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大型风力发电机在线检测装置|风力发电技术及应用实训装置

大型风力发电机在线检测装置|风力发电技术及应用实训装置
大型风力发电机在线检测装置|风力发电技术及应用实训装置

大型风力发电机在线检测装置|风力发电技术及应用实训装置
风力发电机组控制与检测研究平台依托上海市重点学科“电力电子与电力传动"建设,主要包括7.5kW风力发电机电气控制系统实验平台、10KW双馈发电机模拟实验台,永磁同步电机并网实验系统、风力发电机液压系统实验站、大型风力发电机在线检测装置以及BLADED风力发电机组设计软件等,可以完成永磁、双馈风电机组的并网控制实验、风电机组的变桨、偏航实验,

产品型号:BPTEP-WINSKF

联系方式

021-62985523/62981816

产品介绍

大型风力发电机在线检测装置|风力发电技术及应用实训装置

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

 

风力发电机组控制与检测研究平台依托上海市重点学科“电力电子与电力传动”建设,主要包括7.5kW风力发电机电气控制系统实验平台、10KW双馈发电机模拟实验台,永磁同步电机并网实验系统、风力发电机液压系统实验站、大型风力发电机在线检测装置以及BLADED风力发电机组设计软件等,可以完成永磁、双馈风电机组的并网控制实验、风电机组的变桨、偏航实验,风电机组的振动模拟与检测、风电机组的设计与仿真实验,开展大型风电机组的并网控制、振动监测、可靠性分析、系统建模等方面的研究工作。

大型风力发电机在线检测装置|风力发电技术及应用实训装置目前的主要研究内容:

1.风电机组的并网及控制:通过变桨与变流系统的控制,通过合理的优化控制,降低风电机组的谐波和闪变,提高风电的电能质量,提高风电机组对电网波动的适应性;针对电网电压波动、不平衡及低电压穿越等问题,研究对风电机组的主控及变流器进行相应的适应性改造方案,控制策略及控制装置。

在中、短期功率预测的基础上,结合电网的调度命令,研究风电场的能量管理和功率调度方法。分别研究针对单台机组有功、无功功率调度的风电机组主控、变桨系统、变流器控制策略,以及风电场功率调度中的补偿电容器、SVG、SVC、有载调压变压器等电压、无功调节手段的控制方法及调度预案。

2.风电机组故障检测与在线监测:过对风电机组的运行特征及电气部件、机械部分、控制部分关键状态检测数据,建立风机系统动静态故障模型集,结合风电机组振动检测及在线监测系统,建立风机系统故障演化机理及安全防御策略模型,解决风电设备故障间歇性运行问题。

3.风电机组整机及大部件运行性分析:研究风电机组全寿命过程质量评估体系、方法及标准,结合传统大型机电设备运行寿命及其零部件性能失效规律的分析、研究方法,对陆地及海上风电机组整机及各部件的运行可靠性进行分析建模,提出大型风电机组整机及关键零部件故障分布规律及其寿命预测方法。

4.风电场布局优化与功率预测方法:采用粒子群等优化算法,结合WAsP、WindFarmer等风电场设计仿真软件,研究风电场布局的优化设计方法;通过对多种方案的技术经济比较,确定风电场风电机组的布置方案,使风电场获得较好的发电量。

结合风电场风电机组的优化布局、风机运行的历史记录及气象资料,研究陆地及海上风电场中、短期风电功率预测方法,为风电场能量管理与功率调度提供依据。

5.齿轮箱振动测试系统:通过COMMTEST状态监测系统对齿轮箱故障进行振动信号采集,应用相关算法对采集的振动信号进行分析、诊断,得出齿轮箱故障诊断结果;系统具备在不破化齿轮箱零部件的前提下提供齿裂、轴不平衡,轴不对中、轴向窜动等故障,并且可以在正常与故障状态之间快捷灵活切换,研究方法可用于风力发电机齿轮箱系统的故障分析。

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

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:

 

产品型号

产品说明

数量

 

智能监测单元 iMU

 

NMMA 1109

MasCon16W, 16个模拟通道,2个数字通道,支持以太网、RS232、RS485和GPRS通讯,不锈钢外壳,IP65等级认证

1

 

分析软件ProCon

 

NMSW 1701-1

用于MasCon16W的分析软件,网络版,无限制用户

1

 

传感器和电缆等附件

 

CMPT 2310W-5

风力发电机专用普通加速度传感器,100mV/g,2芯,侧端出线,带有1/4''和M6双头螺栓和安装胶水,带有5米长编织不锈钢屏蔽电缆

2

CMPT 2310W-10

风力发电机专用普通加速度传感器,100mV/g,2芯,侧端出线,带有1/4''和M6双头螺栓和安装胶水,带有10米长编织不锈钢屏蔽电缆

4

CMPT 2323W-10

风力发电机专用低频加速度传感器,250mV/g,2芯,侧端出线,带有1/4''和M6双头螺栓和安装胶水,带有10米长编织不锈钢屏蔽电缆

1

CMPT 2323W-15

风力发电机专用低频加速度传感器,250mV/g,2芯,侧端出线,带有1/4''和M6双头螺栓和安装胶水,带有15米长编织不锈钢屏蔽电缆

1

 

转速计,18mm感应传感器,10米长延伸电缆

1

 

工程服务

 

ISC2006OS-1

项目管理和系统图的绘制

1

ISC2006OS-2

以太网网络解决方案(客户自己提供)

1

ISC2006OS-3

安装材料(客户自己提供)

1

ISC2006OS-4

安装费用(客户自己提供)

1

ISC2006OS-5

现场安装指导

1

ISC2006OS-6

现场调试和启机测试

1

ISC2006OS-7

系统设置(初始数据库,初始报警值的设置等)

1

 

培训和服务

 

ISC2006OS-8

状态监测培训,软硬件操作,技术转让服务,共2天

1

组件一MasCon16W (唐智振动传感器)

MasCon16W是*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/sor 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zui合适的谐波分量以zui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*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 (不带电缆)

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

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

 

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