總覽

風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)BLADEcontrol®是由魏德米勒所研發(fā)，已經(jīng)在各型風(fēng)機(jī)上成功應(yīng)用了3000余套。

隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模和技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢越來越明顯，風(fēng)機(jī)葉片的尺寸也不斷上升。葉片長度的增加，在增大風(fēng)能捕獲效率的同時(shí)，也增大了葉片斷裂損壞的概率。通常葉片發(fā)生斷裂的主要原因包括生產(chǎn)過程中工藝控制不良，葉片根部局部區(qū)域樹脂固化不完全導(dǎo)致的強(qiáng)度、剛度降低，風(fēng)速超限，風(fēng)電機(jī)組失速，電氣故障以及雷擊等。隨著運(yùn)行年限的增加，目前對于風(fēng)機(jī)葉片狀態(tài)的監(jiān)測的不足,導(dǎo)致葉片的運(yùn)維水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后,使得葉片失效無法預(yù)測，在生產(chǎn)中無法發(fā)揮其正常效能，而造成發(fā)電量和安全的損失。

無論從安全角度，還是經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，如何監(jiān)測葉片的運(yùn)行狀態(tài)的研究具有極其重要的意義。

風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)BLADEcontrol®平臺在生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)中的位置如下圖所示，覆蓋了Level0、Level1、Level2層級。

風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)BLADEcontrol®平臺可以實(shí)現(xiàn)對于風(fēng)機(jī)葉片的振動(dòng)傳感、狀態(tài)評估、故障診斷、狀態(tài)趨勢預(yù)測、維護(hù)管理等功能。如下圖所示。

系統(tǒng)架構(gòu)

風(fēng)機(jī)葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)BLADEcontrol®平臺的架構(gòu)如圖所示。其中硬件主要包括高精度加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集測量單元，機(jī)艙內(nèi)的無線接入點(diǎn)和數(shù)據(jù)評估服務(wù)器等。軟件主要包括狀態(tài)監(jiān)測與健康管理系統(tǒng)以及葉片狀態(tài)異常的報(bào)警系統(tǒng)。

功能

葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，通過高精度的加速度傳感器進(jìn)行葉片擺振和揮舞方向的振動(dòng)信號采集，再通過人工智能特定的算法和數(shù)據(jù)模型確定該葉片的固有頻率模型。葉片振動(dòng)模型建立后，葉片的在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、計(jì)算、分析，對于葉片發(fā)生的異常狀態(tài)給出警告或報(bào)警信號。

通過該葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片的外部損傷、雷擊損傷、內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷、動(dòng)態(tài)不平衡等葉片本身出現(xiàn)的問題，同時(shí)可以精確檢測到葉片在冬季的覆冰情況，做到精準(zhǔn)啟停機(jī)，增加生產(chǎn)效益，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

特點(diǎn)

風(fēng)機(jī)葉片狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)BLADEcontrol®的突出特點(diǎn)如下：

· 異常狀況的檢測: 基于每臺設(shè)備日常運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)積累，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片的異常狀況。

· 異常狀況的定位: 異常狀況發(fā)現(xiàn)后，可以快速定位故障點(diǎn)和故障原因，減少故障排查時(shí)間，縮小排查范圍。

· 可預(yù)測的維護(hù): 故障可以提前預(yù)測，所以計(jì)劃外的停機(jī)可以被避免，大幅提升風(fēng)機(jī)設(shè)備的可使用性。

· 可預(yù)測的質(zhì)量管控: 持續(xù)地監(jiān)控風(fēng)機(jī)葉片的質(zhì)量及其質(zhì)量偏差趨勢，避免大量的產(chǎn)品測試工作同時(shí)減少原物料的浪費(fèi)，便于預(yù)測葉片的庫存管理。

· 能源分析: 持續(xù)地對于風(fēng)機(jī)的發(fā)電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，給出優(yōu)化建議，通過減少負(fù)載波動(dòng)、避免負(fù)載不平衡來降低成本，同時(shí)，可預(yù)測性維護(hù)可大幅提升風(fēng)機(jī)及葉片的預(yù)期壽命，進(jìn)而進(jìn)一步降低度電成本。

可視化

軟件一級界面使用圖例清晰簡便表示各傳感器在葉片上的安裝位置和方向，當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，清晰方便的可以看到產(chǎn)生故障的葉片和報(bào)警信息，便于查看和分析;

葉片狀態(tài)監(jiān)測與分析軟件，擁有友好的人機(jī)交互平臺界面、強(qiáng)大的分析診斷能力和專家功能，安裝于風(fēng)電場現(xiàn)場服務(wù)器。主要包括監(jiān)測模塊、風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。后臺數(shù)據(jù)管理模塊需不間斷地接收和保存各機(jī)組各測點(diǎn)的狀態(tài)信號(振動(dòng)數(shù)據(jù)、機(jī)組工況數(shù)據(jù)等)、統(tǒng)計(jì)量等信息，包括所有振動(dòng)測點(diǎn)特征值、時(shí)域波形等數(shù)據(jù)，方便用戶隨時(shí)調(diào)用任何時(shí)刻的測試數(shù)據(jù)以進(jìn)行圖譜分析，用來保存風(fēng)場、風(fēng)機(jī)信息，以及報(bào)警歷史、狀態(tài)數(shù)據(jù)等。