不管现状如何,状态监测系统 (Condition Monitor System, 简称 CMS) 必然是未来大型风电机组的标准配置,尤其海上机组,是必须配置的。
一套风电机组的 CMS 该包含那些部分?有哪些功能?咱们先按照当今成熟的产品,把这个问题说清楚。
CMS 的应用价值在于,在设备发生故障的早期就检测到异常,从而能够尽早地处理。这样即消除了潜在的风险,避免了更大的损失;同时,由于是早期处理,不需要大费周章地更换部件,也节约了处理时间和成本,避免长时间停机。
越早发现异常,越准确就越能够减少损失,节约成本。
为了达到这样的目的,一套标准的 CMS 通常包括如下几个部分:
我们从下往上说:
Data Acquisition 数据采集
数据采集的过程就是应用传感器把物理运动过程转化成电信号,再进一步把电信号数字化的过程。
数据采集环节,传感器的选择很重要。一个层面是要稳定可靠,经过验证的;另一层面是每个测点位置,对传感器的精度,带宽和灵敏度等都有不同的要求,在哪个部件的哪个位置该选择什么样的传感器,这是一个很专业的问题。
Data Processing 数据处理
数据处理分两个大的步骤:第一个是去噪,也就是应用合适的数字滤波方法把信号中的噪声去掉;第二个是,把去噪后的信号进一步处理,计算得到若干个状态指标。
Detection 检测
这一步的主要任务是根据数据处理得到的状态指标判断,部件在当前是「正常」的还是「不正常」的。
Diagnosis 诊断
一旦根据状态指标检测到了结果,就要进一步「诊断」,这个异常的位置和严重程度。
Prognosis 预警
看上图,所谓预警就是说,根据当前的发展趋势,如果不采取措施,再过多久这个部件会发生损坏。
Recommendation 建议和指导
根据上述步骤,发现了异常,知道了位置和严重程度,也知道了它对未来的影响。在这一步就是根据这些信息,给出下一步的运维建议,也就是下一步该怎么办。
需要特别说明的是,
上述几个步骤,并不是每一步都是软件自动完成的。尤其是在诊断这个环节,通常需要有经验的工程师介入,诊断才能够准确。
目前的大多数成型的产品,有一个被人们忽视的弱点,那就是上述几个组成部分都是在场级的工作站上实现的。
但是,要从 CMS 里面得到有用的信息,现在仍然需要有经验的工程师利用分析工具进行分析才可以。而在场级并不是总能有这样的工程师存在。
另外,散落在场里的这些系统也很难为制定运维计划的人提供有效的支撑。
所以,未来国内 CMS 的发展方向一定是弱化场级功能,系统的数据开放性会越来越好。而分析、诊断、预警和运维辅助决策应该会向「远程化」和「云端化」发展。