[发明专利]风机状态监控系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地，涉及一种风机状态监控系统和方法。

背景技术

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过齿轮箱将旋转的速度提升，来带动发电机发电。风电场的发电总量及经济效益依赖于机组的良好、稳定运行。主轴、齿轮箱和发电机的故障在风电机组的故障中占了很大比例，其故障引起的设备停机时间占到了风电机组非计划停机时间的70%。主轴、齿轮箱等机械部件的失效是一个长期的、累积的过程，这些失效包括齿轮、轴承等旋转零件磨损、紧固件的连接松动等。因此，需要采取一定的监控方法来对故障做出诊断及定位，从而避免风机因严重故障造成的事故及经济损失。

在现有技术中，对风电机组的监控主要包括电气量及状态监控、视频监控、振动监控、油液监控等。其中，电气量及状态监控采用从风机数据采集与监视控制（SCADA）系统中采集的电压、电流、振动、温度等参量进行监测和分析，可以实现对机组重要部件如发电机、塔架、传动链、叶轮等的状态监测工作。但这种监控的相关性和时效性并不突出，能够发现的故障限于一些大的故障，不能用于故障的早期预测；视频监控手段主要是依靠安装在风电机组内外的视频采集设备对风机的运行状况进行监控。这种监控手段的优点是直观性较强，工作人员可以通过图像直观的了解到风机设备的运行情况，缺点是无法获取设备内部的失效特征，只能在故障发生后观测到故障的情况；振动监控主要是通过在风机内部的特定位置安装加速度传感器，采集设备的振动信息。通过对被测设备的时域波形图及频域谱图进行分析，来对内部零件做出定性诊断。振动监测的优点是对故障的诊断较为准确，缺点是振动监测的前瞻性较差，即当振动监测可以确切的得出失效结果时，故障往往已经发生；油液监控是通过专门的油液检测传感器对风机主轴轴承及齿轮箱中的润滑油进行监测，通过润滑油信息对故障做出诊断及预警。油液监控的优点是对失效较为敏感，尤其是磨损导致的机械失效，缺点是常规的油液监测需要在实验室环境中进行，很难做到在线监测，而且很大程度上需要依靠人的经验。可见，现有技术中尚无一种设备或方法能够对风机故障做出有效诊断及定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备和方法，该设备和方法能够对风机运行状态进行有效监控，诊断及预测故障。

为了实现上述目的，本发明提供一种风机状态监控系统，该系统包括：相互通信的数据服务器和多个机组监控设备，其中每个所述机组监控设备包括：加速度传感器，设置在机组的传动部件处，被配置成检测所述传动部件的振动；油液检测传感器，沿所述机组的齿轮箱润滑油路设置，被配置成检测润滑油的状态参数；以及数据采集装置，被配置成采集来自所述加速度传感器的振动信号和所述油液检测传感器的状态参数信号，以及将所采集的信号输出到所述数据服务器；以及所述数据服务器，被配置成存储并分析从所述数据采集装置接收的信号，以获得监控结果。

可选地，所述数据服务器还被配置成将从所述数据采集装置接收的信号与预先设置的阈值进行比较，以及当达到或超过所述阈值时，判断故障部位并生成报警信号。

可选地，所述数据服务器还包括：报警装置，被配置成根据所述报警信号生成并发送报警信息到移动终端。

可选地，所述传动部件包括：主轴、齿轮箱以及发电机；以及所述加速度传感器为两轴加速度传感器和/或三轴加速度传感器。

可选地，所述加速度传感器包括：分别设置在主轴轴承处、齿轮箱输出轴轴承处以及发电机传动端轴承处的三轴加速度传感器，以及分别设置在所述齿轮箱的低速级轴承、中间级轴承及内齿圈处和所述发电机非传动端轴承处的两轴加速度传感器。

可选地，所述油液检测传感器包括以下至少之一者：磨粒传感器、湿度传感器以及品质传感器，其中，所述磨粒传感器被配置成检测所述润滑油的油液磨粒；所述湿度传感器被配置成检测所述润滑油的油液湿度；以及所述品质传感器被配置成检测所述润滑油的油液品质。

可选地，所述数据服务器还包括：服务器端数据库，被配置成存储从所述数据采集装置接收的信号。

可选地，该系统还包括远程控制设备，该远程控制设备通过网络与所述数据服务器连接，被配置成能够访问所述数据服务器以及控制所述系统运行。

本发明另一个方面还提供了一种风机状态监控方法，该方法包括：通过传感器检测机组传动部件的振动以及所述机组的齿轮箱润滑油的状态参数；采集来自所述传感器的振动信号和状态参数信号；以及存储并分析所述振动信号和所述状态参数信号以获得监控结果。