“中國未來将擁有全球的風電市場,一場激烈的角逐已然展開。”在18日開幕的北京國際風能大會的盛況驗證了這一論斷。同時國家能源局能源節約與科技裝備司司長李冶說到:“我國風機市場的白熱化角逐将要展開,未來3年内,将形成2-3家國内優勢骨幹風電裝備制造企業”,話語中描繪了未來幾年我國風機市場的主要态勢:整合,在目前已經超過70家的風電整機制造廠家中進行大規模整合!
風機企業的競争進入白熱化階段,但其中的運維市場卻剛剛迎來黃金時代。
△資料來源:GWEC前瞻産業研究院
随着5G、人工智能、工業物聯網技術的不斷發展,智能運維逐漸提上日程,在北京國際風能大會的現場,數十家企業展示了風電領域智能運維的解決方案。其中西人馬作為A-IoT時代的智能化核心硬件供應商,将風電領域作為重點服務對象,此次大會,西人馬也帶來了自己對于風電智能運維的思考以及相應的解決方案。
△西人馬的各類傳感器
△西人馬的數據采集器
通過了解,西人馬的智慧風電系統是基于先進的傳感器技術及邊緣計算優勢,實時監測風力發電機組大部件運行狀态,包括風電機組傳動鍊在線振動監測、風電機組齒輪箱潤滑油品質監測、風電機組塔筒及地基狀态監測、風電機組葉片狀态監測等,預警機組的早期故障,盡早制定維護維修計劃,降低停機時間,實現風電故障維修、定時維修向狀态維修運維模式轉變。
△活動現場接待客戶
△向客戶介紹監測系統
這套系統整合了當前先進的物聯網、邊緣計算、大數據、人工智能等技術,系統以模塊化、可擴展、可配置為總體設計思路,在此基礎上提供多種産品形态,滿足各種場景應用。在功能上兼具數據采集和邊緣計算功能,在應用上具有模塊化、易擴展、支持二次開發等優勢;可提供堅固的高等級防護結構,能夠适應環境複雜、條件嚴苛的工業場所,實現快速的現場業務部署。
西人馬智慧風電系統結構
西人馬智慧風電系統包括感知層的傳感器、數據采集和邊緣計算、運營商網絡層、雲平台工具套件以及用戶終端應用層。其中傳感器、數據采集及邊緣計算系統、雲平台工具套件都由西人馬自主設計開發,并且已經經過嚴格的性能測試及可靠性驗證。
△西人馬智慧風電系統結構示意圖
端側:風電設備多狀态感知技術。西人馬是一家芯片IDM公司,具備非矽基&矽基芯片、傳感器的設計、制造、封裝和測試全方位能力。面向風電領域自主開發了傳動鍊振動監測、塔筒晃度沉降監測、葉片損傷監測、潤滑油品質監測、螺栓松動監測等多款傳感器産品。
△西人馬的各類傳感器
邊:邊緣計算采集系統,基于自研MCU芯片和主控制芯片,西人馬數據采集和邊緣計算系統可實現多路、多類型的模拟量和數字量的采集。邊緣計算模塊采用高性能多核異構處理器,同時嵌入多種風電領域算法模型,可實時處理複雜算法,進行故障診斷,真正實現了“測控一體”。模塊化的設計讓系統易擴展、易維護。用戶隻需要一套邊緣計算設備,通過擴展采集模塊的方式實現如CMS、滑油品質、葉片裂紋、螺栓松動、塔筒傾斜等風機健康狀态監測。這為風電業主避免了重複投入,大大降低了後期擴展成本,同時提升了風機内空間的利用率。用戶還可以根據需要對西人馬數據采集和邊緣計算系統進行二次開發,讓産品更加貼合自己的使用場景與需求,發揮更大的價值。
△西人馬的數據采集器
雲平台:指西人馬自主研發的雲平台工具套件——塔斯雲。塔斯雲是風電在線智慧監控的載體,是采集層和彙聚層的驅動引擎,可實現風電場的可視化管理、大部件預警、故障診斷分析、檢修工單下發和追蹤、專家知識庫、智能決策等功能業務應用,平台具備工具化和模塊化特點,确保業務的可擴展性,降低了操作門檻,基于拖拉拽的無代碼SaaS應用開發,幫助用戶快速生成、調試、上線行業應用,最終完成物聯網PaaS核心中間件的構建。
西人馬智慧風電系統的監測範圍
1、傳動鍊狀态監測系統:可監測軸承類故障、齒輪類故障、轉子動不平衡、不對中、機械松動等。
可以實時監測機組傳動鍊的振動數據和狀态趨勢。
自動計算出機組部件的故障特征,預警早期故障,自動推送報警信息。
具有各種診斷功能的診斷平台,具有自診斷功能,多種類數據分析工具及圖譜展示對比功能。
診斷報告自動批量生成。
△傳動鍊狀态監測系統
2、葉片狀态監測系統:包括葉片裂紋以及葉片覆冰等。
通過低頻振動加速度傳感器、聲發射傳感器實時監測葉片運行狀态。
支持通過葉片固有頻率分析葉片損傷、表面結冰等。
根據内置算法智能預警葉片狀态變化,預警信息自動推送。
診斷報告自動批量生成。
△葉片狀态監測系統
3、塔筒狀态監測系統
通過傾角傳感器實時監測塔筒晃度等微形變趨勢,及時發現風機塔筒變形、損傷等問題。
根據内置算法智能預警塔筒狀态變化,預警信息自動推送。
報告自動批量生成。
△塔筒狀态監測系統
4、滑油品質監測系統
實時監測滑油品質,預警滑油自身性能劣化情況。
實時監測金屬顆粒,預警機械部件磨損情況。
△滑油品質監測系統
5、螺栓狀态監測系統
利用振動對磁場的調制作用和壓阻效應原理, 監測風機塔筒振動狀況和法蘭盤螺栓松動狀況。
根據内置算法智能預警螺栓狀态變化,預警信息自動推送。
診斷報告自動批量生成。
△螺栓狀态監測系統
6、視頻監控系統
為風電場全面可視化提供安全保障基礎。同時結合智能抓拍等智能分析功能,實時對風電場風機、人員及設備進行智能監控。
采用紅外熱成像攝像機以及視頻智能分析等多種綜合技術手段,對機組大部件運行溫度進行實時監測,對異常溫度進行實時報警,擁有火災報警功能。
作業管控功能,實現對作業區域人員安全帽、工作服穿戴進行監測,并對非法越界行為進行報警。
△視頻監控系統
7、消防安全監測系統
機艙空間滅火使用超細幹粉裝置,電氣櫃滅火采用氣溶膠裝置。
采用溫感元件、煙感元件、熱敏元件啟動觸發滅火裝置,觸發溫度可以自定義設置。
獨有視頻紅外測溫功能,可實時探測機艙溫度,火災報警,并觸發滅火裝置。
滅火裝置觸發後會自動産生反饋信号給主控系統。
△消防安全監測系統
8、開關櫃無線測溫系統
主要應用在中/高壓開關電源櫃中,用于實時監測高壓開關觸點的溫度,并通過常亮的LED界面顯示。帶有手動設置阈值報警功能,為使用者帶來直觀、便捷的用戶體驗。
采用CT取電技術、低功耗無線通信技術、高亮度LED循環顯示。
手動設置報警阈值、蜂鳴器報警模式,預留RS485通信接口。
△開關櫃無線測溫系統
西人馬智慧風電系統的價值
通過狀态監測的振動預警系統,對關鍵部件早期故障進行預警,提前預知設備狀态異常,降低設備故障率和安全隐患。
通過對風機運行數據的采集、分析和計算,實現專家知識庫的積累,為設備運維提供數據支撐。
集中圍繞故障預判以及遠程診斷,以大數據為基礎,向智能化、數字化方向發展,實現風場的智能化、少人化管理。
實現數據和資源共享,有效提升生産管理水平,降低運維成本。
△郭英俊在大會現場分享西人馬智慧風電系統
風電智能運維的戰役已經打響,借助在芯片、邊緣計算以及軟件方面的優勢,西人馬将助力更多風電客戶步入智能運維的新時代。
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