BPTEP-WINSKF 大型风力发电机在线检测装置

产品性能指标：可完成国产化1.25MW及2MW风力机控制系统的运行过程模拟及在线运行状态检测。

    系统示意图：如下图

  系统示意图

1  硬件结构和机械结构

安装在模拟机舱上同模拟风能的电动机直接连接。其在线测量的传感器均安装在模拟机舱内。

机组参数包括

ü   转速参数：

发电机转速、齿轮箱转速、电动机带动轮毂转速

ü   温度参数

       发电机温度、齿轮箱温度、齿轮箱油压、齿轮箱液位等

ü   振动与噪声参数

2 相关技术参数

工作环境条件：

环境温度：-10℃－40℃

相对湿度：5%－95%

交流电源电压：220V±10%，50Hz±1%

机组参数：发电机转速、齿轮箱转速、电动机带动轮毂转速、发电机温度、齿轮箱温度

3  所具备的实验功能

引入发电机在线检测具备了与风力发电测量技术相关的实验

ü   风能与轮毂转速对比实验

ü   轮毂、齿箱及发电机转速对比及效率实验

可供选择的系统配置情况：

系统配置：

组件一：MasCon16W （唐智振动传感器）

MasCon16W是一流状态监测系统中非常关键的一员。是SKF专门为风力发电机开发的一套智能监测单元，是一个IP65等级认证测量单元，适用于恶劣的工业环境并且符合CE要求。

MasCon16W配有16个模拟信号输入，该动态信号可以通过设置用于多种传感器，例如：加速度、速度和位移或者其它易采用的参数。通过变光开关设置，每个输入可以设置为ICP（加速度传感器），4-20mA ±15V 或者±25V。除了模拟通道之外，可以使用2个数字通道来测量转速、触发或者数字状态来指示何时进行测量。

Mascon系统的主要特点

·         电气防护，绝缘，符合所有相关的CE标准

·         MasCon16W独特的内置硬件自动诊断系统能持续检查所有传感器，电缆接线和电子的故障，信号中断，短路或电源故障。任何故障都能触发警报，如果系统电源出故障，在恢复电源时，整个系统会自动重启

·         4通道同步测量高达10 kHz 的频率。单通道测量高达40 kHz的频率

·         传送至基于PC的ProCon设备诊断软件的数据能迅速通过有线或无线的以太网TCP/IP进行处理

·         鉴于我们振动专家提供的后备支持工作，所有的信息能通过调制解调器或电子邮件进行传送。我们全天候接收来自世界各地的数据

·         良好的低转速测量特性

每个MasCon 16W单元适用于

·         振动，温度，压力等16个测量模拟通道，每模块4通道。

·         2个通道数字输入，脉冲信号，速度及开关量等。  

 其它重要特点：

·         适用于任何类型的传感器，信号和测量配置。

·         每个通道能输出多个测量参数。

·         每个测点分别设置警告和报警状态。

·         可使用设备转速和/或负载控制警告和报警。报警信号，尤其是风力发电机故障类型，如不平衡，齿轮损坏等。                                                                                                                                             

注：关于MasCon16W硬件的详细资料，请参考定货附件。

组件二：分析软件ProCon

ProCon 监测系统的功能和特点：

ProCon软件是一套专家向导的机器分析软件，能够实现智能化的机器状态诊断，对机器和过程的正确评估提供没有专家时的专家意见。成功的机器状态监测必须基于为数据管理和分析提供功能强大、用户友好的机器故障诊断软件。

使用专家向导可以非常容易在ProCon软件中创建新的机器，同时能够自动生成频段报警，分辨率，缺陷频率和机器诊断设置等数据。

ProCon软件既可用于在线测量单元，又可用于便携式的三向测量单元，即同时兼容离线监测系统的运行，如 PerCon 4 和 Microlog数据采集器。

监测特点：

树状结构 – 用鼠标点击想要的测点，会自动显示过期测点和报警指示。

系统概观 – 显示所有前端监测装置、传感器和测点的状态，如前端监测装置的通讯状态。

连续跟踪 – 自动跟踪某个特定参数随时间、机器转速或任何其它模拟数据（如功率MW, 油温等）的变化趋势。可以设置报警触发值和根据机器负载和转速进行自动调节报警设置。同时也显示各种实时数据动态。

过程概观 – 图示所有相关机器结构，包括各个测点的实时数据，如振动水平，过程传感器数据等数据的图形化显示。

机器照片 – 黄色和红色测点指示灯标明机器的警告和报警状态。每台机器的报警水平可以自动和手动设置，智能化机器诊断功能自动激活。

信号处理：

测量数据的处理过程在前端监测系统内完成，处理过程如下：

快速傅立叶变换FFT  – 在特定的频率范围内显示信号的频率和相位谱图。利用多个软件提供的帮助功能，可对具体的机器故障作进一步的深入分析，如观导流管内紊流导致的振动、不平衡和对中问题。显示实时振动频谱图。 

直流信号DC – 用于评估电涡流探头的直流信号(如由于温度变化引起的静态移动)，用单位 [mm]表示 或 测量转换器的电压信号(如有用功/无用功) ，用单位[MW / MVAR]表示。

离散频率 – 对于每一个通道, 振动水平可以在四个分开的频率范围内监测，用户可自由选择。这些频率范围可以是机器运转速度，负载或任何其它模拟数据（MW，水位等）的函数。对于每一个频率，其带宽和谐波数量也是可选的。

总值Overall – 用于评估在用户选择的频率范围内的振动总值（有效值RMS，峰值 或峰峰值）。 不管是使用非接触式传感器还是速度传感器或加速度传感器，总值都可以用位移[mm or mils], 速度 [mm/s or ips] 或加速度 [m/s² or g’s]来描述。

对于每个信号处理过程都可以单独设置报警值水平和跳车值水平。对于直流信号，也可以设置信号偏小时的报警值水平和跳车值水平。

数据分析：

缺陷频率 –每个机器部件和不同部件之间的相互作用在系统内有了定义。基于这些信息，所有机器的缺陷频率都能自动计算出来，并在用户看到的频谱图上显示出来。

数字峰值包络分析 DPE– DPE代表了对轴承早期故障检测的主要技术进步，这种技术优于过去所使用的所有滚动轴承故障检测技术。

有效值RMS – 自动显示每个频谱的振动有效值。

轴心轨迹图 – 利用两个互相呈垂直安装的传感器信号，根据用户定义的频率范围实时显示轴心的运动轨迹。

机器诊断 – 内置了大多数常见机器故障诊断的标准规则，如不平衡，不对中，各种轴承缺陷，齿轮缺陷和汽蚀等故障。用户可以非常容易进行的自定义故障诊断规则的设计。一旦一个测点触发了一个报警，将自动激活机器的故障诊断过程。 ProCon系统将自动执行频率分析和核对机器的故障类型。 

历史数据的比较 – 在不同时间测得的振动频谱可同时显示或单独比较，同时也能够选择特定几个测点一起显示和比较。如果选择设定一个基准频谱，那么就可自动实现与新测量数据或较早测量数据之间的比较。

谐波分析 – 在用户定义的频率范围内，可以显示各个谐波频率。系统自动计算最合适的谐波分量以最佳显示相应的谐波分量，谐波分析通常与缺陷频率分析一起使用。 

边带分析 – 在用户定义的频段内显示边带频率以得到清晰的边带频率，也通常与缺陷频率分析一起使用。

组件三: 加速度传感器（无）

该系统使用高质量加速度传感器，壳体电子绝缘和内部屏蔽。

主轴、齿轮箱、发电机和结构的机械分析可以通过在机器安装加速度传感器来完成。传感器径向方向的运动将会积压传感器中的压电晶体，由于装填的质量块的惯性力，产生临时的电荷，通过传感器集成电路转换为电压。这个信号分为DC分量和与加速度成正比的波动的AC电压信号，MasCon16W测量和分析这个信号。

SKF CMPT 2310W传感器具有全密封的不锈钢的壳体，带有用编织条带屏蔽的不锈钢电缆。它具有小尺寸的外壳、侧面输出的电缆，广泛的安装在各种恶劣的工况和狭小的空间。不锈钢和全密封的结构使得它适用于潮湿和腐蚀的环境。传感器的电缆是双层绝缘的，具有优良的抗磨损型。

传感器电缆具有卓越的信号传输性、低的电容、充分的屏蔽和可靠的机械特性。传感器和内部电缆的屏蔽/接地是与传感器的外壳完全绝缘的； 这避免了构建特殊的接地环路。它的安装基座和紧固件是完全与工业标准的加速度传感器一致的。

CMPT 2310W普通加速度传感器技术特征：

·               100mv/g 灵敏度

·               坚固的设计，不锈钢和全密封的外壳

·               配有5m、10m、15m带有用编织带屏蔽的不锈钢电缆

·               直观的接口，带色标和编码的电缆

·               标准的安装技术，使用侧面输出的电缆和内凹的安装螺纹

·               传感器的内腔与机器的接地绝缘

·               低噪声、高冲击耐受性，和过载保护的电子器件

灵敏度  ……………....………………………. 100 mV/g  ( ± 10% )

幅值范围 ...............……...….………………..  70 g

频率响应  ............…………………………… 1Hz - 10,000 Hz

重量 .........................................................…210克 (不带电缆)

壳体材质 ..............................................……304不锈钢

温度范围 ................…………….....…………-30° C to 140° C