处)、齿轮箱体(靠近平行轮处)、发电机输入端轴承、发电机输出端轴承。所有的振动信号由振动数据采集装置8采集。铁谱仪9安装在齿轮箱润滑油进油管15和回油管16中间的旁路油管处。
[0021]另外，分析数据所需要的风速、风电机组的转速、各轴承的温度、齿轮箱油的温度等参数由风电场SCADA系统10引出。所有的数据经过交换机11、服务器12，至数据处理模块13，数据处理模块对各参数进行时域分析、频域分析法、时频分析、铁谱分析。将各参数值、分析图通过专用网络传输至远程诊断中心，远程诊断中心利用人工神经网络等智能算法或专家会诊，分析风电机组的健康状况、预测机组状态趋势、并给出相应的指导措施。
[0022]系统数据采集的流程如图2所示。从主轴前端轴承、后端轴承、齿轮箱体(靠近行星轮处、靠近中间轴处、输出轴处)、发电机前端轴承、发电机后端轴承处安装的加速度传感器，利用振动数据采集装置，分别采集振动加速度值；从齿轮箱油旁路油管处，利用铁谱仪，采集铁谱信号；从风电场SCADA系统引过来风速、转速、传动链各轴承及齿轮箱油温度值。各信号通过交换机，送至服务器；同时送至远程诊断中心。
[0023]振动数据采集装置采集来自主轴、齿轮箱、发电机等的振动加速度信号；铁谱仪采集分析来自齿轮箱油的铁谱信号；在线状态监测系统另外需要的风速、转速、温度信号取自风电场SCADA系统。
[0024]系统的主要功能主要包括风电机组振动图谱分析、齿轮箱润滑油铁谱分析、预测机组状态趋势、故障诊断、报警统计、远程诊断、远程专家会诊等。其中，数据分析包括趋势分析、冲击分析、轴心轨迹等；图谱包括波形图、频谱图、轴心轨迹图、全息图、铁谱图等。
[0025]系统的技术方案原理如图3所示。利用数据采集装置，采集风电机组I到N的振动、铁谱信号；利用数据处理装置(即服务器和数据处理模块)，结合风电场SCADA系统的风速、转速、温度信号，对每台风电机组的信号分别进行处理；根据振动波形、频谱、时频特性图，分析是否故障、故障程度、故障类型等，根据铁谱图，分析是否有机械磨损、对照相应的温度信号，对风电机组进行状态评估；利用远程诊断中心，对风电机组进行远程诊断，必要时进行专家会诊。
【主权项】
1.一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，其特征在于:包括振动数据采集装置，振动数据采集装置的振动加速度传感器分别安装在主轴前端轴承、后端轴承、齿轮箱体、发电机前端轴承、发电机后端轴承处，分别采集振动加速度值；在齿轮箱油旁路油管处，安装有铁谱仪，采集齿轮箱油的铁谱信号；SCADA系统信号线，从风电场SCADA系统引过来风速、转速、传动链各轴承及齿轮箱油温度值；振动数据采集装置、铁谱仪、风电场SCADA系统均与交换机连接，将采集得到的信号送入交换机；交换机与服务器连接；服务器连接数据处理模块；服务器连接远程诊断中心。2.根据权利要求1所述的基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统，其特征在于:所述的齿轮箱体的振动加速度传感器分别安装在靠近行星轮处、靠近中间轴处及输出轴处。3.利用权利要求1或2所述的系统对风电机组进行在线状态监测与健康评估的方法，其特征在于:包括以下步骤:步骤1):数据采集:从主轴前端轴承、后端轴承、齿轮箱体、发电机前端轴承、发电机后端轴承处安装的振动加速度传感器，利用振动数据采集装置，分别采集振动加速度值；从齿轮箱油旁路油管处，利用铁谱仪，采集齿轮油的铁谱信号；从风电场SCADA系统引过来风速、转速、传动链各轴承及齿轮箱油温度值；步骤2)数据传递:将步骤1)中采集的各数据信号值通过交换机，送至数据处理服务器的数据处理模块进行数据分析，并送至远程诊断中心进行在线状态监测与健康评估。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的在线状态监测与健康评估包括风电机组振动图谱分析、齿轮箱润滑油铁谱分析、预测机组状态趋势、故障诊断、报警统计、远程诊断、远程专家会诊。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的数据分析包括趋势分析、冲击分析、轴心轨迹。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:风电机组振动图谱包括波形图、频谱图、轴心轨迹图和全息图。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:在线状态监测与健康评估是指利用数据处理装置，结合风电场SCADA系统的风速、转速、温度信号，对每台风电机组的信号分别进行处理；根据振动波形、频谱、时频特性图，分析是否故障、故障程度、故障类型等；根据铁谱图，分析是否有机械磨损、对照相应的温度信号，对风电机组进行状态评估；利用远程诊断中心，对风电机组进行远程诊断，必要时进行专家会诊。
【专利摘要】一种基于振动和油液的风电机组在线状态监测与健康评估系统及方法，包括振动加速度传感器、振动数据采集装置、铁谱仪、数据分析、数据处理、健康评估、远程诊断中心。振动数据采集装置采集各部位的振动信号，铁谱仪采集分析齿轮箱油的铁谱值；数据分析装置对振动信号、铁谱进行时域分析、频域分析和时频分析；结合风电场SCADA系统，数据处理模块对风速、转速和温度信号及数据分析结果进行处理；根据数据处理结果，健康评估模块对风电机组的状态进行评估，判断是否故障、故障类型、故障程度等；各信号及分析处理结果送至远程诊断中心，对风电机组进行远程监视、集中控制、远程诊断，必要时进行专家会诊。
【IPC分类】G01M13/02, G01N15/00, G01M13/04, G01D21/02
【公开号】CN104977047
【申请号】CN201510433298
【发明人】任岩, 毕亚雄, 王德宽, 王敦春, 吴启仁, 龚传利, 孙袁
【申请人】中国长江三峡集团公司, 华北水利水电大学, 中国水利水电科学研究院
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月22日