總覽
風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BLADEcontrol是由魏德米勒所研發(fā)，已經(jīng)在各型風(fēng)機(jī)上成功應(yīng)用了3000余套。
隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模和技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，風(fēng)機(jī)葉片的尺寸也不斷上升。葉片長(zhǎng)度的增加，在增大風(fēng)能捕獲效率的同時(shí)，也增大了葉片斷裂損壞的概率。通常葉片發(fā)生斷裂的主要原因包括生產(chǎn)過(guò)程中工藝控制不良，葉片根部局部區(qū)域樹(shù)脂固化不完全導(dǎo)致的強(qiáng)度、剛度降低，風(fēng)速超限，風(fēng)電機(jī)組失速，電氣故障以及雷擊等。隨著運(yùn)行年限的增加，目前對(duì)于風(fēng)機(jī)葉片狀態(tài)的監(jiān)測(cè)的不足,導(dǎo)致葉片的運(yùn)維水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后,使得葉片失效無(wú)法預(yù)測(cè)，在生產(chǎn)中無(wú)法發(fā)揮其正常效能，而造成發(fā)電量和安全的損失。
無(wú)論從安全角度，還是經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，如何監(jiān)測(cè)葉片的運(yùn)行狀態(tài)的研究具有極其重要的意義。
風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BLADEcontrol平臺(tái)在生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)中的位置如下圖所示，覆蓋了Level0、Level1、Level2層級(jí)。
風(fēng)機(jī)葉片的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BLADEcontrol平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于風(fēng)機(jī)葉片的振動(dòng)傳感、狀態(tài)評(píng)估、故障診斷、狀態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè)、維護(hù)管理等功能。如下圖所示。
系統(tǒng)架構(gòu)
風(fēng)機(jī)葉片狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BLADEcontrol平臺(tái)的架構(gòu)如圖所示。其中硬件主要包括高精度加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集測(cè)量單元，機(jī)艙內(nèi)的無(wú)線接入點(diǎn)和數(shù)據(jù)評(píng)估服務(wù)器等。軟件主要包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)與健康管理系統(tǒng)以及葉片狀態(tài)異常的報(bào)警系統(tǒng)。
功能
葉片狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)高精度的加速度傳感器進(jìn)行葉片擺振和揮舞方向的振動(dòng)信號(hào)采集，再通過(guò)人工智能特定的算法和數(shù)據(jù)模型確定該葉片的固有頻率模型。葉片振動(dòng)模型建立后，葉片的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、計(jì)算、分析，對(duì)于葉片發(fā)生的異常狀態(tài)給出警告或報(bào)警信號(hào)。
通過(guò)該葉片狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片的外部損傷、雷擊損傷、內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷、動(dòng)態(tài)不平衡等葉片本身出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)可以精確檢測(cè)到葉片在冬季的覆冰情況，做到精準(zhǔn)啟停機(jī)，增加生產(chǎn)效益，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。
特點(diǎn)
風(fēng)機(jī)葉片狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BLADEcontrol的突出特點(diǎn)如下：
>> 異常狀況的檢測(cè): 基于每臺(tái)設(shè)備日常運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)積累，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片的異常狀況。
>> 異常狀況的定位: 異常狀況發(fā)現(xiàn)后，可以快速定位故障點(diǎn)和故障原因，減少故障排查時(shí)間，縮小排查范圍。
>> 可預(yù)測(cè)的維護(hù): 故障可以提前預(yù)測(cè)，所以計(jì)劃外的停機(jī)可以被避免，大幅提升風(fēng)機(jī)設(shè)備的可使用性。
>> 可預(yù)測(cè)的質(zhì)量管控: 持續(xù)地監(jiān)控風(fēng)機(jī)葉片的質(zhì)量及其質(zhì)量偏差趨勢(shì)，避免大量的產(chǎn)品測(cè)試工作同時(shí)減少原物料的浪費(fèi)，便于預(yù)測(cè)葉片的庫(kù)存管理。
>> 能源分析: 持續(xù)地對(duì)于風(fēng)機(jī)的發(fā)電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，給出優(yōu)化建議，通過(guò)減少負(fù)載波動(dòng)、避免負(fù)載不平衡來(lái)降低成本，同時(shí)，可預(yù)測(cè)性維護(hù)可大幅提升風(fēng)機(jī)及葉片的預(yù)期壽命，進(jìn)而進(jìn)一步降低度電成本。
可視化
軟件一級(jí)界面使用圖例清晰簡(jiǎn)便表示各傳感器在葉片上的安裝位置和方向，當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，清晰方便的可以看到產(chǎn)生故障的葉片和報(bào)警信息，便于查看和分析；
葉片狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析軟件，擁有友好的人機(jī)交互平臺(tái)界面、強(qiáng)大的分析診斷能力和專家功能，安裝于風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。主要包括監(jiān)測(cè)模塊、風(fēng)機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。后臺(tái)數(shù)據(jù)管理模塊需不間斷地接收和保存各機(jī)組各測(cè)點(diǎn)的狀態(tài)信號(hào)（振動(dòng)數(shù)據(jù)、機(jī)組工況數(shù)據(jù)等）、統(tǒng)計(jì)量等信息，包括所有振動(dòng)測(cè)點(diǎn)特征值、時(shí)域波形等數(shù)據(jù)，方便用戶隨時(shí)調(diào)用任何時(shí)刻的測(cè)試數(shù)據(jù)以進(jìn)行圖譜分析，用來(lái)保存風(fēng)場(chǎng)、風(fēng)機(jī)信息，以及報(bào)警歷史、狀態(tài)數(shù)據(jù)等。
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