风力发电机组在线状态监测系统
风力发电机组在线状态监测系统
江苏华创光电科技有限公司
公司团队
1 企业概况
关于我们 · 我们的团队 Our Team 公司拥有一支由高学历、高素质人才组成的30 人创业团队，分别来自清华大学、电子科技大学、 湖南大学等知名高校。作为国内首批从事设备运行 健康管理的团队，见证了监测行业快速发展，积累 了丰富的行业经验，形成了科学的管理体系。 团队成员年轻而充满朝气，具有创新意识并勇 于迎接挑战。具备良好的社会责任感，愿为改善中 国工业现状，贡献一己之力。
江苏华创光电科技有限公司
功能特点
初级和高级报警（双保险）
风场区
数据采集
触发派单
二级报警策 略
WEB服务
警情发布
申请诊断
远程中心
警情和数据 同步
数据处理
执行反馈
二级报警 判断
报告发布
远程诊断
状态识别
一级报警 判断
一级报警策 略
警情发布
运维指导
数据存储
执行反馈
生成派单
初级报警：海量初筛，一键推送 高级报警：经验联动，智能辅助，节省人力，降低误报
2路转速信号通道 —转速脉冲触发电平VH≥16V —量程：1/60Hz ~ 150KHZ，转速值根据转轴单周脉冲数自动换算 —不确定度 ≤0.1%
8路工艺量通道 —信号类型 可设置为4-20mA输入或0-10V电压输入 —分辨率 0.01mA，针对4-20mA输入 0.005V，针对0-10V电压输入
系统概述
CMS3000设备信息管理系统，是江苏华创新一代完整的振动监测设备信 息管理系统。来自WPMS数据采集器的振动数据都集中到一个公共的数据库， 通过主控系统获取的机组相关的运行参数也集成到这个数据库中。
CMS3000（服务器）最低配置需求： CPU：主频1.5GHZ以上； 内存：1G及以上； 硬盘：80GB及以上； 操作系统：Windows Server 2008及以上版本、Win7及以上版本； 运行环境：Microsoft .NET Framework 4.0 运行工具：IE9、IE10、IE11、360浏览器(兼容模式)
风力发电机在线监测系统
风力发电机在线监测系统引言在线监测系统是近20年来在大型机组上发展起来的一门新兴交叉性技术，这是由于近代机械工业向机电一体化方向发展，机械设备高度的自动化、智能化、大型化和复杂化，在许多的情况下都需要确保工作过程的安全运行和高的可靠性，因此对其工作状态的监视日益重要[1] 。
随着大型风力发电机容量的迅猛增加，现在风力发电机正从百千瓦级向兆瓦级发展，机械结构也日趋复杂，不同部件之间的相互联系、耦合也更加紧密，一个部件出现故障，将可能引起整个发电过程中断。
另外，近年来随着风力发电机的快速发展，其技术的成熟度跟不上风力发电机的发展速度,在媒体上出现了大量关于风力发电机齿轮箱、主轴、叶片的损坏，甚至有风力发电机倒塌的报道。
保险公司非常抱怨其高损坏率，因此在保险合同中加入了维修条款：保证其风力发电机能够正常运转40000h或者至少运行5年，除非装上在线监测设备，接受保险公司的定期监测。
在这种环境下，在线监测在风力发电机行业得到了飞速的发展。
国外在线监测技术发展得比较成熟，有专门用于风力发电机的监测设备[2] ，例如德国的普鲁夫公司（pruftechnik）；在监测服务方面，国外有专门的风力发电机监测服务公司，例如德国的flender公司等[3] 。
而国内由于风力发电机行业本身起步较晚，因此在线监测系统在国内风力发电机上的运用还处于起步状态。
1 在线监测系统的工作原理风力发电机监测系统最重要的工作是通过对设备运行过程中所表现出的各种外部征兆及信息，提取反映状态的正确信息并进行分析和识别其内涵故障。
因此在开始设计和建立系统前，必须对监测对象的结构与工作过程有充分的了解。
由于风力发电机设备结构及工作过程复杂，对其进行深入分析和深层故障诊断，不仅要依靠一定的理论和方法，而且更重要的是必须了解、熟悉具体设备的结构与运行机理，并取得维护人员的经验和技巧。
如图1风力发电机在线监测流程图所示，风力发电机监控任务主要由3部分组成：信号拾取、信号处理和监控决策。
风力发电机振动在线监测系统
风力发电机振动在线监测系统风力发电机是将风能转换成电能的设备,风能通过叶轮带动主轴、增速箱、发电机组转换成电能。
发电机组的状态监测和故障预测、诊断是目前风力发电机设备维修、维护管理的主要手段,其状态监测的方法很多,主要有力、位移、振动、噪声、温度、压力等监测。
由于振动引起的机械损坏比率很高,目前在诊断技术上应用最多的是机械振动信号检测, 风力发电机运行状态通常可从振动数据上体现出来,目前国内大型风力发电机组振动监测设备基本上是整机进口,价格昂贵。
为此我们开发了基于加速度传感器MMA7260QT、C8051F350型单片机的振动在线监测系统,具有振动数据实时监测、分析以及超限报警制动等功能。
1 系统整体设计风力发电机故障诊断的基本方法是时域监测、频域分析诊断,核心思想是利用加速度传感器检测振动情况,由计算机对振动数据进行采样、滤波,提取有效振动频带内的信号,通过分析有效频带内的峰值振动频率来判断风机运行是否正常[1]。
采集系统主要包括传感器、电源电路、单片机系统和通讯电路。
图1为系统硬件框图。
振动测量采用MMA7260QT 作为振动传感器,MMA7260QT采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术,并且提供4个量程可选,同时带有低通滤波并已做零g补偿。
芯片提供休眠模式,最低供电电流3μA 。
MMA7260QT的关键组成部分加速度感应单元,利用半导体材料经过刻蚀加工成基于可变电容原理的机械结构。
当芯片受到外力产生加速度时,相当于两个极板之间的发生了相对变化,从而将加速度变化以电容值变化的形式体现出来。
再通过内部电路将电容转化为电压变化,经过滤波、放大处理后输出。
通过引脚1 、2 的输入搭配,可实现对加速度范围和灵敏度的选择。
1.2 单片机系统C8051F350是一款完全集成的混合信号片上系统型MCU,具有高速、低功耗、集成度高、功能强大、体积小巧等优点,其内部有一个全差分24位A/D转换器,该转换器具有在片内校准功能。
风力发电机基础状态在线监测系统的应用 宾世杨
风力发电机基础状态在线监测系统的应用宾世杨摘要：风力发电机的发展越来越趋向于大型化，为了保证机组的正常运行，防止基础突发故障而造成经济上的损失和人员的伤亡，需要一种专门的监测系统对风力发电机基础进行监则。
通过在线监测系统在风力发电机上的工作原理和运用方式,实时掌握风机塔筒与基础的常见病害的发展趋势，为安全性预警评估、制定科学的日常维护机制等提供重要依据。
降低安全维护成本、避免严重病害及倒塌事故的发生，将故障损失降到最小。
关键词：风力发电机基础；监测；预警引言随着风力发电机长时间投运，风机运行隐患逐步暴露，由于缺乏必要的监测和保护手段，导致故障破坏链扩大，甚至递延至叶片折断、脱落、主轴断裂、风机倒塌、风机失火等恶性事故。
在目前风电清洁能源快速发展、风力发电机投运数量巨大的情况下，对影响风力发电机安全运行的关键因素进行监测监控，为风机的安全运行提供决策支持具有重要意义。
通过对关键部件加装传感器，采用趋势分析、频谱分析、包络谱分析等手段，确定风机故障的部件和故障性质，量化故障程度，预评估故障剩余寿命等，确保风电机组各部件（叶片、电机、主轴承、齿轮、轴承）安全性能，识别设备故障、减少非正常停机时间、给出设备运行状态报告，实现设备潜在故障的预报警。
1 风力发电机基础现状1.1 基础不均匀沉降风力发电机的基础不均匀沉降是一种常见病害。
在风力的持续作用下，风机基础一直存在较大的低频振动，导致其难以使用传统的静态水准仪或静态倾角仪来精确监测其不均匀沉降。
因此，风机基础是一种不断在振动的结构体，使用动态倾角仪来监测会更加合适。
1.2塔筒法兰盘螺栓松动风力发电机组塔筒是通过法兰盘和螺栓拼装而成，其法兰盘紧固螺栓由于长期承受较大拉应力和振动，而导致螺母逐步松动，特别是在风荷载等作用下容易出现松动。
因此，风力发电机组塔筒法兰盘螺栓松动是此类型塔筒的常见通病，也是风机运营安全的重点监测对象。
1.3机舱与塔筒之间的转动“齿轮”耦合不良问题我们通过对大量的风机塔筒的实时监测和分析后，发现当机舱与塔筒之间的齿轮箱的“齿轮”耦合不良时，机舱偏航时由于“齿轮”的转动而施加于塔筒上强烈的水平冲击力，会引起风力发电塔较强的振动，特别是“齿轮”耦合严重不良时会在转动时给予塔筒激烈的冲击力而造成塔筒剧烈振动。
XSJ-2000F风电数字化在线监测系统
XSJ-2000F风电数字化在线监测系统引言在线监测系统是近20年来在大型发电机组上发展起来的一门新兴交叉性技术，是由于近代机械工业向机电一体化方向发展的产物，自动化、智能化、大型化在许多发电生产工况下保证了生产过程的安全性和可靠性，因此对设备工作状态的监视日益重要，随着大型风力发电机容量的迅猛增加，数字化在线监测系统已经成为发电设备的重要组成部分。
风力发电机工作在野外,各风机之间距离较远,且无人值守，现场维护人员较少，机舱、塔筒高，巡视人员很难对风机内部进行现场检查及维护，不能及时发现隐患。
由于风力发电机发电量具有非稳定性，设备频繁启动，极大的影响了发电设备的安全性和稳定性。
针对风力发电的特点，我公司开发了XSJ—2000F风电数字化在线监测系统。
该系统实现以下4大功能：1.风机顶部与底部的环境（烟雾及温度）实时监测；2.风机内部电缆与变压器进线电缆温度实时监测；3.塔筒门的开、闭状态实时监测；4.开关柜触头温度与母排温度实时监测；XSJ—2000数字化在线监测系统采用了当今国际先进的光纤通讯技术及485总线通迅实现多点监控的手段，极大程度的减轻了安装及维护的工作量。
该系统具有良好的计算机画面，可显示监测点的实际安放位置，报警值可调整，报警时，动作光字牌及音响，显示画面自动切换到报警画面，并提示报警点处的最佳抢修路径。
计算机提供全部传感器一年的历史数据，有效指导检修工作，为动态检修提供了理论根据。
说明：1、在每台风力发电机塔筒内安装一台数据采集终端；2、每台数据采集终端通过一组光纤通讯模块由一对光纤连接与上位机进行通讯。
3、数据采集终端带有电源接口，光纤通讯接口，温度传感器通讯接口，常开常用闭接点，烟感传感器接口，开关量控制接口。
二.具体安装方案：1.在风场升压站主控室内安装主机系统一套；2.在每个塔筒内部安装一台数据采集终端；3.在发电机塔筒底部到机舱内的电缆本体上安装温度传感器5-30支；4.变压器及进线电缆头根部安装温度传感器6支。
风电机组在线监测与故障诊断系统的运维流程与方法探究
风电机组在线监测与故障诊断系统的运维流程与方法探究随着清洁能源的快速发展，风力发电成为可再生能源的重要组成部分。
风电机组在线监测与故障诊断系统在风电行业中具有重要作用，它能够实时监测风电机组的运行状态以及诊断潜在的故障问题。
本文将探讨风电机组在线监测与故障诊断系统的运维流程与方法。
一、风电机组在线监测与故障诊断系统的作用风电机组在线监测与故障诊断系统是一套集数据采集、传输、处理、分析和报警功能于一体的系统。
它主要通过各种传感器和监测装置，采集风电机组的运行参数、振动数据、温度、压力等信息，然后将这些数据传输到监测系统中进行实时分析和处理。
通过对数据的分析，系统可以及时发现风电机组的故障，并提供准确的诊断结果和预警信息，以便运维人员及时采取相应的措施，降低故障风险和提高风电机组的可靠性。
二、风电机组在线监测与故障诊断系统的运维流程1. 数据采集与传输风电机组在线监测与故障诊断系统首先需要搭建一套数据采集与传输系统。
该系统将通过安装在风电机组各个关键位置的传感器和监测装置，采集风电机组的各种运行参数和状态数据。
这些数据将通过有线或无线方式传输到中央监测系统。
2. 数据处理与分析中央监测系统接收到从风电机组传输过来的数据后，将对数据进行处理和分析。
数据处理包括数据清洗、校正和归一化等步骤，以确保数据的准确性和一致性。
数据分析则是基于大数据分析算法，对风电机组的运行状态进行实时监测和分析，识别可能存在的故障问题。
3.故障诊断与预警基于数据分析的结果，系统将进行故障诊断并给出准确的诊断结果。
同时，系统还会根据故障的严重程度和可能的后果，发出相应的预警信息，通知运维人员及时采取措施。
预警信息可以通过手机短信、邮件或者系统界面呈现给运维人员。
4. 故障处理与维修一旦发生故障，运维人员将根据系统提供的诊断结果，采取相应的维修措施。
系统可以提供详细的维修指导，帮助运维人员快速定位故障点和解决问题。
同时，系统还可以记录下故障处理的过程和结果，以便后续分析和改进。
用于风力发电的TwinCAT3状态监测系统
用于风力发电的TwinCAT3状态监测系统风力发电机组中的自动化程度正在不断地提升。
除了主控系统外，在线监测和风场网络也发挥着越来越重要的作用。
许多传统控制器的供应商遇到了无法逾越的性能瓶颈。
其解决办法就是自动化系统，该系统以一套科学方法为基础，将所需的测量设备集成到标准控制架构中。
Beckhoff科技自动化技术将高性能工业PC或嵌入式控制器、高确定性的EtherCAT现场总线系统和智能软件完美整合于一体。
这些组件也是在对风力发电机组进行自动化改造所不可或缺的。
风力发电机组制造商们想要使用相同的系统完成控制任务、监控、电网同步和系统间通信。
只要想到在控制器上处理的复杂状态监测算法，使用多核CPU的优势就显而易见了。
Beckhoff目前推出了新型CX2000 系列，这些功能强大的CPU是风力发电机组制造商们喜爱的导轨安装式嵌入式控制器。
CX2000系列采用的是Intel Sandy Bridge处理器。
除此之外，还有经济型Sandy Bridge Celeron？、Intel？Core？i7处理器可供用户选择。
甚至配备了1.5GHz处理器（双核）的CX2030系列采用的也是无风扇设计，因为没有旋转部件，因此运行也非常稳定。
因此必须使用合适的软件来充分发挥这些控制器的性能优势。
这就是为什么要使用Beckhoff TwinCAT3控制软件的原因。
TwinCAT3的实时环境使得任意数量的PLC、安全PLC和C++任务都能在同一个或不同的CPU内核上执行。
1.TwinCAT3状态监测库最新的TwinCAT3状态监测软件库提高了这些选项的利用率。
通过快速任务记录原始数据，然后通过慢速任务进行进一步处理。
这样可持续记录需测量的数据，然后通过诸如功率谱、峰态、波峰因数及包络谱等算法进行分析。
用户无须担心任务间的通信，因为状态监测库会自动对其进行处理。
软件库中各个功能块产生的结果会被记录到全局转移托盘（一种内存表）中。
风力发电机状态检测系统
风力发电机状态监测系统1. 风力发电机状态监测系统1.1 应用背景概述风电场一般地处偏远，道路交通不便、机组又位于几十米高的塔顶，对维护维修造成困难（例如人员设备进入等）。
目前风电场的维护多采用计划维修与事后维修方式。
此种维修很难全面、及时地了解设备运行状况，往往造成维修工作旷日持久，损失重大。
对风电机组进行实时状态监测和故障诊断，有效地避免了上述缺陷，达到在不停机状态下对运行设备的监控。
本特利 (Bentley)提供的全面风力发电机状态监测系统能够有效解决传统风电机组检修的难题，提高设备可用率，降低运行检修成本。
1.2 系统品质本系统采用的核心产品由品质和工艺享誉世界的本特利 (Bentley)组成。
我们使用的Six Sigma™工具得到公认，我们的团队致力于真正做到与众不同。
我们员工所做的一切均是以客为尊的品质为首要任务，以确保我们每一天都能提供优质产品。
我们也获得了外部品质认证。
我们位于内华达州明登市、匈牙利布达佩斯、弗吉尼亚州塞伦及英国布拉克内尔的生产和测试基地，所生产的产品都通过了国际ISO 9001:2000 质量管理标准认证。
1.3 风力发电机状态监测系统解决方案随着对清洁能源的需求日益增多，风电领域不断发展。
如何在控制运营和维护费用的基础上，开发和维持具有竞争力的发电产品也面临着越来越多的新的挑战。
风力发电机状态监测系统解决方案通过主动检测机械运行状况来进行故障预警从而减少由故障带来的机械损失。
我们提供了包括传感器、监测模块和软件在内的一体化解决方案，可以让您有效管理风电场资产，提高设备的可用性并减少维护费用。
我们在全球拥有一大批熟悉机械、仪表的状态监测专家，可以对整个项目提供一站式的服务。
我们将与客户一起评估客户需求，设计和配置客户解决方案，并帮助客户在整个生产周期进行维护和管理。
1.3.1 系统优势通过缩短维护间隔和优化检修停机周期，提高可用性。
●帮助设立超过上万种齿轮箱的基准运行状态及故障形式，使客户对于故障情况一目了然。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为什么要实施状态监测？
优化备品备件管理， 减小库存成本。
预知性维修， 杜绝过剩维修。
风机故障统计（数据来源行业统计） 25%的故障引起了95%的停机时间； 机械故障导致的停机时间占总停机时间的50％； 传统的机组运行维护成本占风场维护总成本的25%-30%；
风场级： 通过LAN将监测数据 上传到现场服务器中
远程客户端 （用户、分析师） 在获取权限的情 况下，通过互联 网直接访问远程 中心服务器，对 数据进行查询和 分析。
底层数据采集
测点分布图
3 产品技术
RS-485
单网口
空开
AC- 24V DC 电 WPMS1000
源
1、主轴承径向；2、主轴承轴向；3、齿轮箱输入端水平方向；4、齿轮箱行星级垂 直方向；5、齿轮箱中间轴发电机侧轴向；6、齿轮箱高速轴垂直方向；7、发电机驱 动端径向；8、发电机非驱动端径向。
公司依托银环控股集团有限公司雄厚的产业和资金支持，借助互联网+，面向风电行业设备的运行健康状况和维修管 理，积极开发自动化监测仪表、 CMS状态监测系统等先进技术产品，为监测设备提供远程在线或离线状态评估服务，实 现设备的可预知性维修，避免设备的“过修”和“欠修”，降低设备维修费用，提高设备的利用率。
公司专利
名称 大型旋转机械轴承温度报警监控装置 风力发电机齿轮箱实时监测系统 旋转机械轴承温度监控装置 一种控制方便节能的电动机控制电路 简易旋转机械无极调速控制器 基于STD总线的风力发电机参数综合监测装置 用于大型旋转机械的超温报警器 用于大型旋转机械的脉宽调制转速控制器 用于大型旋转机械的超速报警器 用于大型旋转机械的超速检测报警器 用于旋转工作台的旋转方向以及转速的检测电路 用于大型旋转机械的转速检测报警电路 用于大型旋转机械电机的温度检测控制器
2 企业资质
编号 'ZL201320573896.3 'ZL201320574954.4 'ZL201320577021.0 'ZL201320577244.7 'ZL201320577422.6 'ZL201320577425.X 'ZL201320577130.2 'ZL201320577387.8 'ZL201320577475.8 'ZL201320578271.6 'ZL201320586322.X 'ZL201320586411.4 'ZL201320586390.6
网络架构
客
客
户
户
端
端
带有固定IP的ADSL
分析 师
硬件防火墙
远程中心服 务器
邮件或短信通知报警 延时可调
SQL数据库
INTERNET CMS3000
现场服务器
硬件防火墙
风场环网
TCP/IP
WPMS1000
WPMS1000
Байду номын сангаас
3 产品技术
集团级： 现场服务器通过WAN 将数据同步到江苏华创 远程中心服务器中
健康状态基准 线管理。
应修即修，提高设备可 利用率，提高发电量。
概述
3 产品技术
WPMS1000
CMS3000
被测装置
传感器
数据采集器
服务器
“WPMS1000风力发电机组在线状态监测系统”由传感器、采集器、服务器三部分构成。它与监测软件 CMS3000配合起来，能快速识别工况信息如风机转速、发电机功率、轴承温度等参数，能在原始振动波形的基 础上，完成对各项机组机械振动状态特征量如振动总值、窄带能量值、峭度、脉冲等的计算、上传、显示及存 储工作，以此结合工况信息和多方位监测参量实现自动准确预警及快速定位故障的目的，从而实现风电机组全 方位状态监测。
IGBT事业部从事IGBT产品的开发 仪表电子事业部从事设备状态监测产品开发
创新成就未来
INNOVATION CREATES FUTURE
产品概述
1 企业概况
83%
5%
状态监测系统（CMS）
创新成就未来
INNOVATION CREATES FUTURE
智能消防系统
12%
其他
资质证书
2 企业资质
发展历程
1 企业概况
调整发展战略
停止IGBT、超声波风速风向仪产品开发 重点发展设备状态监测系统产品开发
状态监测产品研发成功
同年状态监测产品成功推广到市场
2014
2017
公司成立
从事IGBT产品开发
2008
2013 2011
超声波风速风向仪投入研发
开展超声波风速风向仪产品研发
成立IGBT事业部和仪表电子事业部
接口电路
2 晃度 2 2 8
路
路路路
振 最大16路 振 转 工
动
动速艺
系统功能
振动采集 工况获取
信号处理
系
设备自检
统
功
智能报警
能
实时监测
故障诊断
移动互联 运维管理
3 产品技术
功能特点
LED灯设备自检指示
3 产品技术
限值超限预警
最高四级报警； 报警状态可与转速和载荷形成函数； 支持标准报警； 支持基线测量； 支持限值统计自学习； 支持SMS或E-MAIL及时通知，拒绝滞后。
江苏华创光电科技有限公司
江苏华创 光电科技有限公司企业介绍
1 企业概况
2 目 录
资质证书
3 产品技术
4 公司业绩 5 发展规划
1 企业概况
企业简介
江苏华创光电科技有限公司（以下简称：江苏华创）成立于2008年，目前由银环集团有限公司控股的高新技术企业， 注册资金3400万元。公司总部位于风景优美的太湖之滨江苏省宜兴市经济开发区，同时在成都建有分部，设有远程诊断 分析中心和大数据中心。
公司团队
1 企业概况
关于我们 · 我们的团队 Our Team 公司拥有一支由高学历、高素质人才组成的30 人创业团队，分别来自清华大学、电子科技大学、 湖南大学等知名高校。作为国内首批从事设备运行 健康管理的团队，见证了监测行业快速发展，积累 了丰富的行业经验，形成了科学的管理体系。 团队成员年轻而充满朝气，具有创新意识并勇 于迎接挑战。具备良好的社会责任感，愿为改善中 国工业现状，贡献一己之力。
备注 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型
3 产品技术
状态监测系统（Condition Monitoring System，CMS）
应用背景
风机特点 服役环境恶劣，长期无人值守； 机组分散，工况复杂多变，且可靠性低，维护困难； 大部件维修和更换成本高昂，占风机整机价格和发电成本