-項(xiàng)目背景 -

由于風(fēng)電機(jī)組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處，受無規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，使得風(fēng)電機(jī)組故障頻發(fā)。在如此惡劣的環(huán)境下，給人工巡檢也造成了極大的不便以及安全隱患。據(jù)資料顯示，20 年間歐美風(fēng)電行業(yè)中機(jī)組容量為 1MW 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其總投資的 65%～90%都消耗在運(yùn)行、維護(hù)上，非計(jì)劃停機(jī)又用去了其中的 75%。而中國的風(fēng)電設(shè)備的維護(hù)損耗更是驚人，甚至有一大批的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常累計(jì)工作時(shí)間都不超過 l000 小時(shí)。齒輪箱、發(fā)電機(jī)、葉片引起的故障是風(fēng)電機(jī)組故障的主要原因，其中齒輪箱的故障發(fā)生率在逐年增高，故障百分比已超過 60%，是機(jī)組中故障發(fā)生率最高的部件。

風(fēng)電企業(yè)通過增加風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的技術(shù)，能夠：

1. 有效地發(fā)現(xiàn)事故隱患并實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的系統(tǒng)維護(hù),保障機(jī)組安全運(yùn)行，降低風(fēng)機(jī)至少 80%以上的故障率，使企業(yè)避免非計(jì)劃停機(jī)和安全事故。

2. 充分利用零件的潛力，避免過度維修、減少能源損耗。以常見的 1.5MW風(fēng)機(jī)為例，齒輪箱用潤滑油約為 300kg，由于檢修麻煩，往往 2000h 以上才檢修一次，為了避免風(fēng)機(jī)損壞一般潤滑油未完全利用就被更換掉，每臺(tái)風(fēng)機(jī)潤滑油利用率至少能夠提高10%。

- 項(xiàng)目方案 -

RS485轉(zhuǎn)4G產(chǎn)品是一款設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測系統(tǒng)，此系統(tǒng)可集成振動(dòng)和溫度傳感器(可拓展32路)，采用有線供電，無線傳輸，通過對采集數(shù)據(jù)的整合、分析、建模，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測、故障診斷和預(yù)測性維護(hù)，內(nèi)置4G模塊，可將頻譜數(shù)據(jù)和振動(dòng)狀態(tài)值實(shí)時(shí)發(fā)送到云端。

1.方案框架

本系統(tǒng)架構(gòu)主要包括有線RS485傳感器、物聯(lián)卡、RS485轉(zhuǎn)4G模塊、人機(jī)界面等。利用智能有線RS485溫振復(fù)合傳感器進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)和溫度信號(hào)數(shù)據(jù)的采集，通過物聯(lián)卡與基站4G協(xié)議傳輸，把設(shè)備的振動(dòng)特征值，溫度等參數(shù)通過4G網(wǎng)傳輸送到云端服務(wù)器,最終數(shù)據(jù)都會(huì)收集在監(jiān)測系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合及管理。

2、設(shè)備硬件選擇

（1）智能RS485有線傳感器

Geniitek-VBL11是一款按照RS485標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU協(xié)議數(shù)字信號(hào)輸出、具有端計(jì)算功能和數(shù)字化輸出的3軸智能振動(dòng)溫度傾角復(fù)合數(shù)采終端。

●7*24小時(shí)無人值守；

●同一總線上最多可支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)；

●通訊距離最遠(yuǎn)1Km；

●支持串口OTA固件升級(jí)；

●支持閾值設(shè)定、報(bào)警提示；

●安裝方便，磁吸、螺栓、膠粘安裝；

●防護(hù)等級(jí)：IP67；

（2）RS485轉(zhuǎn)4G模塊

RS485轉(zhuǎn)4G模塊是公司自主研發(fā)和生產(chǎn)通訊模塊，支持移動(dòng)，聯(lián)通，電信高速接入。軟件功能完善，覆蓋絕大都數(shù)常規(guī)應(yīng)用場景，用戶只需通過簡單的設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)串口到網(wǎng)絡(luò)的雙向數(shù)據(jù)透明傳輸，并且支持自定義注冊包，心跳包功能，支持2路Socket連接，并支持透傳云接入。采用嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)的產(chǎn)品，具有高度的穩(wěn)定性。在4G網(wǎng)路下具有速率快，延時(shí)低的特點(diǎn)，適合應(yīng)用在一些傳輸大數(shù)據(jù)量，交互頻繁的場景（例如一些要求響應(yīng)速度的工業(yè)數(shù)據(jù)采集，控制領(lǐng)域）。

●5模13頻：移動(dòng)，聯(lián)通，電信4G高速接入；

●支持2個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接同時(shí)在線；

●支持TCP和UDP;

●工作模式：網(wǎng)絡(luò)透傳模式；

3、應(yīng)用場景

此方案已在空壓機(jī)，電機(jī)，振動(dòng)篩，壓縮機(jī)，水泵，變電站內(nèi)主變，開關(guān)柜，風(fēng)機(jī)等主設(shè)備和輔助設(shè)備上批量安裝和使用。

- 監(jiān)測系統(tǒng)功能 -

設(shè)備廠內(nèi)智能化故障診斷系統(tǒng)包括設(shè)備報(bào)警系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理等模塊，其中主要對設(shè)備檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行基于振動(dòng)和溫度的多維度、多角度數(shù)據(jù)分析和故障診斷，包括報(bào)警管理、振動(dòng)和溫度趨勢、基于波形數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析、頻域分析等。服務(wù)器端接收并解析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對皮帶機(jī)設(shè)備各個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如有異常發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)具有微信公眾號(hào)推送功能。該軟件分為設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)報(bào)表。

1.數(shù)據(jù)展示功能：可以查看當(dāng)前所有監(jiān)測設(shè)備及傳感器的位置及運(yùn)行情況，顯示月數(shù)據(jù)量及月報(bào)警記錄的統(tǒng)計(jì)，滾動(dòng)顯示傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)分析功能：設(shè)備運(yùn)行趨勢圖、頻率-包絡(luò)趨勢、波形圖、頻譜圖、倒譜、包絡(luò)解調(diào)，多時(shí)域波形，多時(shí)域頻譜，通道溫度，多參量分析等分析方法，并能夠利用分析工具進(jìn)行故障分析與診斷，需提供電池電量監(jiān)測。

3.用戶權(quán)限管理：具有完善人員角色及權(quán)限管理功能，實(shí)現(xiàn)不同用戶不同權(quán)限管理功能。

4.完善的自檢功能：能對硬件系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、串口通信狀態(tài)、傳感網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)及內(nèi)部硬件信息等進(jìn)行檢查，支持電池電壓和電流趨勢瀏覽，若存在異常，則給出提示信息。

5.完善的報(bào)警功能：可查看總體設(shè)備運(yùn)行情況，包括設(shè)備的報(bào)警狀況、傳感器的報(bào)警狀況，以及每個(gè)設(shè)備的情況，可查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)詳情。進(jìn)入設(shè)備詳情頁，可查看采集數(shù)據(jù)量、報(bào)警量、最近三天的報(bào)警情況統(tǒng)計(jì)，以及傳感器當(dāng)前狀態(tài)等。報(bào)警管理功能記錄了報(bào)警位置，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，負(fù)責(zé)人可以快速確認(rèn)位置，第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場，利用警報(bào)和運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢，盡早診斷分析出具體故障部位和故障原因，繼而提出維修方案。

6.傳感器歷史趨勢查看：可查看最新的特征值數(shù)據(jù)以及歷史記錄折線圖，支持下載數(shù)據(jù)?？刹樵儌鞲衅鳉v史振動(dòng)和溫度的數(shù)據(jù)信息并支持下載數(shù)據(jù)。

7.傳感器“波形記錄”：可查看已采集的波形，選擇要查看的波形，即可加載相應(yīng)的折線圖，振動(dòng)分析功能可以把數(shù)據(jù)以時(shí)域波形、加速度均方根趨勢、頻域波形方式記錄。

8.狀態(tài)監(jiān)測周評估報(bào)告：平臺(tái)可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，提供狀態(tài)監(jiān)測周評估報(bào)告，報(bào)告中需包含設(shè)備健康狀態(tài)、設(shè)備報(bào)警記錄和專家指導(dǎo)建議。