考慮運行工況和信息簡化的風機傳動鏈狀態(tài)監(jiān)測方法研究

2017-08-21 18:00:40 阜特科技　點擊量：評論 (0)

在人類面臨能源危機和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)的今天，風能作為一種可再生的清潔能源具有巨大的環(huán)保效益和商業(yè)潛力。隨著各國對風能利用的重視和風力發(fā)電技術(shù)的提高，風電在電力市場中的占有比例不斷上升，風電機組單機

在人類面臨能源危機和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)的今天，風能作為一種可再生的清潔能源具有巨大的環(huán)保效益和商業(yè)潛力。隨著各國對風能利用的重視和風力發(fā)電技術(shù)的提高，風電在電力市場中的占有比例不斷上升，風電機組單機容量也穩(wěn)步增加[1]。但是風機高額的運行維護成本影響了風機的經(jīng)濟效益。

論文開頭部分截圖

風機一般地處偏遠、環(huán)境惡劣，并且機艙位于50-80m的高空，給機組維護維修工作造成困難，增加了機組的運行維護成本。一旦風電機組故障停機，將對電網(wǎng)安全和國民經(jīng)濟造成巨大影響。因此，無論是從降低風機的運行風險，還是減少運行成本的角度考慮，都需要大力提高風電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷能力。特別是當前海量風機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)已經(jīng)存在，如何充分利用現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)就成為一個刻不容緩的研究課題。

在已投產(chǎn)的風電機組中，其傳動鏈結(jié)構(gòu)比較復雜，一直是風電機組故障的多發(fā)區(qū)。振動信號作為傳動鏈故障特征信息的載體，能夠有效地反映風電機組傳動鏈絕大部分的故障信息。但是, 目前風電監(jiān)測的振動數(shù)據(jù)動輒十余處, 而且每處的振動信號又可以進行各種時域、頻域分析，運行工況又復雜多變,造成故障決策過程頭緒繁多，很難給出有效的分析和明確的結(jié)論。為了解決這個問題，本文基于真實風電傳動鏈數(shù)據(jù)，在提取多個時域指標的基礎(chǔ)上，引入PCA（Principle Component Analysis）降維技術(shù),考慮運行工況, 并劃定運行安全閾值，通過2-3個融合指標反映設(shè)備的運行狀態(tài), 為進一步實現(xiàn)傳動鏈的運維服務(wù)決策提供切實可行的數(shù)據(jù)分析方案。

1 風電機組的狀態(tài)監(jiān)測

1.1 振動數(shù)據(jù)的時域分析

時域分析是在時域內(nèi)對信號進行濾波、放大、統(tǒng)計特征計算等處理，通過時域分析，獲得反映機械設(shè)備運行狀態(tài)的特征參數(shù)，為機械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供有效信息。振動信號的時域參數(shù)指標可以反應(yīng)早期故障，具有確定風電機組機械部件是否發(fā)生故障及分析故障嚴重程度的能力[1]。

但是,時域分析指標較多,例如:波形指標、峰值、峰值指標、脈沖指標、峭度系數(shù)、均方根值、熵指標和裕度指標等等。在風電機組傳動鏈部件發(fā)生故障時，相應(yīng)的振動能量有較大的變化，而且一般都會有沖擊振動信號產(chǎn)生。在有量綱指標中，均方根值能直接反應(yīng)振動能量的大小，所以常用來作為重要的評價指標；在無量綱指標中，峭度、峰值指標和脈沖指標也能反映振動沖擊能量的大小，因此也是常用的評價指標。通過對這些指標的計算與研究，能夠更好地提取和描述振動信號所蘊含的故障信息[2]。

1.2 指標閾值的確定

運用統(tǒng)計指標對風機運行狀態(tài)進行監(jiān)測，必須為其正常狀態(tài)下振動信號的統(tǒng)計指標值確定一個變化范圍，當統(tǒng)計值超出這個范圍時，則判定風機某機械部件運行失常。對于一個連續(xù)測量,設(shè)備運行狀態(tài)相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，可以看作近似服從正態(tài)分布。因此，完全可以認為振動數(shù)據(jù)的時域指標值X服從正態(tài)分布：