新型在線智能係統為風（fēng）電（diàn）機組（zǔ）及時“預警”

2012-10-15

（鐵姆肯公司）
　　長期以來，傳統的加工製造業采取的都是主動維護的策略和技術，通過在預防措施和（hé）糾正措施之間達到平衡（héng），努力延長（zhǎng）設備正常運（yùn）行時間，改進整體性能。而近年來，為了達到更大的效率和整體功率輸出，風能行業主要集中在改進部（bù）件設計和係統設計上，由於種種技術原因和商業原因，並沒有完全貫（guàn）徹業內已經行之有效的維（wéi）護策略。而能（néng）否（fǒu）對運行狀態（tài）進行及時（shí）有效的監測，對於是否能保證地處偏遠區（qū）域高空的風電機組（zǔ）的正常運行來說，越來越顯得至關重要。
　　本文旨在探討風電機組在線狀（zhuàng）態（tài）監測（cè）的重（chóng）要性和目（mù）前麵臨的難題，介紹鐵姆肯公司為此推出的解決方案——在線智能係統(OIS)，如何在組件失效造成發電量損失之前，盡早地提供（gòng）故障檢修（xiū）的信息，為風機及時進行預警。　　
　　風電機組狀態監測的重要性和難題
　　著名軍事理論家克勞（láo）塞（sāi）維茨(Carl von Clausewitz)在200年前率先使用“戰爭（zhēng）迷霧”一詞，指出戰爭中各作戰層（céng）級所受到的影響是不同的，以此比喻戰（zhàn）爭中普（pǔ）遍存在著的不確定性和（hé）不可知（zhī）性。
　　在風電機組的（de）維護和運（yùn）行中的（de）“戰爭（zhēng）迷（mí）霧（wù）”，可能就是（shì）造成不良績效的首要原因。一開始，可能隻（zhī）是由（yóu）於某（mǒu）個（gè）組件的機械狀態數據（jù）的不完全或不及時，運行和維護之間（jiān）的係統溝通不（bú）良就會造成這種（zhǒng）情況。這些因素再加上整體維護計劃的缺失（shī）就（jiù）會產生糟糕的經營決策（cè），並導致投資回報期的延長（zhǎng）。
　　因此，對於風電機組來說，基於可靠數（shù）據製定（dìng）的完整（zhěng）維護計劃是非常重要的。如果能夠提前（qián）判斷軸承存在的問題，就可以根（gēn）據自（zì）己的日程計劃來安排軸承的維修（xiū）計劃，簡化風電機組維護（hù）過程中比較困難的（de）物流安排，既節省花費又省時省力。
　　但是，風電機組通常地處偏遠區，並且在幾百英尺高的（de）空中（zhōng）運轉，如何才能準確了解機器的目前狀態呢?遠程在線（xiàn）狀態監測係統（tǒng）是Z佳選擇。通過持（chí）續跟蹤風（fēng）電機組性能，並對回傳的數據進行科學分析，在（zài）風電設備的軸承損壞之前，預先發（fā）現軸承的異（yì）常情況，並判斷（duàn）出可能（néng）存在的問題。換言之，狀態監控（kòng）可以作為“前線的士（shì）兵”，為“將軍”提供（gòng）製定戰爭（zhēng）計劃時所必需的戰場情報，從而（ér）獲得更長的正常運行時間。
　　對於設備狀態監測而言，Z為（wéi）關鍵的部分就是轉動設備的振動分析。盡管如此，在過去的40多（duō）年中（zhōng），用於振動分（fèn）析的技術並沒有太大的（de）改進。傳統的振動檢測技（jì）術依然不適用於轉速低（dī）於60RPM的設備。由於（yú）風電機（jī）組的轉子轉速一（yī）般在（zài）IORPM到25RPM範圍內，因此采用傳（chuán）統的技術對風電機組的主軸進行（háng）監測依然不（bú）太可行。
　　新型在線智（zhì）能係統為機組及時預警
　　麵對迫（pò）切（qiē）的設備狀態監測需求，早在幾年以前，鐵姆肯（kěn）公司便發揮（huī）其創新設計的優勢，按照行業成功開發了Status Check無（wú）線設備狀態監測係統。這套（tào）係統主要用於不能采用物理連（lián）接傳感器的領域。

Timken在線（xiàn）智能係統為風電（diàn）機組部件提供先進的狀態監測
　　隨後，鐵姆肯公（gōng）司又全新推出新型在線智能係統(OIS)，與前者不（bú）同的是，這（zhè）一跨時代的創新主要用於（yú）低速設備的狀態監測。該革命性的高頻檢測技術（shù）可以精確地探測到故障，例如軸承或者（zhě）齒輪損壞等。同時和傳統（tǒng）的振動探測技術相比，這種新型的在線（xiàn）智能係統（tǒng）具有四點明顯的優勢：
　　●信（xìn）號（hào）。能夠提供頻（pín）率為（wéi）32KHz的檢測信號（hào），以（yǐ）便得到（dào）優化的檢測結果，同（tóng）時（shí）能夠濾除不需要的低頻範圍內的機械噪聲。通過采用具有知（zhī）識（shí）產權的共振（zhèn）調諧傳感器，你（nǐ）可以得到任何需要頻率（lǜ）的激勵（lì）和回應（yīng）信號。和傳統的振動傳感器相比，這種新型的傳感器的信號敏感性提高（gāo）了7倍。此種傳感（gǎn）器可以探測到能夠（gòu）表征軸承或齒輪損壞的衝擊信號波或者應力信（xìn）號波。
　　●高質（zhì）量的檢測數據（jù）。在延長（zhǎng）了的數據采集階段，可以一直對采樣頻率進行自動調節，以便捕捉機（jī）器運轉過程中的轉速變化。這種技術可（kě）以防止采樣失真，能夠提供高質量的數據供後處理使用。數（shù）據的采樣頻率可以通過旋轉速度而非時間來進（jìn）行控製，這就增加了探測相關（guān）數據的能力。同時采（cǎi）用了一台24位的A/D轉換器（qì），以便采集後處理過（guò）程中需要的分辨（biàn）率極（jí）高的數據。
　　●智能處理。采用了先（xiān）進的算法，能夠降低（dī）隨機性的信號噪聲，同時增強了所（suǒ）選頻率範圍內的（de）重複信號的強度（dù），生成記事本格式的數據記錄文件，以便進行後續的數據精確分析以及故障識別。通過采用獲得專利權的方法，能夠將重複信號的信噪比提（tí）高到極高的程度，能夠提（tí）供之前技術無法達（dá）到的詳（xiáng）細的時間（jiān）信號以及信號譜。
　　●水平。能夠提供容易進行分析的純量值，其中包括一個（gè）用於精確趨勢預測和報警的Z大值，一個對於（yú）軸承潤滑油膜情況評估非常關鍵的Z小（xiǎo）值（zhí）。計算所得的結果值以綠色、黃色、和紅色進行顯示，用戶能夠輕易地對風（fēng）電機組部件的情況進行評估。
　　結合（hé）上（shàng）述優點，該新型的在線智能係統能夠提供極度清（qīng）晰和精確的圖譜信號和時間信號（hào），上述信號非常容易解讀，易於進行故障（zhàng）識別和探（tàn）測。即（jí）使在（zài）傳統探測技術無法使用（yòng）的低速領域，該（gāi）係統依然（rán）具有較佳的性（xìng）能（néng）。根據（jù）鐵姆肯公司開發（fā）的在線智能係統提供（gòng）的相關數（shù）據，被監測到（dào）的軸承在徹底損壞（huài）之前就被更換，因此，不會對其它部（bù）件產生任何附帶損壞。
　　總之，在風力發電領域，在實時的轉速和功率範圍下，獲得精確的設（shè）備狀態監測數據是非常重（chóng）要的。鐵姆（mǔ）肯公司新型在線智能係統（tǒng）可（kě）以確保獲得的數據具有（yǒu）可重複性，並且非常可靠。通過為風電機組提供（gòng）世界領（lǐng）先的在（zài）線狀態監控技術，以及（jí）對數據的（de）專業解讀，鐵（tiě）姆肯公司（sī）將對風電設備商提供事半功倍的幫（bāng）助。
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