風力發電機組在線狀態監測系統技術規范II目 次目 次 I前 言 II范圍 1規性用件 1術和義 1技要求 2般求 2感單元 2測元 5點置 6感安方式 78據集存策略 8務數存儲 9據示分平臺 9數分報告 9包、輸貯存 995.2105.310附錄A 11（資性錄） 11振動點置 11附錄B 14（資性錄） 14振動感安方法 14螺柱裝式 14底座粘式 1411風力發電機組在線狀態監測系統技術規范范圍本文件規定了風力發電機組（以下簡稱“風電機組”）在線狀態監測系統的傳感器單元、檢測單元、通信單元、數據采集及存儲、數據顯示及軟件功能等方面的技術要求。本文件適用于并網型風力發電機組在線狀態監測系統。規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標注GB/T4208外殼防護等級(IP代碼)GB/T7665傳感器通用術語GB/T13384機電產品包裝通用技術條件GB/T19873.1機器狀態監測與診斷振動狀態監測第1部分：總則GB/T19873.2機器狀態監測與診斷振動狀態監測第2部分：振動數據處理、分析與描述GB/T35854風力發電機組及其組件機械振動測量與評估NB/T31004-2011風力發電機組振動狀態監測導則術語和定義GB/T7665、NB/T31004-2011界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1在線狀態監測系統conditionmonitoringsystem；根據風電機組的結構特點，在部件上安裝傳感器，通過在線方式連續監測各部件的數據，并通過分析來評估風電機組各部件的運行狀況的系統。3.2振動傳感器vibrationsensor測量風電機組內相關部件的振動量的傳感器，是借助于檢測元件將被測對象的振動參量（位移、速度、加速度等）轉換為可用輸出信號的傳感器。3.3檢測元 detectionunit實現對傳感器、變送器及其他信號源的信號采集、信號調理、模數轉換、信號預處理等功能，并具有一定的數據存儲介質、數據通信接口的硬件設備。3.4數據身 datareduction22按照保留有效數據及特征數據的原則，對系統數據庫進行精簡。技術要求風力發電機組在線狀態監測系統宜覆蓋風電機組的葉片、傳動鏈、塔架、基礎等部件的運行狀態監測。風力發電機組在線狀態監測系統包括傳感器單元、檢測單元、通信單元、數據存儲單元、數據顯示及軟件單元等。傳感器單元風電機組葉片、傳動鏈、塔架部件監測選用的振動傳感器的技術參數應符合表1-表4的要求。表1參數指標量程范圍不低于±60g靈敏度（±5%）100mV/g幅值線性度±1%以內頻率響應范圍(±3dB)0.5Hz～≥10000Hz橫向靈敏度<5%輸出阻抗＜100Ω絕緣電阻＞108Ω@100VDC沖擊極限5000g（峰值）工作溫度-40℃～+120℃防護等級不低于IP67表2參數指標量程范圍不低于±10g靈敏度（±5%）500mV/g幅值線性度±1%以內頻率響應范圍（±3dB）0.1Hz～≥10000Hz橫向靈敏度<5%輸出阻抗＜100Ω絕緣電阻＞108Ω@100VDC33沖擊極限5000g（峰值）工作溫度-40℃～+120℃防護等級不低于IP67表3 雙低振加傳感參要求參數指標量程范圍±5g靈敏度（±10%）1000mV/g幅值線性度±1%以內頻率響應范圍（±3dB）0.1Hz～≥2000Hz測量軸雙軸，互相垂直橫向靈敏度<5%輸出阻抗＜100Ω殼絕緣電阻＞108Ω@100VDC沖擊極限5000g（峰值）耐壓（可選）4000V（AC）工作溫度-40℃～+120℃防護等級不低于IP67測溫范圍（可選）-40℃～+120℃注：該傳感器適用于葉片、塔架等部件的監測。表4 光纖振加度器參要求參數指標量程±5g測量軸雙軸，互相垂直頻率范圍0.1Hz～≥200Hz幅值線性度±1%以內橫向靈敏度<2%靈敏度系數≥2000pm/g中心波長1525-1565nm工作溫度-40℃～+75℃防護等級不低于IP6744注：該傳感器適用于葉片、塔架等部件的監測。注：該傳感器適用于葉片、塔架等部件的監測。風力發電機組塔架及基礎部件在線狀態監測選用的傾角傳感器技術參數應符合表5中的要求。表5雙軸傾角傳感器參數要求參數指標量程±10°/±20°/±30°精度≤±0.005°分辨力≤±0.001°頻率響應0~100Hz測量軸雙軸，互相垂直工作溫度-40℃～+75℃防護等級不低于IP67輸出方式RJ45或RS485轉速傳感器技術參數應符合表6中要求。表6轉速傳感器技術參數要求參數指標測量轉速范圍0r/min～3000r/min供電電壓DC18V～30V工作溫度-40℃～75℃防護等級不低于IP67有無屏蔽有如風電機組上已有的轉速編碼器滿足測量精度要求時，可采用該編碼器測量轉速。選配）在風電機組傳動鏈部件上除測量振動外，可通過連續采集齒輪箱潤滑油液中金屬顆粒的含量反映齒輪箱的健康狀況。所選用油液顆粒傳感器應能監測油液中顆粒物（黑色金屬、有色金屬等）的數量，應符合表7中要求。表7油液顆粒傳感器技術參數要求參數指標55最小可檢測鐵磁顆粒50umFe最小可檢測非鐵磁顆粒范圍150umnFe工作溫度-40℃～75℃防護等級不低于IP67通訊方式RS485檢測單元可以是獨立單元或者半獨立單元（半獨立單元是指內置機組控制柜）。振動檢測單元技術參數應符合表8中的要求。表8振動檢測單元技術參數要求參數指標AD位數不小于24位測量范圍不低于±6V輸入通道不少于8通道的同步信號采集，支持IEPE傳感器輸入；2通道的模擬量輸入通道（置；2路計數器輸入通道（如不接入相應類型傳感器，可不做配置；所有通道均應實時同步采集；通信接口Modbus/TCP或其他方式同步采集風電機組運行參數（率、風速等；可通過RS485、CAN等方式接入傳感器，如傾角傳感器等。動態范圍不小于96dB幅值精度±2%以內頻率響應DC～≥20000Hz供電100VAC～240VAC，50Hz～60Hz或18VDC～30VDC工作溫度--40℃~+75℃IP防護等級不低于IP65(依據GB/T4208)數據傳輸支持網絡傳輸存儲具有內置存儲介質，通信異常、掉電情況下數據不丟失機械性能滿足NB/T31004—2011中6.3.7要求電氣性能滿足NB/T31004—2011中6.3.4要求其他具有時鐘同步功能；具有IEPE傳感器偏置電壓檢測功能66光纖傳感檢測單元技術參數應符合表9中的要求。表9光纖傳感檢測單元技術參數要求參數指標波長范圍1525nm～1565nm波長分辨率0.1pm光學接口MPO或LC或E2000（三選一）輸入通道不少于8通道的同步信號采集；通信接口可通過Modbus/TCP、CANopen或其他方式與風機主控通訊頻率響應DC～≥100Hz供電100VAC～240VAC，50Hz～60Hz或18VDC～30VDC工作溫度-40℃~+75℃IP防護等級不低于IP65(依據GB/T4208)數據傳輸支持網絡傳輸存儲具有內置存儲介質，通信異常、掉電情況下數據不丟失機械性能滿足NB/T31004—2011中6.3.7要求電氣性能滿足NB/T31004—2011中6.3.4要求其他具有時鐘同步功能；傳動鏈部件振動測點個數及位置選擇應根據風電機組的傳動鏈結構而定，推薦測點個數見表10。表10風電機組傳動鏈在線狀態監測系統所需的測點個數風電機組部件傳感器數量測量方向傳感器類型主軸承1+（1）徑向+（軸向）低頻振動加速度傳感器齒輪箱（如有）不少于3個徑向、軸向低速軸：低頻振動加速度傳感器；中高速軸：通頻振動加速度傳感器；發電機不少于2個徑向通頻振動加速度傳感器；注1：括號中的數量為可選，若有2個主軸承，應測量2個主軸承的數據常見風電機組的推薦測點位置可參見附錄A。齒輪箱部件的油液監測，可以在齒輪箱油液回路中過濾器的前端選配油液顆粒傳感器。（）77風力發電機組塔架及基礎在線狀態監測，推薦測點個數見表11。表11風電機組塔架及基礎在線狀態監測系統所需的測點個數風電機組部件傳感器數量測量位置傳感器類型塔架1機艙底部或塔筒頂部雙軸低頻振動加速度傳感器1機艙底部或塔筒頂部雙軸傾角傳感器基礎1基礎平面或塔筒底部雙軸傾角傳感器注：塔架監測雙軸低頻振動加速度傳感器、雙軸傾角傳感器可二選一。（選配）風力發電機組葉片在線狀態監測，推薦測點個數見表12。表12風電機組葉片在線狀態監測系統所需的測點個數風電機組部件傳感器數量測點位置傳感器類型葉片11葉片內部，距離葉根1/3截面處雙軸低頻振動加速度傳感器葉片21葉片內部，距離葉根1/3截面處雙軸低頻振動加速度傳感器葉片31葉片內部，距離葉根1/3截面處雙軸低頻振動加速度傳感器注：葉片監測雙軸低頻加速度傳感器推薦選配測溫功能。傳動鏈部件監測振動傳感器的安裝應遵循傳遞路徑短、沿路徑剛性最大的原則。要保證傳感器端面與設備表面緊密接觸,應滿足GBT19873.1中的基本要求。B。振動傳a）栓裝式 b）底膠方式圖1傳動鏈振動傳感器安裝方式88油液顆粒傳感器安裝在齒輪箱油液回路中過濾器的前端，以保證所要監測的油液未經過濾。塔架監測振動傳感器或傾角傳感器宜安裝在機艙底部或塔筒上部的平面上，安裝表面應光滑、平整、清潔，采用固定安裝方式。如傳感器安裝在塔筒上部，需避免風電機組偏航調整對傳感器線纜的影響。基礎監測選用的雙軸傾角傳感器宜安裝在基礎平面上，安裝表面應光滑、平整、清潔。葉片監測振動傳感器安裝在葉片內部沿葉片軸向距離葉根約1/3處的截面位置上，如圖2所示。圖2葉片振動傳感器安裝位置葉片監測傳感器線纜敷設路徑應最大程度遠離葉片防雷引下線，按照IEC61400-24要求。傳感器線纜在葉片內部敷設應按照正弦波形狀進行固定，線纜延伸到葉片根部隔板位置時，需采取防止槳葉位置調整對線纜影響的措施。系統所用通信設備應能保證數據安全、可靠地傳輸至數據服務器。系統應具備實時連續循環采集功能，且采集數據長度應滿足測量點所在轉軸的6個~10個周期（全轉速范圍內）。（）。系統所采集的數據應穩定，無明顯干擾，數據質量及分辨率應能滿足GB/T35854的評價要求。數據存儲策略應包含基于時間條件的數據存儲、基于事件條件的數據存儲。99系統應具備定時存儲功能，時間間隔可設置，至少滿足6h一次。（）數據顯示及分析平臺具備的功能包括：數據通信功能、數據管理功能、數據顯示功能、振動幅值報警功能、數據分析功能、運行控制及通信功能、用戶管理功能等。數據管理功能：用于管理本地服務器數據，存儲接收數據（）等。（。數據分析功能：包括統計分析（如均方根值、峭度等）、頻域分析（速度譜、包絡譜、倒譜分析等）GBT19873.2用戶管理功能：系統應具備用戶管理功能，實現不同用戶不同的訪問及操作權限。系統應能滿足數據分析的要求。分析報告的內容、周期由供應商與用戶協商。1010產品包裝應堅固牢實，能適應多次裝卸運輸，包裝箱應采用防震、防潮、防淋措施，符合GB/T133384的規定。標志應符合GB/T191的規定。每套設備應附下列文件，文件應放在防潮袋內并固定于包裝體內部。產品在運輸過程中不得受雨雪侵蝕，不應受到有害碰撞。產品貯存應放置在干燥、清潔、無雨雪侵入，無有害氣體，空氣流通，空氣相對濕度不大于90%，環境溫度在-20℃～+40℃的倉庫中。1111附錄A（資料性附錄）振動測點配置單點支撐結構的風電機組，傳動鏈結構為“主軸+齒輪箱（兩級行星+一級平行）+發電機”的測點配置見表A.1。部件名稱測點名稱部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承主軸承徑向低頻振動加速度傳感器主軸承軸向（選配）低頻振動加速度傳感器齒輪箱一級行星級大齒圈徑向低頻振動加速度傳感器二級行星級大齒圈徑向通頻振動加速度傳感器低速軸輸出端徑向通頻振動加速度傳感器高速軸輸出端徑向通頻振動加速度傳感器高速軸輸出端軸向通頻振動加速度傳感器發電機驅動端徑向通頻振動加速度傳感器非驅動端徑向通頻振動加速度傳感器三點支撐結構的風電機組，傳動鏈結構為“主軸+齒輪箱（一級行星+兩級平行）+發電機”的測點配置見表A.2。部件名稱測點名稱部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承主軸承徑向低頻振動加速度傳感器主軸承軸向（選配）低頻振動加速度傳感器齒輪箱齒輪箱輸入端徑向低頻振動加速度傳感器一級行星級大齒圈徑向通頻振動加速度傳感器低速軸輸出端徑向通頻振動加速度傳感器高速軸輸出端徑向通頻振動加速度傳感器高速軸輸出端軸向通頻振動加速度傳感器發電機驅動端徑向通頻振動加速度傳感器非驅動端徑向通頻振動加速度傳感器1212支撐結構為主軸內置型的風電機組，傳動鏈結構為“主軸+齒輪箱（兩級行星+一級平行）+發電機”的測點配置見表A.3。部件名稱測點名稱部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承主軸承徑向低頻振動加速度傳感器齒輪箱一級行星級大齒圈徑向低頻振動加速度傳感器二級行星級大齒圈徑向通頻振動加速度傳感器低速軸輸出端徑向通頻振動加速度傳感器高速軸輸出端徑向通頻振動加速度傳感器高速軸輸出端軸向通頻振動加速度傳感器發電機驅動端徑向通頻振動加速度傳感器非驅動端徑向通頻振動加速度傳感器直驅式風電機組單主軸承結構的振動測點配置見表A.4。表A.4單主軸承直驅式結構測點配置部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承主軸承徑向垂直低頻振動加速度傳感器主軸承徑向水平低頻振動加速度傳感器主軸承軸向低頻振動加速度傳感器直驅式風電機組雙主軸承結構的振動測點配置見表A.5。表A.5雙主軸承直驅式結構測點配置部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承前主軸承徑向水平低頻振動加速度傳感器前主軸承徑向垂直低頻振動加速度傳感器前主軸承軸向低頻振動加速度傳感器后主軸承徑向水平低頻振動加速度傳感器后主軸承徑向垂直低頻振動加速度傳感器后主軸承軸向低頻振動加速度傳感器定子徑向水平（選配）低頻振動加速度傳感器注：表中前后主軸承是指從風電機組葉輪側向電機側方向看。+齒輪箱（三級行星”振動測點配置見表A。表A.6半直驅式“單主軸承+齒輪箱（三級行星）”結構測點配置1313部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承主軸承徑向低頻振動加速度傳感器主軸承軸向（選配）低頻振動加速度傳感器齒輪箱齒輪箱輸入端徑向低頻振動加速度傳感器齒輪箱一級行星級徑向低頻振動加速度傳感器齒輪箱二級行星級徑向通頻振動加速度傳感器齒輪箱三級行星級徑向通頻振動加速度傳感器齒輪箱輸出軸軸向通頻振動加速度傳感器發電機發電機徑向1通頻振動加速度傳感器發電機徑向2通頻振動加速度傳感器注：發電機測點根據發電機的結構，測點選擇1個或2個。+齒輪箱（三級行星”振動測點配置見表A。表A.7半直驅式“雙主軸承+齒輪箱（三級行星）”結構測點配置部件名稱測點名稱傳感器頻率范圍主軸承前主軸承徑向0.1Hz～≥10000Hz后主軸承徑向0.1Hz～≥10000Hz齒輪箱齒輪箱輸入端徑向0.1Hz～≥10000Hz齒輪箱一級行星級徑向0.1Hz～≥10000Hz齒輪箱二級行星級徑向0.5Hz～≥10000Hz齒輪箱三級行星級徑向0.5Hz～≥10000Hz齒輪箱輸出軸軸向通頻振動加速度傳感器發電機發電機徑向10.5Hz～≥10000Hz發電機徑向20.5Hz～≥