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新型在线智能系统为风电机组及时“预警”

2012-10-15

（铁姆肯公司）
　　长期以来，传统的加工制造业采取的都是主动维护的策略和技术，通过在预防措施和纠正措施之间达到平衡，努力延长设备正常运行时间，改进整体性能。而近年来，为了达到更大的效率和整体功率输出，风能行业主要集中在改进部件设计和系统设计上，由于种种技术原因和商业原因，并没有完全贯彻业内已经行之有效的维护策略。而能否对运行状态进行及时有效的监测，对于是否能保证地处偏远区域高空的风电机组的正常运行来说，越来越显得至关重要。
　　本文旨在探讨风电机组在线状态监测的重要性和目前面临的难题，介绍铁姆肯公司为此推出的解决方案——在线智能系统(OIS)，如何在组件失效造成发电量损失之前，尽早地提供故障检修的信息，为风机及时进行预警。　　
　　风电机组状态监测的重要性和难题
　　著名军事理论家克劳塞维茨(Carl von Clausewitz)在200年前率先使用“战争迷雾”一词，指出战争中各作战层级所受到的影响是不同的，以此比喻战争中普遍存在着的不确定性和不可知性。
　　在风电机组的维护和运行中的“战争迷雾”，可能就是造成不良绩效的首要原因。一开始，可能只是由于某个组件的机械状态数据的不完全或不及时，运行和维护之间的系统沟通不良就会造成这种情况。这些因素再加上整体维护计划的缺失就会产生糟糕的经营决策，并导致投资回报期的延长。
　　因此，对于风电机组来说，基于可靠数据制定的完整维护计划是非常重要的。如果能够提前判断轴承存在的问题，就可以根据自己的日程计划来安排轴承的维修计划，简化风电机组维护过程中比较困难的物流安排，既节省花费又省时省力。
　　但是，风电机组通常地处偏远区，并且在几百英尺高的空中运转，如何才能准确了解机器的目前状态呢?远程在线状态监测系统是Z佳选择。通过持续跟踪风电机组性能，并对回传的数据进行科学分析，在风电设备的轴承损坏之前，预先发现轴承的异常情况，并判断出可能存在的问题。换言之，状态监控可以作为“前线的士兵”，为“将军”提供制定战争计划时所必需的战场情报，从而获得更长的正常运行时间。
　　对于设备状态监测而言，Z为关键的部分就是转动设备的振动分析。尽管如此，在过去的40多年中，用于振动分析的技术并没有太大的改进。传统的振动检测技术依然不适用于转速低于60RPM的设备。由于风电机组的转子转速一般在IORPM到25RPM范围内，因此采用传统的技术对风电机组的主轴进行监测依然不太可行。
　　新型在线智能系统为机组及时预警
　　面对迫切的设备状态监测需求，早在几年以前，铁姆肯公司便发挥其创新设计的优势，按照行业成功开发了Status Check无线设备状态监测系统。这套系统主要用于不能采用物理连接传感器的领域。

Timken在线智能系统为风电机组部件提供先进的状态监测
　　随后，铁姆肯公司又全新推出新型在线智能系统(OIS)，与前者不同的是，这一跨时代的创新主要用于低速设备的状态监测。该革命性的高频检测技术可以精确地探测到故障，例如轴承或者齿轮损坏等。同时和传统的振动探测技术相比，这种新型的在线智能系统具有四点明显的优势：
　　●信号。能够提供频率为32KHz的检测信号，以便得到优化的检测结果，同时能够滤除不需要的低频范围内的机械噪声。通过采用具有知识产权的共振调谐传感器，你可以得到任何需要频率的激励和回应信号。和传统的振动传感器相比，这种新型的传感器的信号敏感性提高了7倍。此种传感器可以探测到能够表征轴承或齿轮损坏的冲击信号波或者应力信号波。
　　●高质量的检测数据。在延长了的数据采集阶段，可以一直对采样频率进行自动调节，以便捕捉机器运转过程中的转速变化。这种技术可以防止采样失真，能够提供高质量的数据供后处理使用。数据的采样频率可以通过旋转速度而非时间来进行控制，这就增加了探测相关数据的能力。同时采用了一台24位的A/D转换器，以便采集后处理过程中需要的分辨率极高的数据。
　　●智能处理。采用了先进的算法，能够降低随机性的信号噪声，同时增强了所选频率范围内的重复信号的强度，生成记事本格式的数据记录文件，以便进行后续的数据精确分析以及故障识别。通过采用获得专利权的方法，能够将重复信号的信噪比提高到极高的程度，能够提供之前技术无法达到的详细的时间信号以及信号谱。
　　●水平。能够提供容易进行分析的纯量值，其中包括一个用于精确趋势预测和报警的Z大值，一个对于轴承润滑油膜情况评估非常关键的Z小值。计算所得的结果值以绿色、黄色、和红色进行显示，用户能够轻易地对风电机组部件的情况进行评估。
　　结合上述优点，该新型的在线智能系统能够提供极度清晰和精确的图谱信号和时间信号，上述信号非常容易解读，易于进行故障识别和探测。即使在传统探测技术无法使用的低速领域，该系统依然具有较佳的性能。根据铁姆肯公司开发的在线智能系统提供的相关数据，被监测到的轴承在彻底损坏之前就被更换，因此，不会对其它部件产生任何附带损坏。
　　总之，在风力发电领域，在实时的转速和功率范围下，获得精确的设备状态监测数据是非常重要的。铁姆肯公司新型在线智能系统可以确保获得的数据具有可重复性，并且非常可靠。通过为风电机组提供世界领先的在线状态监控技术，以及对数据的专业解读，铁姆肯公司将对风电设备商提供事半功倍的帮助。

迈克弗国际贸易（上海）有限公司，成立于1991年，公司总部位于德国埃斯林根。公司致力于高性能、低噪音、低振动的静音轴承研发制造。

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