风电机组是在田间地头、戈壁荒漠、高山大海上整日不停旋转、不停发电的设备,其实呢, 风电机组也有类似于人的眼睛鼻子的五官,它也可以感知环境,“眼观六路”、“耳听八方”。
近年来,中国海装认真贯彻党中央、国务院关于推动新一代信息技术与制造业深度融合,打造数字经济新优势等决策部署和国资委加快推进国有企业数字化转型工作的相关要求,大力推进企业在数字化智能化升级中踏浪前行,成功以中国海装大数据平台、风资源平台及风电运维平台为数据基础,将风机机理、运行数据、人工智能算法与风场运维知识进行深度融合,研发了一套以风电装备故障预测性维护和智能排程调度为核心的风电机组诊断预警微服务平台,实现了数字化装备升级和智慧运维服务的智能制造新模式,成为中国高端装备制造业“降本增效”、深化大数据服务型制造新模式应用改革的范本,该项目入选工信部制造业与互联网融合发展试点示范项目。
以上这一切的基础,必须先有原始的数据输入,否则“大数据”也就无从谈起了。为了有效捕捉这些最原始的数据,中国海装研发人员为风电机组装上了”千里眼“、”顺风耳“。
“千里眼”——激光雷达
在风电机组的机舱顶部,安装有激光测风雷达,它就像风电机组的眼睛,能对风力发电机组前端风况进行实时监测,由于风轮前端的风速、风向数据未被叶片旋转所影响,因而大大提升了机组所测风速风向数据的准确性,为实现智能控制提供深度感知能力。根据激光雷达前馈测风得到的机组入流信息,机组可提前做出前瞻性的控制策略,有效规避极端来流对机组稳定运行的影响,提高机组发电能力。
神经末梢——传感器
塔筒智能感知系统
风电塔筒就是风力发电的塔杆,在风力发电机组中主要起支撑作用,同时吸收机组震动。塔筒高度不一,目前中国海装最高的风电塔筒已高达160米,这样高度的一个物体,它的运行状态将很大程度影响风电机组的发电状态,有时甚至对机组的运行安全产生严重影响,因此对塔筒的监测必不可少。在风电机组塔筒内,装有很多传感器,比如应力传感器、震动传感器等,它们就像人体的感觉神经末梢,能够感知塔筒内壁和外表面位移、形变、震动等,机舱中还安装了定向型双天线GNSS接收机,结合北斗系统,通过定位机组的绝对位置,增加对塔筒的感知能力。
叶片应变监测系统
风电机组的叶片是一个复合材料制成的薄壳结构,一般由根部、外壳和加强筋或梁三部分组成,复合材料在整个风电叶片中的重量一般占到90%以上。风电机组的叶片是风力发电机组的关键部件之一,其设计、材料和工艺决定风力发电机组的风能吸收效率。叶片应变监测系统是通过在叶片多个位置安装应变片,实时了解风机叶片的受力情况、工作状态,可有效提高风力发电机组的运行可靠性。
传动链状态监测系统
风电机组的传动链,它是风电机组最核心的组成部分之一,风电机组传动链监测诊断系统,主要对风力发电机组的主轴及轴承、齿轮箱、发电机和联轴器等关键部件的振动和温度情况进行高精度数据采集,并依据采集到的振动信号和温度信息判断设备的健康状态。
神经中枢—
数据IBOX采集系统
通过雷达、各类型的传感器,产生大量的最原始数据,这些数据又是怎样收集、存储、传输呢?
中国海装造风电机组控制系统配置有能够高密度存储风机本地数据的存储设备——I-BOX,该设备安装位于塔基控制柜中。I-BOX可存储高密度数据(毫秒级),可对特定选取的数据进行数据/图形回放展示;可以对选取的数据下载、存储、转移;可以对选取的数据进行图形实时展示(示波器类型)。I-BOX还可以接入网络系统中,实现数据的远程传输。