王哲
摘要：风力发电机组是风电场的关键设备本文通过几个实例说明了对风力发电机组实施状态监测的必要性以及实际工作中的经验教训。
关键词：风力发电机组；状态监测；故障诊断；振动
中图分类号：TH165.3文献标识码：B
一、对机组实施状态监测的必要性
风力发电机组是风电场的关键设备。长期以来，风力发电机一直采用计划维修与事后维修方式。计划维修即运行2500h和5000h后的例行维护，如检查螺栓力矩，加注润滑脂等。该维修体制无法全面、及时地了解设备运行状况。事后维修则因事前准备不足，往往造成维修工作旷日持久，损失重大。
以下两个实例可以看出对机组实施状态监测的必要性：(1)一次某机组声音异常，怀疑其传动齿轮箱有故障。用便携式测振仪采集振动数据，经与其他机组比较后认为，该机齿轮箱中间级和高速级存在异常，开箱检查证实了该判断。由于发现及时，故障没有进一步发展。类似这种声音异常是机械故障的重要特征，只要留心就可及时发现。但2500h和5000h的例行维护都是在停机状态下进行，无法反映机组运行时的状况，况且时间间隔太长，即便有问题也不能及时发现。(2)某台进口风力发电机组，现场人员反映振动较大。用便携式测振仪采集振动数据，并与另一台同型机组比较后认为，该机齿轮箱、发电机可能存在机械故障。由于该齿轮箱、发电机没有备件，在检修期间该机组不得不停运，影响了发电旦量。
二、状态监测在风电上的应用
目前，大型风力发电机组的就地控制器都有运行数据采集、故障报警和通信功能。配合风电场中央监控系统，可以实现风电场机群的集中监控，甚至异地监控。但中央监控系统采集的信息量十分有限，一般只能采集功率、转速、电流、风速等参数，不能采集振动量，故障预警功能欠缺。比如，当中央监控系统报“传动比错误”时，可能齿轮箱或发电机已经严重损坏或卡死了。
由于振动信号数据量大，有些早期机组的监控通信系统采用电流环，不能实现大数据量的传输。近年来出现了使用RS-485总线的风机，通信速率较高，但风电场机组数量多时，数据传输仍较困难。要实现振动信号的分布式采集和网络化传输，应加装一套独立的分布式监测诊断系统，如深圳创为实的S8100系统。该系统的拓扑结构如图1所示。
无线现场采集站（WFAS）或现场采集站（FAS）采集风机上关键部件的振动信号，通过网络转换模块（NTM）与风电场局域网连接。振动数据被存储到现场服务器，有条件的还可以通过CDMA（远程）传输到公司总部的中心服务器。数据是经过高保真压缩的，可大大节约线路带宽。该中心服务器具有Web发布功能。授权用户只要登陆网站，就可以随时查看机组振动数据。
系统具有机组总貌图、棒图、波形频谱图、历史趋势图等多种诊断图谱，还可以实现远程专家会诊。更有特色的是，系统还自带一个“特征频率计算器”，可以通过用户输入的齿轮或轴承参数计算出特征频率，为分析诊断提供依据。
该系统避免了人工定期采集数据工作量大、采集的数据因时间跨度大而可比性差的局限性。
系统安装简便，可以不停机、不断电进行安装。该系统完全独立于已有的中央监控系统及就地电控系统，不会对日常监控产生影响。
三、状态监测工作的经验和教训
我公司是风电行业内最早开展设备状态监测的企业之一，积累了一定经验。为了积极推进设备故障诊断工作，公司起初与中国石油大学开展合作。由此我们认识到风电机组特殊的工况对设备故障诊断的要求。在后续的研发中，我们大胆利用其他行业（如火电、石化）中已广泛使用的成熟产品，并进行了一些技术创新。
此外，也有一些极为深刻的教训。
1．有急功近利的表现。以为购进设备监测仪器后立即可以开始设备状态监测，实现状态维修；认为会看谱图就可以容易地诊断出机组故障，忽视了机组本身的复杂性以及数据和经验积累的长期性。
2．企业中缺乏专门的监测机构和人员，而由一些技术人员或维修人员兼任故障诊断工作，造成监测工作时断时续、缺乏系统性和连续性，难以取得进展。经验证明开展了设备状态监测工作不等于已实现或能实现设备状态修；实行设备状态修，必须有成熟的设备监测体系和规章制度作保证。
参考文献：
深圳市创为实技术发展有限公司．S8100机泵群网络化在线状态监测和分析系统使用手册．
陈进法．概论设备状态监测与状态监测体系．