风电机组在线振动监测系统开发与应用Word文档下载推荐.docx
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风电机组;
在线振动系统;
开发应用
Abstract
WiththepromulgationofChina'
srenewableenergylawimplementation,windpowerdevelopmentfast.bytheendof2014,Chinahasbecometheworld'
slargestcountry,China'
swindpowerinstalledcapacityreached115millionkilowatts,andhasbecomeanimportantforceintheenergymix.Withthecommissioningofalargenumberofwindturbines,windturbineHealthisbecomingthefocusofattentionoftheindustry.Thehighfailurerateofwindturbinesingeneral,isgenerallyhigherthanthelevelofsimilarforeignunits.Howtoeffectivelyreduceequipmentfailurerates,improvethehealthlevelofequipment,liftingequipmentavailabilityisamajorissueatpresentwindpowerindustrytobesolved.
Fromtheangleofhourbreakdownandrepaircostsofwindturbine,thetransmissionsystemincludinggearbox,generator,shaft,rotor,oncethetransmissionsystempartdamagedwillhaveaseriousimpactonequipmentoperation,longservicetimeandhighcost.Todetectequipmentanomalies,earlymaintenance,caneffectivelycurbthedevelopmentoffault,savingmaintenancetimeandcosts.
Onlinevibrationmonitoringsystemisthewindpowerindustrydevelopmentandpromotionofimportanttechnologiesforthewindturbinetoimproveoperationandmanagementlevel,tocarryoutthestateofmaintenance,reducelaborintensityhasapositivemeaning.Thispaperstudiesthedevelopmentandapplicationofwindturbineslinevibrationmonitoringsystem,mainlyawidelyuseddouble-fedwindturbinevibrationanalysisofthecauses,proposedthevibrationsignalacquisitionlayoutprogramcombineswindturbinevibrationcharacteristicsandstructures,accordingtowindturbineoperatingcharacteristicsdeterminedtheselectionofthesensor,thesystemarchitecturetobuildawindfarmremotemonitoringoftheproposedtechnicalmodelsvibrationmonitoringandfaultjudgmentandverified,thewindfarmprojecthasbeenapplied.
Keywords:
windturbine,onlinevibrationmonitoring;
system5developmentandapplication
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2风电机组在线振动监测的应用情况 2
1.3主要研究内容 3
1.4本章小结 3
第2章风电机组振动故障原因分析 4
2.1风电机组总体结构 4
2.2传动系统设备振动原因分析 4
2.3非传动链系统引起振动的原因分析 10
2.4本章小结 11
第3章风电机组振动信号分析方法 12
3.1时域分析方法 12
3.2频域分析法 13
3.3包络谱分析法 14
3.4时频分析方法 15
3.5基于实际运行参数的振动故障辅助分析 15
3.6本章小结 16
第4章在线振动监测系统结构设计 18
4.1振动监测整体设计 18
4.2振动传感器的选型 19
4.3振动传感器的布局 19
4.4振动数据采集器 21
4.5振动分析现场服务器 21
4.6振动监控通讯方案 21
4.7振动分析中心服务器 22
4.8本章小结 23
第5章监控数据分析系统研制及应用 24
5.1网络数据传输 24
5.2振动信号特征分析 25
5.3振动信号算法库 27
5.4振动诊断参数 28
5.5设备基础信息库 29
5.6系统应用 29
5.7本章小结 34
第6章结论与展望 35
参考文献 36
ITT
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果 39
致谢 40
作者简介 41
第1章绪论
1.1课题研究的背景和意义
(1)风电发展迅猛,已经成为能源的重要组成部分
随着上世界70年代石油危机的爆发,各国都纷纷寻找替代能源。
经过多年的探索和发展,风力发电已经成为技术最成熟、最具规模开发和商业发展前景的可再生能源发电方式。
目前全球能源供应仍以煤炭、石油、天然气等化石能源为主,但从长远来看,必将向以清洁能源为主的转变,欧洲一些国家都纷纷将提高风能等可再生能源占总能源消耗的比例作为未来能源的发展转型重点,如欧洲的丹麦目前风电的电量已经占全国电能消耗量的35%,并计划在未来提高到50%0在德国北部和丹麦全境可以到处看到树立的大型风电机组,目前海上风电场的开发建设也正在兴起。
根据全球风能理事会(GWEC)《2014全球风电装机统计数据》,2014年全球新增风电装机容量首次超过5000万千瓦,达到5148万千瓦,累计装机容量达到3.70亿千瓦,并持续保持高速发展。
在中国,随着《可再生能源法》的实施以及一系列鼓励政策的落地,我国风力发电从2005年开始进入了高速发展期,至2014年底已经成为全球风电装机最大的国家,稳居世界第一并遥遥领先,风电机组数量超过了5万台,约占世界风电新增总装机容量的45.2%,累计装机容量达到1.15亿千瓦,约占世界风电累计装机容量的31%o
据我国《能源发展战略行动计划(2014-2020)》,到“十三五”末,我国非化石能源占一次能源消费比重将达到15%0风电到2020年规划将达到2.8亿千瓦,比目前装机还要增加一倍,风电已经从我国能源结构中的一种补充性质的能源转变为重要的组成部分。
(2)风电机组可靠性不高,维修成本高
虽然我国风电快速发展,但是风电机组的健康水平并没有相应提高,飞车、倒塔、火灾等重大故障频发。
风力发电机组由风轮、主轴、齿轮箱、发电机、主梁、偏航系统、塔架、变频系统、控制系统等组成,其中风轮、主轴、齿轮箱和发电机组成了传动系统。
由于风电机组一般安装在高山、戈壁、海岛、高原等地,风湍流强度一般均较大且部分地区风切变指数偏高,造成风电机组风力瞬时载荷波动大,风电机组传动系统长期处于变工况的恶劣运行状态下。
从历年来风电机组故障情况看,传动系统中的主轴、齿轮箱、发电机故障率偏高。
从维修费用看,传动系统维修往往动用大型吊装,往往维修时间长,在总体设备维修费用中占绝大部分比例。
(3)风电机组机载振动监测不能满足实际运行需要
目前我国风电机组设计主要参照IEC61400系列标准制定,在相关标准中振动监测主要作为一种安全保护⑴,在设计时一般都安装一个振动传感器⑵。
但是早期一般安装振动球,加速度超过一定数值时,振动球掉落,通过行程开关触发振动报警,后期安装专用传感器可以数字化检测机舱的横向和纵向加速度值,但是这两种振动传感器都只能检测机舱整体振动,而且其灵敏性差,不能满足实际运行需求。
(4)设备维修理念不断更新,状态监测成为重要方向
设备的维修分故障维修、预防性维修和状态检修,状态检修已经成为火电厂、核电厂设备检修的重要方式,而风电场目前总体上仍处于故障后维修及预防性维修阶段。
风电机组设备缺陷主要通过人员巡检或定检等方式查找设备异常,劳动强度大、对人员技术要求高。
在我国风电快速发展及信息化高速发展的情况下。
采用状态监测设备可以及时分析设备状态,及时发现传动系统存在的异常,在还未发展成故障或事故时,及时制定维修方案,选择在小风、无风时进行,可大大节省成本,减少发电量损失。
(5)无人值班少人值守将成为未来风电场重要运行检修模式
风电场地处偏远地带,风电场无人值班,少人职守,减人增效已经成为风电业界开发商的共识,是未来风电场运营模式的重要方向。
通过在线监测手段,通过通讯链路及Internet将现场数据直接发送到诊断中心,通过分析,可以及时掌握故障趋势,制定维修计划,适应未来风电场运行检修模式。
综上所述,在风电快速发展背景下,风电机组在线状态监测具有较为广阔的市场前景,对于提高风电机组设备利用率、减少维修费用,降低风电场人员劳动强度等方面都具有积极意义。
1.2风电机组在线振动监测的
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