风电变速箱润滑油在线监测系统简介

风电齿轮箱润滑油在线监测系统

资料显示，欧美风电行业20 年来总投资的65%~90%都消耗在运行维护上，而非计划停机又占据了其中的75%。国际工程保险协会支付给丹麦风电业的理赔费用中的40%是由于机械故障，主要是齿轮箱与轴承的故障。

根据对国内外装备制造业各类机电设备所发生故障原因的分析统计，机械设备运动部件的80%早期失效是由于润滑故障导致异常磨损所引起的。其中滚动轴承中大约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致；齿轮箱中大约50%的故障与润滑不良和异常磨损有关。另外机械设备运动部件摩擦消耗的能源占设备总能源消耗的1/3-2/3。

由于风力发电机因其设备昂贵，工作环境恶劣、地点偏远，设备的高度较高，维修保养工作十分不便，当发生润滑故障，风电场必需支付设备调配费用、能源生产损失、每千瓦时猛增的费用、更换部件时的延误费用。因此，建立基于实时在线状态监测的主动维护体系，对于确保风机可靠稳定的长周期运转，避免被动维修有着非常积极的作用。

风电齿轮箱润滑油在线监测系统现场监控层系统架主要包括4个模块：油液采样模块、传感器模块、采集控制与传输模块、终端分析模块。油液采样模块主要涉及油样自动定时采集；传感器模块主要涉及到传感量的选择、指标区间、输出模式；采集控制与传输模块主要涉及信号的稳定性和异构信号的传输技术；终端分析主要涉及数据融合，阈值判断，用户界面和其他输出方式。具体方案描述如下：

1、采用监测系统所属的数字齿轮泵从系统润滑油泵的进路，通过三通接头获得油样，该油样的取样量由监测系统的程序控制；

2、实时取样的油流经一个级联传感器流道，分别通过铁谱、颗粒、粘度、

水分等传感器；

3、以高集成SOC处理器ARM Cortex-M4及DSP双内核的STM32F407VCT6为

主控系统，实现磨粒显微图像、电压、电流信号的接受和采集，并通过TCP/IP无线协议将异构信号同步传输至风机中控室数据中心； 4、液晶显示屏给出用户界面信息，包括颗粒污染量、粘度变化曲线、水分

超标报警、磨损量曲线，以及实时磨粒图像。其中实时数据可同时输入DS证据模型，给出故障或者异常的发生源，而磨粒图像则存储或者通过以太网输送至专家诊断终端。

油液采样模块

油液采样动力采用数字泵，转速和流量由程序控制，齿轮材料为PEEK，耐磨性好，且不产生附加磨粒。数字泵的启停由程序控制，可实现定时自动采集或者连续采集，采用微流量技术（最大流量为30ml/min），不会对系统润滑油泵的进油产生影响。

采样点设置于系统供油泵的入口处，且高于取样点，通过三通阀进行取样，这样保证所采样分析的油液为没有经过过滤的新鲜油液，具有实时性和代表性。

油路采用紫铜管，密封接头，油流方向为重力相反方向，保证不会存油和二次污染，同时分析后的油液送回增速器箱体内部，故此在线系统不消耗润滑油，并且不会由于低温而导致油液凝固堵死。

采样部件的选型及主要参数见表1，油液采样动力采用数字泵如图1所示，采样试验如图2所示。

表1 采样部件选型参数表

部件 型号 性能参数 流量：20-1000ml/min；电压：DC24v；控制：数字泵 MG204XK/DC24W1 DC0-5v；功率：70W 通径：Φ6 紫铜管 T2

图 风电润滑油油在线监测系统

◆低功耗、无风扇、全屏蔽、高可靠性； ◆系统功耗：100W；

◆宽运行温度，在–40℃～+85℃内正常工作； ◆电源：AC 220V ；

◆采用工业级PowerPC 嵌入式处理器，主频667MHz； ◆采用嵌入式LINUX实时操作系统；