基于多元统计分析的风电机组机械状态在线监测与诊断系统

☆项目详细内容

本项目旨在研究基于工业互联网+环境下融合信号采集、在线监测以及状态预警和故障分析于一体的风电机组在线振动监测与远程预警诊断系统，采用多元统计分析方法对混合信号分离和分析处理以及对多维信号中提取有用的独特统计信息实现对风电机组传动链的状态监测与故障诊断。在线监测风电机组主轴轴承、齿轮箱、发电机等关键部件的振动，分析这些部件的运行状态，并且根据运行趋势，预测部件可能会出现的故障，起到预防、预报早期故障，避免因失效而引起的机组事故的发生，对现场设备进行科学管理，缩短非计划停机时间，提高风电机组的可利用率，减少维护和保养的周期及财务成本。采用基于工业互联网的远程预警诊断中心模式，一方面可以通过远程预警诊断中心集中对大规模风电机组设备的数据进行分析诊断，另一方面可充分利用有限的专家人力资源集中多种专业分析工具对风电机组运行中易发和典型的故障进行深度挖掘分析。

☆主要技术创新

该成果于2012 年7 月通过中电联科技成果鉴定，取得4 项国家实用新型专利授权和6项发明（实质审查），主要有以下三个技术创新点：

1、将多元统计分析方法应用于风电机组机械状态在线监测与诊断系统中，可以应用于一维信号的多变量特征分析，也可以用于多维信号的特征分析和信号处理，具有强大的数处理和信息挖掘的能力，作为风电机组设备故障与征兆之间的诊断推理方法，大大提高了机械状态在线监测与诊断系统的实效性和功能性。采用多元统计分析方法对混合信号分离和分析处理以及对多维信号中信号提取和辨识实现了对风电机组传动链的状态监测与故障诊断。

2、开发了一整套完整的包括软件系统和硬件系统的风电机组机械状态在线监测与诊断系统，是集合信号采集、在线监测以及信号故障分析于一体的多功能在线监测诊断分析系统，系统与其他同类产品相比，所开发的数据采集监测站采样频率宽泛，适应性强。输入阻抗高，抗干扰能力强。

3、采用基于工业互联网的远程预警诊断中心模式，该模式一方面可以通过远程预警诊断中心集中对大规模风电机组设备的数据进行分析诊断，另一方面可充分利用有限的专家人力资源集中多种专业分析工具对风电机组运行中易发和典型的故障进行深度挖掘分析。

通过本系统架构的实现，可有效的在风电设备生产厂家、风电运营商和风电设备故障诊断专家之间建立起实时有效的沟通桥梁，帮助风电设备制造商改进设备生产质量，风电运营商更加高效的运营和维护风场设备提供有效的技术支持平台。

☆项目应用情况

成果于2013 年通过欧盟CE 产品认证，目前已应用到集团内外15 个风电场近450 套不同风电机组机型上，效果良好。在洱源凤羽风电公司的4.875 万千瓦风电场，通过加装该系统，节约年运维费用72 万元以上，经济效益良好。随着越来越多在役风电机组陆续出质保期，机组故障出现的频次和概率提高，推广使用本系统实现风电机组机械部件的全面预知维护可节约可观的运维成本。成果为风电场投资商和整机制造商提供了一个崭新的风电机组在线监测、诊断和安全运行管理平台，可有效的在风电设备生产厂家、风电运营商和风电设备故障诊断专家之间建立起实时有效的沟通桥梁，帮助风电设备制造商改进设备生产质量，风电运营商更加高效的运营和维护风场设备提供有效的技术支持平台。

☆企业效益情况

目前与华创风能、上海电气风电、明阳风电等多家整机制造商配套合作，特别与华创风能签订了长协采购合同，通过高技术高附加值的产品实现良好的企业经济效益。同时借助该系统平台为风电在役机组提供设备健康状态分析诊断服务，及时给出设备运行状态报告，提供合理维修建议，对现场设备进行科学管理，缩短了非计划停机时间，提高了风电机组的可利用率，为风电业主尽可能的减少了维护和保养的周期及财务成本，通过提供增值的技术服务实现良好的企业经济效益。