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新型在線智能系統(tǒng)為風(fēng)電機(jī)組及時(shí)“預(yù)警”

2012-10-15

（鐵姆肯公司）
　　長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)的加工制造業(yè)采取的都是主動(dòng)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(zhǎng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)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(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)，對(duì)于是否能保證地處偏遠(yuǎn)區(qū)域高空的風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行來說，越來越顯得至關(guān)重要。
　　本文旨在探討風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(jī)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。　　
　　風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(zhēng)迷霧”一詞，指出戰(zhàn)爭(zhēng)中各作戰(zhàn)層級(jí)所受到的影響是不同的，以此比喻戰(zhàn)爭(zhēng)中普遍存在著的不確定性和不可知性。
　　在風(fēng)電機(jī)組的維護(hù)和運(yùn)行中的“戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧”，可能就是造成不良績(jī)效的首要原因。一開始，可能只是由于某個(gè)組件的機(jī)械狀態(tài)數(shù)據(jù)的不完全或不及時(shí)，運(yùn)行和維護(hù)之間的系統(tǒng)溝通不良就會(huì)造成這種情況。這些因素再加上整體維護(hù)計(jì)劃的缺失就會(huì)產(chǎn)生糟糕的經(jīng)營(yíng)決策，并導(dǎo)致投資回報(bào)期的延長(zhǎng)。
　　因此，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組來說，基于可靠數(shù)據(jù)制定的完整維護(hù)計(jì)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(jì)劃來安排軸承的維修計(jì)劃，簡(jiǎn)化風(fēng)電機(jī)組維護(hù)過程中比較困難的物流安排，既節(jié)省花費(fèi)又省時(shí)省力。
　　但是，風(fēng)電機(jī)組通常地處偏遠(yuǎn)區(qū)，并且在幾百英尺高的空中運(yùn)轉(zhuǎn)，如何才能準(zhǔn)確了解機(jī)器的目前狀態(tài)呢?遠(yuǎn)程在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是Z佳選擇。通過持續(xù)跟蹤風(fēng)電機(jī)組性能，并對(duì)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(zhēng)計(jì)劃時(shí)所必需的戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)，從而獲得更長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間。
　　對(duì)于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)而言，Z為關(guān)鍵的部分就是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)分析。盡管如此，在過去的40多年中，用于振動(dòng)分析的技術(shù)并沒有太大的改進(jìn)。傳統(tǒng)的振動(dòng)檢測(cè)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(jī)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(duì)風(fēng)電機(jī)組的主軸進(jìn)行監(jiān)測(cè)依然不太可行。
　　新型在線智能系統(tǒng)為機(jī)組及時(shí)預(yù)警
　　面對(duì)迫切的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求，早在幾年以前，鐵姆肯公司便發(fā)揮其創(chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，按照行業(yè)成功開發(fā)了Status Check無線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(jī)組部件提供先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)
　　隨后，鐵姆肯公司又全新推出新型在線智能系統(tǒng)(OIS)，與前者不同的是，這一跨時(shí)代的創(chuàng)新主要用于低速設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。該革命性的高頻檢測(cè)技術(shù)可以精確地探測(cè)到故障，例如軸承或者齒輪損壞等。同時(shí)和傳統(tǒng)的振動(dòng)探測(cè)技術(shù)相比，這種新型的在線智能系統(tǒng)具有四點(diǎn)明顯的優(yōu)勢(shì)：
　　●信號(hào)。能夠提供頻率為32KHz的檢測(cè)信號(hào)，以便得到優(yōu)化的檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)能夠?yàn)V除不需要的低頻范圍內(nèi)的機(jī)械噪聲。通過采用具有知識(shí)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(lì)和回應(yīng)信號(hào)。和傳統(tǒng)的振動(dòng)傳感器相比，這種新型的傳感器的信號(hào)敏感性提高了7倍。此種傳感器可以探測(cè)到能夠表征軸承或齒輪損壞的沖擊信號(hào)波或者應(yīng)力信號(hào)波。
　　●高質(zhì)量的檢測(cè)數(shù)據(jù)。在延長(zhǎng)了的數(shù)據(jù)采集階段，可以一直對(duì)采樣頻率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便捕捉機(jī)器運(yùn)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(shí)間來進(jìn)行控制，這就增加了探測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的能力。同時(shí)采用了一臺(tái)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(jī)性的信號(hào)噪聲，同時(shí)增強(qiáng)了所選頻率范圍內(nèi)的重復(fù)信號(hào)的強(qiáng)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(shí)別。通過采用獲得專利權(quán)的方法，能夠?qū)⒅貜?fù)信號(hào)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(shí)間信號(hào)以及信號(hào)譜。
　　●水平。能夠提供容易進(jìn)行分析的純量值，其中包括一個(gè)用于精確趨勢(shì)預(yù)測(cè)和報(bào)警的Z大值，一個(gè)對(duì)于軸承潤(rùn)滑油膜情況評(píng)估非常關(guān)鍵的Z小值。計(jì)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(duì)風(fēng)電機(jī)組部件的情況進(jìn)行評(píng)估。
　　結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)，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(hào)和時(shí)間信號(hào)，上述信號(hào)非常容易解讀，易于進(jìn)行故障識(shí)別和探測(cè)。即使在傳統(tǒng)探測(cè)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(cè)到的軸承在徹底損壞之前就被更換，因此，不會(huì)對(duì)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(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速和功率范圍下，獲得精確的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(jī)組提供世界領(lǐng)先的在線狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)，以及對(duì)數(shù)據(jù)的專業(yè)解讀，鐵姆肯公司將對(duì)風(fēng)電設(shè)備商提供事半功倍的幫助。