新型在線智能系統(tǒng)為風(fēng)電機組及時“預(yù)警”
2012-10-15
（鐵姆肯公司）
長期以來，傳統(tǒng)的加工制造業(yè)采取的都是主動維護(hù)的策略和技術(shù)，通過在預(yù)防措施和糾正措施之間達(dá)到平衡，努力延長設(shè)備正常運行時間，改進(jìn)整體性能。而近年來，為了達(dá)到更大的效率和整體功率輸出，風(fēng)能行業(yè)主要集中在改進(jìn)部件設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計上，由于種種技術(shù)原因和商業(yè)原因，并沒有完全貫徹業(yè)內(nèi)已經(jīng)行之有效的維護(hù)策略。而能否對運行狀態(tài)進(jìn)行及時有效的監(jiān)測，對于是否能保證地處偏遠(yuǎn)區(qū)域高空的風(fēng)電機組的正常運行來說，越來越顯得至關(guān)重要。本文旨在探討風(fēng)電機組在線狀態(tài)監(jiān)測的重要性和目前面臨的難題，介紹鐵姆肯公司為此推出的解決方案——在線智能系統(tǒng)(OIS)，如何在組件失效造成發(fā)電量損失之前，盡早地提供故障檢修的信息，為風(fēng)機及時進(jìn)行預(yù)警。
風(fēng)電機組狀態(tài)監(jiān)測的重要性和難題
著名軍事理論家克勞塞維茨(Carl von Clausewitz)在200年前率先使用“戰(zhàn)爭迷霧”一詞，指出戰(zhàn)爭中各作戰(zhàn)層級所受到的影響是不同的，以此比喻戰(zhàn)爭中普遍存在著的不確定性和不可知性。
在風(fēng)電機組的維護(hù)和運行中的“戰(zhàn)爭迷霧”，可能就是造成不良績效的首要原因。一開始，可能只是由于某個組件的機械狀態(tài)數(shù)據(jù)的不完全或不及時，運行和維護(hù)之間的系統(tǒng)溝通不良就會造成這種情況。這些因素再加上整體維護(hù)計劃的缺失就會產(chǎn)生糟糕的經(jīng)營決策，并導(dǎo)致投資回報期的延長。
因此，對于風(fēng)電機組來說，基于可靠數(shù)據(jù)制定的完整維護(hù)計劃是非常重要的。如果能夠提前判斷軸承存在的問題，就可以根據(jù)自己的日程計劃來安排軸承的維修計劃，簡化風(fēng)電機組維護(hù)過程中比較困難的物流安排，既節(jié)省花費又省時省力。
但是，風(fēng)電機組通常地處偏遠(yuǎn)區(qū)，并且在幾百英尺高的空中運轉(zhuǎn)，如何才能準(zhǔn)確了解機器的目前狀態(tài)呢?遠(yuǎn)程在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是Z佳選擇。通過持續(xù)跟蹤風(fēng)電機組性能，并對回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，在風(fēng)電設(shè)備的軸承損壞之前，預(yù)先發(fā)現(xiàn)軸承的異常情況，并判斷出可能存在的問題。換言之，狀態(tài)監(jiān)控可以作為“前線的士兵”，為“將軍”提供制定戰(zhàn)爭計劃時所必需的戰(zhàn)場情報，從而獲得更長的正常運行時間。
對于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測而言，Z為關(guān)鍵的部分就是轉(zhuǎn)動設(shè)備的振動分析。盡管如此，在過去的40多年中，用于振動分析的技術(shù)并沒有太大的改進(jìn)。傳統(tǒng)的振動檢測技術(shù)依然不適用于轉(zhuǎn)速低于60RPM的設(shè)備。由于風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般在IORPM到25RPM范圍內(nèi)，因此采用傳統(tǒng)的技術(shù)對風(fēng)電機組的主軸進(jìn)行監(jiān)測依然不太可行。
新型在線智能系統(tǒng)為機組及時預(yù)警
面對迫切的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測需求，早在幾年以前，鐵姆肯公司便發(fā)揮其創(chuàng)新設(shè)計的優(yōu)勢，按照行業(yè)成功開發(fā)了Status Check無線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要用于不能采用物理連接傳感器的領(lǐng)域。
Timken在線智能系統(tǒng)為風(fēng)電機組部件提供先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測
●信號。能夠提供頻率為32KHz的檢測信號，以便得到優(yōu)化的檢測結(jié)果，同時能夠濾除不需要的低頻范圍內(nèi)的機械噪聲。通過采用具有知識產(chǎn)權(quán)的共振調(diào)諧傳感器，你可以得到任何需要頻率的激勵和回應(yīng)信號。和傳統(tǒng)的振動傳感器相比，這種新型的傳感器的信號敏感性提高了7倍。此種傳感器可以探測到能夠表征軸承或齒輪損壞的沖擊信號波或者應(yīng)力信號波。
●高質(zhì)量的檢測數(shù)據(jù)。在延長了的數(shù)據(jù)采集階段，可以一直對采樣頻率進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以便捕捉機器運轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)速變化。這種技術(shù)可以防止采樣失真，能夠提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)供后處理使用。數(shù)據(jù)的采樣頻率可以通過旋轉(zhuǎn)速度而非時間來進(jìn)行控制，這就增加了探測相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。同時采用了一臺24位的A/D轉(zhuǎn)換器，以便采集后處理過程中需要的分辨率極高的數(shù)據(jù)。
●智能處理。采用了先進(jìn)的算法，能夠降低隨機性的信號噪聲，同時增強了所選頻率范圍內(nèi)的重復(fù)信號的強度，生成記事本格式的數(shù)據(jù)記錄文件，以便進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)精確分析以及故障識別。通過采用獲得專利權(quán)的方法，能夠?qū)⒅貜?fù)信號的信噪比提高到極高的程度，能夠提供之前技術(shù)無法達(dá)到的詳細(xì)的時間信號以及信號譜。
●水平。能夠提供容易進(jìn)行分析的純量值，其中包括一個用于精確趨勢預(yù)測和報警的Z大值，一個對于軸承潤滑油膜情況評估非常關(guān)鍵的Z小值。計算所得的結(jié)果值以綠色、黃色、和紅色進(jìn)行顯示，用戶能夠輕易地對風(fēng)電機組部件的情況進(jìn)行評估。
結(jié)合上述優(yōu)點，該新型的在線智能系統(tǒng)能夠提供極度清晰和精確的圖譜信號和時間信號，上述信號非常容易解讀，易于進(jìn)行故障識別和探測。即使在傳統(tǒng)探測技術(shù)無法使用的低速領(lǐng)域，該系統(tǒng)依然具有較佳的性能。根據(jù)鐵姆肯公司開發(fā)的在線智能系統(tǒng)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，被監(jiān)測到的軸承在徹底損壞之前就被更換，因此，不會對其它部件產(chǎn)生任何附帶損壞。
總之，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，在實時的轉(zhuǎn)速和功率范圍下，獲得精確的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)是非常重要的。鐵姆肯公司新型在線智能系統(tǒng)可以確保獲得的數(shù)據(jù)具有可重復(fù)性，并且非常可靠。通過為風(fēng)電機組提供世界領(lǐng)先的在線狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)，以及對數(shù)據(jù)的專業(yè)解讀，鐵姆肯公司將對風(fēng)電設(shè)備商提供事半功倍的幫助。
