摘要：本文通过对风电行业国家政策和技术需求两方面的分析，指出风电机组在线检测的必要性并提出通过油液监测和故障诊断提高风电设备的可靠性。其次本文阐述了中航智控研发的油液在线监测系统的框架结构，由数据采集系统、数据传输系统、数据处理系统和数据监测系统四部分组成，重点说明了油液在线监测系统的几大作用。

关键词：油液在线监测、风电机组、中航智控

一、系统必要性

1. 1 政策导向
    国家能源局近日发布的《风电厂功率预测预报管理暂行办法》提出，我国所有已并网运行的风电厂必须建立起风电预测预报体系和发电计划申报工作机制，未按要求报送风电预测预报结果的风电厂不得运行并网。尽管基于电网调度和安全的需要，风电功率预测预报系统已经建立，但目前我国大多数风电厂都忽略了由于非计划停机造成的发电功率损失，最终造成无法达到发电要求。这就起到了给风电行业"洗牌"的作用，因为电网调度机构将会把更多的上网机会安排给预报准确率高的风电厂。此外，我国在《风力发电科技发展“十二五”专项规划》研究开发类第三条“公共试验测试系统及测试技术研究”专门提出：“研究风电机组在线监测与故障诊断技术，研制大型风电机组在线综合动态测试、分析诊断和优化系统”。更表明国家已经在这方面有了明确的规划和要求，指出了风电机组在线监测的必要性。
1.2  油液监测和故障诊断提高风电设备可靠性
    面对风力发电机运行过程中出现的各种故障问题，如何有效地降低故障带来的损失，避免重大故障发生是风力发电机首先要解决的问题。据统计，由齿轮箱、发电机、叶片引起的故障是风电机组故障的主要来源，尤其是齿轮箱，它的故障发生率在逐年增高，是机组中故障发生率最高的部件。而影响齿轮箱失效的主要因素是润滑问题，因此对风电机组的油液监测和故障诊断是提高风电设备可靠性的有效手段。
    据相关数据统计分析，在风电机组的故障中，控制系统的原因为13%，齿轮箱的原因为12%，偏航系统的原因为8%，液压系统为5%，主轴承的原因比例为1%。而在影响风电机组齿轮和轴承失效的因素中：
 属于安装方面的原因占16%
 属于污染方面的原因占16%
 属于润滑方面的原因占34%
 属于材料疲劳方面的原因占34%
    除了润滑原因，其它几方面的原因在引发失效时，也会引起油液状态的变化，因此通过加强对齿轮箱、液压系统和轴承的油液状态监测和故障诊断分析，是提高风电机组的运转可靠性一种有效手段。
    由于风电机组的工作条件，其齿轮箱的润滑状态有比较显著的特点：形成油膜的条件差、齿轮的接触压力非常高、齿面间同时有滚动和滑动、润滑是断续性的。因此对风电机组来说，要保证油液的清洁，若混入灰尘等固体颗粒物，会对系统中的齿轮表面、液压泵阀、轴承等产生极大的擦伤磨损，缩短抗疲劳使用寿命。
    油液系统的故障诊断系统可使工作人员及时了解机组的润滑与磨损状态，指导机组的润滑管理与视情维护。对油液的监测可以实现两方面的功能：一方面，针对油液本身的状态进行诊断，确定其健康状态，提出油液维护管理的建议；另一方面，分析油液中液污染物状态，分析用油设备关键部件的磨损状况，实施设备的维修管理。

二、系统框架
     中航智控设计的风电机组油液在线监测系统，它一共由四部分组成：数据采集系统，数据传输系统，数据处理系统和监控系统四个部分组成。风电机组通过数据采集系统把油液相关的数据实时采集出来，采集的数据通过数据传输系统以GPRS方式实时传送到远离风电场的数据处理系统-远程监测中心，远程中心通过监控系统实时监控风机的运行状态，提出油液维护管理的建议；同时分析油液中液污染物状态，分析用油设备关键部件的磨损状况，为设备建立健康档案。
 

                      图1： 风电机组油液在线监测系统
2.1  数据采集系统
    数据采集系统是整个监测系统的数据来源，它实时在线地监测齿轮箱润滑油的状态，从润滑油中的铁磁性和非铁磁性颗粒的数量和大小以及润滑油的水分、介电常数、黏度、温度指标，直接反映齿轮箱的磨损状况和润滑油的品质。
2.2  数据传输系统
   数据传输系统采用高度可靠地移动数据无线网络将数据发送至数据处理系统。
2.3  数据处理系统
    数据处理系统是将采集到的数据进行汇总分析的场所，通过科学的数据处理算法判断齿轮箱是否需要维护，并及时给出换油建议和故障预警。数据处理系统的特点是算法科学，并能安全地存储数据，保证客户的原始数据安全。
2.4  数据监测系统
    监控系统主要的任务是把直观的数据处理的结果反馈给风电机组维护人员，告知工作人员何时应维护齿轮箱，何时更换齿轮油以及预警将要发生的故障，达到变定期维护为视情维护，大修变小修，小修为换油的目的，从而节省维护成本。
 

图2：油液在线监测系统软件界面

图3：油液故障分析界面

图4：实时监测数据库管理界面

2.5  风电机组油液在线监测系统的作用
风电机组油液在线监测系统作用主要体现在下面几个方面：
(1) 跟踪检测油品质量，判断油品自身衰变和外界污染的程度，准确制定换油期限。
(2) 制定合理的设备磨合规范。
(3) 推行设备状态监测，实行设备视情维修，降低维修费用，合理使用设备。
(4) 协助设备故障诊断和原因分析，预测预防设备故障。
(5) 提供系统失效的高级告警;
(6) 通过缩减检查成本、故障时间和库存, 降低全寿命周期的成本;
(7) 能够为将来的设计、评估和系统分析获得历史数据及知识;
(8) 减少间歇性故障和无故障发现的发生。

三、 “油液在线监测系统” HYJC-02型产品信息
3.1  系统外形和尺寸
 

      图16：产品尺寸图

1、系统机箱主开关；2、3芯电源插头；3、9芯本地数据接口；4、2芯天线接头；5、系统入油口；

6、系统出油口；7、机箱吊装把手；8、保险丝。

3.2  系统主要功能
 

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