風力發電機齒輪箱故障測試系統

預測風力渦輪機中的齒輪和軸承故障可以降低維護成本、縮短停機時間並防止可再生能源生產中斷。

測試台模擬多種操作條件，為操作員提供有價值的反饋。負載分析數據使工程師能夠檢測軸承和齒輪故障情況。

簡介
上海PH Edge智能科技有限公司是一家專注於工業設備健康評估和故障診斷的定制解決方案提供商。他們專注於工業物聯網 (IIoT) 平台設計、邊緣計算系統架構和工業級硬件平台設計。

風電行業的一位客戶需要風力渦輪機的測試解決方案。需要一個全面的故障模擬測試台來通過收集和分析軸承和其他部件的振動數據來對渦輪傳動系統齒輪箱進行診斷。

　

挑戰
動力傳動系統是風力渦輪機的核心。它包含將葉片的旋轉轉化為電能的發電機和齒輪箱。風力渦輪機齒輪箱可能會承受嚴重的應變和扭矩條件，這使得部件的耐用性成為一項挑戰。

雖然典型的渦輪機僅以 10-18 RPM 的速度旋轉，但感應發電機的速度可以達到 1000 RPM 以上。在這樣的速度下，會產生很大的力，給每個部件帶來巨大的負擔。由於風力渦輪機的偏遠特性，動力傳動系統的可靠性是重中之重。

所需的齒輪箱故障測試系統模擬常見的軸承故障情況。通過模擬不同的操作和負載條件，它可以幫助檢測可能發生軸承和齒輪故障的情況。

客戶需要一個振動測量和分析解決方案，它不僅功能強大，而且足夠靈活以滿足他們的要求。該解決方案需要以兩種模式使用。在獨立模式下，該解決方案將收集數據作為測試台的一部分，模擬不同的操作模式。在 IIoT 模式下，DAQ 解決方案將與渦輪機一起部署，實時記錄和分析數據。

　

解決方案
WebDAQ 504被選為系統的數據採集部分。兩個基於 IEPE 的加速度計直接連接到 WebDAQ，無需額外的信號調理。這兩個通道同時採樣。還使用了內置的抗混疊過濾功能。水平和垂直加速度計預先安裝在測試台的齒輪箱軸承上，每個通道的採樣速度高達 25 kS/sec。

WebDAQ 504包括一個易於使用的基於網絡瀏覽器的應用程序，允許用戶設置採集、記錄和顯示數據、啟用警報以及將數據導出到第三方應用程序。對於此解決方案，最終客戶需要附加功能，因此首選直接對 WebDAQ 進行編程。

WebDAQ 504的計算引擎是一個 Raspberry Pi® 計算機模塊。通過使用WebDAQ開源代碼，程序員直接訪問樹莓派，使系統成為真正的邊緣計算解決方案。包含的 Python 示例程序允許程序員快速構建他們的應用程序，並與他們的程序的自定義顯示和分析部分交互。

操作
在獨立模式下，從測試台設置中收集數據。實時分析不同工況（負載和速度）下的振動數據。

在 IIoT 模式下，WebDAQ 504與渦輪機一起部署，並通過以太網進行通信。該系統支持將 WebDAQ 504 連接到公共/私有云。通過自定義接口，可以實現設備管理、遠程監控、健康評估等應用，適用於分佈式在線監控和健康管理應用場景。數據也可以通過 MQTT 協議上傳，用於二次數據應用。

結果
完成的系統是一個收集和分析振動數據的靈活平台。它滿足了客戶的專業軟件需求，並為客戶提高了可靠性並減少了維護時間。