风轮机状态监测
发布时间:2020.03.16 阅读量:1091 分享

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  适用于风轮机的完整状态监测解决方案 — 蕴含丰富的行业经验:Brüel & Kjær Vibro 的专家专门针对风轮机提供了一种久经考验的监测理念。我们独特的解决方案最初是在多年前通过与风轮机制造商、运营商和服务部门密切合作而制定。但我们独立于机器制造商,监测许多不同类型的风轮发电机。如今,我们独创的远程监测系统应用于数千个风力发电设施。

卓越品质,遥遥领先

  • 独一无二的经验。我们的诊断专家监测 7,000 多台风轮机。他们深厚的专业知识应用于每个新的状态监测项目。多变的工作条件、复杂的传动装置和较低的转速 — 这些因素都要求对常规的旋转机械设备采用不同的监测方法。

  • 可靠的故障诊断。如果发生故障,则必须及时发现故障。而管理泛滥的报警并正确识别所有的误报警同样重要。这可以带来可观的成本节省。因此,众多风轮机运营商均依靠我们的状态监测系统和服务 — 这是可让您获得优势的智能方法。

  • 经过认证的质量。我们的状态监测系统和状态监测服务均已通过德国劳氏船级社 (Germanischer Lloyd) 的认证。

借助模块化服务产品进行状态监测

您将通过 Brüel & Kjær Vibro 获得所需的灵活性。我们会专注于身为客户的您,并根据您的需求调整我们的服务。

  • 全套状态监测解决方案
    您的一站式商店:我们与合作伙伴一起,将系统的建造、安装和交付协调成一个完全可操作的解决方案。您将获得可以随时实施的全套解决方案。

  • 客户特定解决方案。借助我们的 VibroSuite 软件包,您的振动专家可以使用所有监测和诊断功能,而无需外部支持。

  • 两种解决方案的组合。您想自行管理监测系统和数据库服务器的运行及维护吗?仍需要找诊断专家来评估您的维护需求?只需从我们的模块化系列服务中选出相应的组件即可。

应用解决方案

  我们已在监测业务领域从业 60 多年,在针对各类机器和应用(包括风轮机)检测并诊断处于早期发展阶段的潜在故障模式方面,获得了坚实的专业技能。由于我们的监测策略主要专注于风轮机的传动系统部分,大多数潜在故障模式均与滚动轴承、齿轮和发电机相关。虽然用于这些组件的故障检测技术并非新创技术,但风轮机的设计和操作理念对检测这些故障的方法提出了挑战。差异巨大的工作条件加上非刚性底座、紧凑的结构、复杂的齿轮箱和较低的转速,这些都要求对风轮机采用一种完全不同的监测方法。使风轮机监测系统能够检测并隔离发展性机器故障的重要监测功能包括:

  • 工艺槽(请参阅机器监测策略)

  • 报警管理(请参阅机器监测策略)

行业维护要求

  风轮机通常必须经受较高的变动负荷和极端的天气条件。这可能加速机器组件的退化,或者从最乐观的情况来看,至少也会使其状态不可预测。在这种情况下,只有通过迅速的响应和快捷的服务纠正问题,才能实现相应水平的机器正常运行时间。考虑到位置偏远和需要起重机等外部因素,这种方法难以实施。海上风电场的情况则更加严峻,因为在恶劣的天气条件下根本无法前往风电场中的涡轮机。为此,状态监测在成功的风轮机运行和维护策略中起到至关重要的作用。您需要拥有专门满足风轮机监测特殊要求的状态监测解决方案,以顾及风轮机的以下特殊构造和运行特点:

  • 转速低

  • 齿轮箱结构复杂

  • 底座非刚性

  • 结构紧凑

  • 风况不断变化


  这样的系统不仅必须准确检测出许多风轮机特有的发展性故障,还必须避免风轮机监测过程中可能经常发生的报警泛滥。其中部分报警可能由不断变化的工作条件导致,因此,状态监测系统需要有效的功率等级监测策略,以减少此类误报警。由于风轮机传动系统结构紧凑,为同一个故障生成许多报警的情况经常发生,因此还需要智能的报警管理系统,以减少此类冗余报警。

  具备适当报警管理功能的早期故障检测可以显著提高状态监测策略的准确性和可靠性,但这对于许多应用而言仍然不够。无论是要识别故障的类型和位置,还是要确定故障的严重性和提前期,都必须具备故障诊断方面的专业技能。此类专业技能很难获得,许多操作人员都不具备。

  Brüel & Kjær Vibro 风轮机状态监测系统解决方案采用了许多主要的基本理念,上文介绍了其中的一部分。

监测技术

机器组件的振动测量、工艺参数和速度/相位信息。

  • 齿轮箱第一、第二和第三级故障模式:
    齿轮缺陷:松动、齿轮磨损、齿轮齿故障
    轴承缺陷:润滑、不对准、松动、轴承座圈和轴承罩缺陷
    轴问题:不平衡、不对准

  • 低速轴和主轴承故障模式:
    转子、不平衡、曲轴、润滑缺陷、轴承松动、轴承缺陷

  • 发电机驱动端和非驱动端故障模式:
    润滑缺陷、轴承不对准、轴承松动、轴承缺陷、轴不平衡和不对准、曲轴、松动、耦合故障、支撑结构变化、电气故障

  • 结构故障模式:
    支撑结构变化、齿轮箱悬挂装置缺陷、共振

工艺槽概念

  此系统可用于区分工艺变化(例如有功功率)引起的振动变化以及发展性故障引起的振动变化。

监测系统的有效性在于,即使速度和负荷有所改变,亦能在早期阶段检测出发展性故障,而不生成误报警。如下图所示,我们的风轮机监测系统使用户能够识别出振动特征独特的相关工艺类别,以分别设置对应于这些工艺类别的报警限值。这可以防止不正确的报警。

  • 误报警 – 由操作变化引起的振动变化导致,而非由机器故障导致

  • 不报警 – 尽管存在发展性故障,但因为报警限值过高,不生成任何报警

报警管理系统

  可智能地减少监测风轮机时因工作条件变化而经常发生的报警泛滥。 

  由于每台涡轮机可能有 1000 多个报警限值,监测风轮机所面临的最大挑战之一就是处理数量可能非常庞大的报警并确定相关的报警。风轮机运行期间还存在许多瞬态事件,如阵风和偏荡。即使没有出现组件故障,这些瞬态事件实际上也可能导致在一段较短的时间内超出报警限值。另一个引人关注的领域是定位发展性故障。例如,特定轴承上的传感器检测到的故障也可能被附近的其他传感器识别出来。在这种情况下,虽然仅发生一个机器故障,却可能有许多报警。Brüel & Kjær Vibro 推出了一款智能报警管理系统,该系统可以扫描泛滥的报警,并过滤掉不相关的报警。它还可以过滤掉由瞬态效应导致的报警。其报警过滤功能将使一个物理故障仅有一个报警。报警信息分为五个严重等级,以便为客户的服务部门提供发展性故障的维护提前期估计(如下所示)。新的报警仅在达到新的严重等级时生成。因此,在故障的“整个生命周期”内,最多只会生成 4 个报警。故障严重性首先由报警管理器 (Alarm Manager) 自动评估,然后再由诊断专家进行最终评估。