观为风机远程监测预知性维护掀起风机运维变革

新世纪初叶，我国风电行业快速增长，到2020年，我国投入运营的风电机组预计将超过10万台。风机分布区域广，数量大，设备维护人员难以进行离线监测。风机造价高，一旦出现故障，企业损失动辄达上百万元。观为监测技术无锡有限公司以先进的在线振动监测系统为基础，建立基于物联网技术的风电机组远程智能健康体检服务平台，实现全天候远程在线风机振动监测分析，为客户提供预知性研判，有效降低客户运维成本，减少资源浪费，经济、社会效益显著。 　　构建风机预知性运营维护系统刻不容缓 　　走进观为设备健康监测中心（MHCC），八块大屏铺满整个墙面，其中一块大屏上显示着中国地图，上面布满了小圆点。观为公司总经理马笑潇博士介绍说：“观为服务的客户西达新疆塔城，北到黑龙江齐齐哈尔，南至广东，东临江苏东台。而这些小圆点正是代表着观为服务的各个风场。” 　　“我国风场大多地处偏远地区，环境复杂，加上塔架太高，设备维护人员很难实施离线监测。”马笑潇说，风力发电机属于典型的变速变载高空旋转设备，如缺乏有效的监测维护手段，容易引发风机轴承损伤、发电机轴电流损伤、阻尼隔振器故障、齿轮啮合故障、塔筒异常晃动等问题。早期的“小毛病”如果因为检查间隔周期过长而得不到及时排除，就会逐步发展成严重的设备损伤或意外停机事故，增加了安全生产隐患。风电机组和塔筒价格昂贵，一旦事故停机或设备损伤不仅会增加维修成本，还直接影响风场经济效益。 　　观为以先进的在线振动监测系统为基础，建立了基于物联网技术的风电机组远程智能健康体检服务平台，为规模化发展的新能源集团企业提供专业化的风机振动监测分析服务。 　　该服务平台运用物联网智能感知技术，在风机传动链、塔筒、机舱等部位加装振动感知传感器。同时，建立支持异构系统接入的MDataPort风机设备健康数据港，使分布在各地的风电场机组状态数据同步传输到MHCC远程设备健康体检监测诊断云服务中心。该平台还利用观为自主研发的MWatchPort设备健康预警系统和MDiag智能诊断系统，实现对风机早期故障征兆的及时捕捉、准确预判，精确诊断和预知性维护。 　　观为风机远程智能健康体检服务平台还包括WindPort风机健康管理系统。它采用大数据挖掘技术，向客户定期提供机组健康诊断分析报告，从而实现全生命周期的风力发电机组远程健康管理。同时，它还能对设备进行劣化趋势分析，建立智能化的机组健康预警体系，形成分布式感知和监测系统，进行集中诊断和管理，为企业建立起预知性维检修体系。 　　三大技术突破赢取客户青睐 　　马笑潇说，异构状态数据的感知融合、海量数据传输与存储、智能诊断，是观为风机远程健康体检平台建设过程中面临的三大技术难题。 　　风力发电机主要分为直驱型机组和双馈型机组，功率大小各异，对感知器的要求各有不同，而在数据处理时，必须能够统一接入异构状态数据。如何解决异构状态数据的感知融合问题，成为风机远程智能健康体检服务需要突破的首个难题。 　　观为MHCC团队成功开发了MDataPort风机设备健康数据港，使分布在各地风电场的不同机组状态数据能够统一、同步传输到位于无锡国家传感网产业示范区的MHCC远程设备健康体检监测诊断云服务中心，解决了异构数据接入和归一化问题。 　　风电场网络环境不同，数据传输过程中易出现中断、干扰、堵塞等意外情况，实现海量数据的远程同步和存储成为破题的关键。观为MHCC团队自主研发关系型数据库与文件系统的分离存储方法，以化整为零的方式进行数据传输，数据到达监测诊断云服务中心后，再化零为整，这就保证了风机远程智能体检服务所需数据的完整性和准确性。 　　随着接入风机数量的增多，仅仅依靠人工诊断、分析，不仅耗时耗力，还影响工作效率和效益。为解决不同类型机组故障的智能自诊断问题，观为MHCC团队根据大量的实测数据和案例分析，建立了迭代自学习的MDiag智能诊断系统。它能实现在智能学习、智能诊断中，不断扩充知识库、优化推理机，从而提高诊断水平。 　　随着技术难题的一一突破和产业化实践的不断深入，观为掌握了包括基于机器学习技术的MWatchPort设备健康预警系统、基于云平台的设备健康智能诊断管理系统在内的多项行业核心技术。马笑潇介绍说，MWatchPort设备健康预警系统根据机组个体历史运行数据，运用机器学习技术建立各级智能报警包络曲线，有效降低误报警和漏报警。数据显示，相比传统参考固定标准，MWatchPort系统可将误报警率降低80%.而基于云平台的设备健康智能诊断系统有效结合机器智能自诊断与人工专家诊断，将诊断效率和诊断准确率分别提高90%和60%. 　　观为客户提供的资料显示，与观为合作一年多来，企业因设备故障引起的安全生产事故率降为零；2013年下半年累计节约维修费用850余万元；风机维修时间从原来的11天缩短至3天，可减少发电损失超过10万千瓦时。 　　国华能源投资有限公司总工程师任玉亭表示，国华能源已出台规定，新采购的风机要把振动监测作为标配。“虽然成本会高一点，但能有效降低运维成本，综合效益显著。” 　　低门槛、低成本推广模式迅速抢占市场 　　近年来，我国加快能源结构转型，大力发展以风能为代表的新型能源。按照我国能源发展中长期规划，到2020年我国风机累计装机容量预计将达2亿千瓦，投入运营的风电机组将超过10万台。 　　“风机的质保期一般在2-5年，未来，10万台风电机组将形成一个千亿元规模的风机运维市场。”马笑潇说，“其中，风机设备健康监测服务将是运维市场中技术门槛*高、附加值*高的领域，其市场规模将达到数十亿元。” 　　面对这一巨大商机，观为无锡以“知识”知识传递“指向潜在客户传递风机振动监测分析方面的知识，并进行培训和认证。观为与国际振动分析领域的ISO、ASNT、TA等国际权威组织的培训机构有着长期紧密的合作，是目前国内本土企业**经国际标准化认证组织MiBOC授权的ISO18436-2国际振动分析培训和认证基地。观为知识传递模式，为潜在客户培育振动分析领域相关技能，从而对观为的服务产生需求。 　　“体验式服务”指观为将免费为潜在客户的故障设备做一次健康体检服务，并出具专业诊断报告，以实际效果进行推销，从而更好地赢取客户的信任与支持，扩大目标客户群。 　　截至目前，观为远程诊断服务中心已远程链接35座风电场超过1000台各种型号的风力发电机组，客户涵盖了金风科技、神华集团国华能源、中国华能、大唐新能源、西门子风电、华润新能源、中水新能源、南车风电、中船重工等知名风电运营商和风机制造企业，已累计向客户出具近2万份设备健康诊断分析报告。 　　未来，观为将逐步把振动监测服务拓展到其他领域，包括智慧型城市建设过程中供水和污水处理行业的机组监测，城市楼宇空调等冷却塔以及燃气供应当中的压缩机组监测，煤矿、石油化工和军工设备机组监测等。