具有微信公众号推送功能。该软件分为设备管理、数据分析、报警管理、数据报表。

1.数据展示功能：可以查看当前所有监测设备及传感器的位置及运行情况，显示月数据量及月报警记录的统计，滚动显示传感器监测数据。

2.数据分析功能：设备运行趋势图、频率-包络趋势、波形图、频谱图、倒谱、包络解调，多时域波形，多时域频谱，通道温度，多参量分析等分析方法，并能够利用分析工具进行故障分析与诊断，需提供电池电量监测。

3.用户权限管理：具有完善人员角色及权限管理功能，实现不同用户不同权限管理功能。

4.完善的自检功能：能对硬件系统的网络通信状态、串口通信状态、传感网络状态及内部硬件信息等进行检查，支持电池电压和电流趋势浏览，若存在异常，则给出提示信息。

5.完善的报警功能：可查看总体设备运行情况，包括设备的报警状况、传感器的报警状况，以及每个设备的情况，可查看设备的运行状态详情。进入设备详情页，可查看采集数据量、报警量、最近三天的报警情况统计，以及传感器当前状态等。报警管理功能记录了报警位置，当某台设备出现故障需要检修时，负责人可以快速确认位置，第一时间到达现场，利用警报和运行状态的变化趋势，尽早诊断分析出具体故障部位和故障原因，继而提出维修方案。

6.传感器历史趋势查看：可查看最新的特征值数据以及历史记录折线图，支持下载数据。可查询传感器历史振动和温度的数据信息并支持下载数据。

7.传感器“波形记录”：可查看已采集的波形，选择要查看的波形，即可加载相应的折线图，振动分析功能可以把数据以时域波形、加速度均方根趋势、频域波形方式记录。

8.状态监测周评估报告：平台可根据检测数据，提供状态监测周评估报告，报告中需包含设备健康状态、设备报警记录和专家指导建议。