基于LabVIEW的大型风力发电机组旋转机械的状态监测系统设计

摘要

风力发电作为一种清洁能源，近年来得到了世界各国大力研究和开发。大型风力发电机组因地处宽阔边远地域，如近海和戈壁滩、草原等三北地区，其分布面积广，且数量多，远离监控中心。受其恶劣的自然环境，以及复杂的发电机组和电力电子装置等因素影响，风力发电机设备很容易遭破坏，影响生产。要使风电场与其它发电厂相比更加具有竞争力，必须提高其可靠性、高效率及发电机组的寿命。因此，对于风力发电场要求有可靠的远程监测和无人值守运行控制系统。状态监测作为风电机组设备正常运行，优化机组设备使用，以及机组设备的故障诊断的必要手段，研究开发完善优化的状态监测系统有着十分重要的意义。 状态监测技术的目的就要是寻找一些应用于大型风力发电机组的故障分析和预测方法，通过自动在线监测技术实现机组实时状态监测和故障诊断分析，以及利用在线监测技术预测机组状态的发展并及时提供维护信息，减少安全隐患。在线监测及趋势分析技术可以随时反映机组的运行状态和故障程度，而且可以预示今后可能发生的故障，进而优化风力发电机组的运行和使用。 本论文作者在对风电场监控系统进行实际调研后，以美国GE公司的1.5MW变速变桨距双馈异步风力发电机组为例做为被监测对象，应用美国国家仪器公司NI（National Instruments Corporation）虚拟仪器技术和LabVIEW8.5作为软件平台，尝试开发大型风力发电机组旋转机械状态监测系统，并根据风力发电机组和风电场远程监控的特征，对监测系统的通信方式进行分析比较后，选择通信方案。监测系统的目的是对采集的振动信号通过曲线拟合、统计分析、频率响应等步骤进行定量分析，将数据以图和表的形式显示出来，并储存所有数据。经过对模拟输入振动信号的分析处理进行仿真，验证了该风力发电机组旋转机械振动监测软件平台的可操作性，具有进一步开发和完善其现场应用的价值。