1、G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 1 / 12 金风 直驱 风力发电机组 TCM 在线振动监测系统技术 方案 （仅适用于国华 赤城六期、柳山一期 项目） 北京观为时代科技有限公司 （ 为 丹麦格莱音（ Gram&Juhl） 中国 合资公司中方母公司 ，建有 MHCCTM 设备健康体检中心） 二零一三 年 五 月G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 2 / 12 目录 一 . 技术方案与系统主要设备指标 . 3 1.1 丹麦格莱音 TCM集成的风机状态监测系统简介 . 3 1.2 金风直驱风机在线
2、振动监测系统方案及主要技术指标 . 4 1.2.1 在线振动监测仪（ M-System）技术性能指标 . 5 1.2.2 加速度振动传感器的主要技术指标 5 1.2.3 转速信号的获取 6 1.2.4 在线振动监测仪安装与供电 6 1.2.5 在线振动监测仪的通讯 . 8 1.2.6 格莱音 TCM 在线振动监测与故障诊断分析软件系统 8 1.2.7 在线振动监测系统与 SCADA 系统的对接 10 二 . 技术支持与培训 10 三 . 质量保证与软件升级服务 10 四 . 供货范围 . 10 签字页： 12 G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential
3、 3 / 12 一 .技术方案与系统主要设备 指标 1.1 丹麦 格莱音 TCM集成的风机状态监测 系统 简介 丹麦 格莱音 (Gram&Juhl) 是全球风力发电机状态监测领域的领导者。自 1999 年以来，格莱音已经为全球超过 6000 台风力发电机装备了其先进的 TCM风机状态监测系统，并提供及时可靠的远程诊断分析服务，是目前全球装机量最大的风力发电机组状态监测系统提供商。 格莱音 (Gram&Juhl)也是全球最大的海上风力发电机状态监测系统提供商。 TCM系统已经为全球 超过1,500 台 海上风力发电机组提供在线振动监测和诊断分析服务。 格莱音 (Gram&Juhl) TCM系统为
4、全球主要风机制造商和风电运营 商 广泛应用。 TCM在中国已经成功应用于国电龙源、 中国大唐 、国华能源等 风电场。 格莱音（ Gram &Juhl）的 TCM系统通过了 ISO 9001 质量体系认证，取得了德国劳氏（ GL）认证、美国 UL 认证以及丹麦 FORCE 认证，通过对超过 5000 台风机振动监测和分析实践，特别是对海上风力发电 机 组 状 态 监 测 的 规 模 应 用 经 验 ， 使 TCM 成 为 目 前 响 应 能 源 局 导 则 最 佳 的 系 统 。格莱音（ Gram &Juhl）与 MHCC（设备健康体检中心）联姻正式进入中国，致力于为中国的广大风力发电机制造商和
5、风电运营商提供一流的风机状态监测解决方案和精准可靠的 分析 诊断服务。 概括而言， 格莱音 TCM风力发电机组状态监测系统具有以下无与伦比的 技术优势 ： 在线振动监测仪 M 系统采用全通道 同步 数据 采集 方式，明显优于常规系统每 2 通道同步的轮 循 采集方式 ； 采用业内最为先进的 “实时采集”与“选择存储”的独特数据处理机制 ，同时兼顾了数据采集的实时性、完整性和降低传输和存储空间 的要求 ； 高精度，全部为 24 位 A/D； 大内存，高达 1GB； 高度的系统开放性和可扩展能力； 支持 OPC 最新标准 OPC UA, 具备扩展数千台机组的规模化扩展能力； G 格莱音 中国 Qu
6、arkwell Copyright， Confidential 4 / 12 支持 自学习式报警参数的智能设置，有效避免“误报警”； 多维度 风机工况参数的相互交叉参考 （基于功率、转速、风速及偏航角度等） ； 实现 面向企业级 的完整状态监测 解决方案； 基于 MHCC 的远程诊断服务平台 ； 取得了全面认证：德国劳氏（ GL）认证、美国 UL 认证、丹麦 FORCE 认证 。 1.2 金风 直驱 风机在线振动监测系统方案 及主要技术指标 针对 金风 1.5MW 直驱 型 风机 传动链含有 2 个 主轴承的 结构特点， 同时 根据以往 对 监测该机型 得到 的数据进行分析 ， 优化的方案是
7、在 发电机定轴内其 前 、 后 轴承 位置 的 水平与垂直方向上各布置 1 支 低频振动传感器 。 振动测点位置示意图如下： 振动测点位置 说明 如下： G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 5 / 12 1.2.1 在线振动监测仪（ M-System） 技术性能指标 在线振动监测仪（ M-System）作为状态监测系统的核心部件， 采 用分布式智能设计，即每台振动监测仪为配备高性能处理器的独立自组织单元。 在线振动监测仪（ M-System） 达到以下技术指标 ： 1. 数据采集为全通道同步数据采集方式 ； 2. 采用 24 位 A/D 转换
8、3. 大内存： 1GB 4. 信噪比： 100db 5. FFT 线数： 400、 800、 1600、 3200、 6400、 12800 线 6. 电源供电： 24VDC 7. 支持风向、转速、功率、扭矩等风机过程量的接入； 8. 具备完善的仪器自检功能； 9. 符合 GL 规范（ TC-GL-012A-2009）； 10. RPM 分辨率可达到 100 ns 11. 在线振动监测仪 自带以太网 RJ45 接口， 10/100MB 自适应 12. 在线振动监测仪 支持通讯故障下继续数据采集和存储功能（ 典型情况下， 达 3 周以上），当通讯恢复后，能够自动将此期间采集的数据上传至服务器。
9、13. 防腐等级： ISO9223 C4 14. 防护能级达到 IP54； 15. 认证： UL, CE, GL 等 16. 适用 温度： -40 70 1.2.2 加速度振动 传感器的 主要技术指标 针对 直驱 风力 发 电机 组 的特定应用，选用安装方便、 低频性能好、 频响范围宽 的 ICP 型加速度 振动传感器 ， 传感器 的 具体参数如下 ： 序号 测点位置 传感器安装方向 传感器类型 1 主轴承 前 水平 低频型 加速度传感器 2 主轴承 前 垂直 低频型加速度传感器 3 主轴承 后 水平 低频型加速度传感器 4 主轴承 后 垂直 低频型加速度传感器 G 格莱音 中国 Quarkw
10、ell Copyright， Confidential 6 / 12 低频型加速度传感器 ： 灵敏度： 500 mV/g， 5% 加速度范围 : 10 g peak 频率响应 ( 3dB)： 0.2 14,000 Hz 工作 温度 范围 ： 50 C 至 +120 C 振动传感器 采用粘接方式进行安装，粘接垫片在风机厂内 由观为时代公司人员 进行安装，传感器在风机到达项目现场后，由 观为时代公司人员 现场 安装。 1.2.3 转速信号的 获取 金风公司 设计接近开关安装支架，预留一个接近开关安装孔， 开孔尺寸与金风使用的接近开关尺寸相同，接近开关为欧姆龙生产的 E2EM-X8B1-M1-JF。
11、 接近开关在风机厂内 由观为时代公司人员 进行安装 ， 接近开关及其附属设备由观为时 代公司提供。 1.2.4 在线振动监测仪 安装 与 供电 MKII 采集仪配有独立机柜， 机柜及其固定支撑支架由观为时代公司提供。 金风负责 提供合适的 安装位置 ，机柜使用 4 个 M12 的螺栓进行 固定 ， 固定方式为 垂直 固定 。 机柜 由观为时代公司人员 在风机厂内进行安装 。 金风 负责 提供 采集器机柜 内 220V 电源 。 220V 电源 转换器 固定 在 MKII 采集仪 独立 机柜 中 。220V 电源从 X107.3 上引线（ X107.3/1 为 L， X107.3/2 为 N，
12、X107.3/PE 为 PE）。接线时，要断开电源开关 107F4.2。 电缆从机舱柜底部的 PG 口进入柜 内，布线见下图（红线为布线路径） 。电源转换器、电源线及相关附属设备由观为时代公司提供并安装。 G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 7 / 12 CMS 系统独立机柜尺寸图如下： G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 8 / 12 1.2.5 在线振动监测仪的通讯 安装于风机船形舱内的在线振动监测仪到风机 控制系统的数据传输，采用以太网传输。 通过 M-System 集成的以太网接口可以连
13、接到 风机控制柜内 以太网交换机 RJ45 接口上 ， 借助风场光纤链路，汇 集风机状态数据至 风场升压站内监测及故障诊断服务器 。 由于 1.5MW 直驱机型以太网通讯接口在塔基，我司提供塔顶至塔基通讯用的室外屏蔽网线，由 风机安装人员 在现场 安装 。 1.2.6 格莱音 TCM 在线 振动监测 与故障诊断 分析 软件 系统 在线状态监测与分析软件系统 (TCM)作为状态监测系统的 人机交互平台，具备良好的系统开放性和扩展性，能实现智能诊断与处理 ， 并具备进行 大规模数据管理和深层数据挖掘的能力。 其具体性能 如下： 1. 基于 Web 的访问方式； 2. 具备远程软件设置、组态、修改和
14、升级功能； 3. 支持通过自学习历史数据自动设置各频带报 警参数的功能； G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 9 / 12 4. 支持 ISO 10816， VDI 3834 绝对报警值的设定； 5. 分析软件系统具有智能报警功能，可根据不同转速、功率等 按工况条 件 状态划分， 触发采 集信息，可设置相应报警界限，不同报警状态在软件界面显示不同的颜色标识。 6. 能够基于转速、功率、风速、风向等条件分类采集振动数据，并建立对应的趋势图 （需要从机舱内提供相对应的模拟量信号） ； 7. 支持最新的 OPC UA Server 标准； 8. 支持
15、振动数据的自定义导出功能； 9. 具备原始数据记录功能（ Raw recording） 10. 具备故障的自诊断功能（ Proven Fault Diagnostics） ， 软件具有自动生成故障频率的功能，根据不同转速，生成相应滚动轴承故障频率、齿轮 啮合频率等。 TCM 系统在风机智能故障诊断领域，取得了业界重要的突破，通过设定特征频率及识别规则， 常见 故障能够给出较为准确的诊断。 通过远程监控系统、快速找到报警状态风机、进行数据分析、诊断。 11. 基于 Web 服务（ programming for automation） 12. 软件具备高级的数据挖掘功能； 13. 具备时域、频域
16、、包络解调、倒 谱、瀑布图 等分析功能； 14. 支持振动波形的声音模拟听诊功能； 15. 软件 支持模板建立与 更新功能，即在软件中做好一台风力发电机组的组态定义后，可将其设为模板并用来创建同类型其它机组组态定义，并能实现基于模板的同步组态定义更新，提高工作效率。 16. 软件 支持一次性同步升级所有在线振动监测仪硬件版本功能，以提高工作效率。 17. 软件数据存储和分析功能定期接收和保存所有振动测点的幅值、频谱、时域波形等数 据；提供趋势分析、频谱分析、波形分析等振动分析手段。 18. 趋势图谱能在同一界面显示至少一年的数据趋势。 G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright，
17、 Confidential 10 / 12 19. 软件 含有专门针对滚动轴承故障 的加速度包络 分析技术。 20. 软件图谱能实现数据幅值范围的自动调整。 1.2.7 在线振动 监测系统与 SCADA 系统的对接 格莱音公司的在线健康监测与振动分析系统包含最新的 OPC UA 服务器，可与第三方 OPC 系统进行双向通讯， 采用 基于 Microsoft 公司的 OPC （ Object Linking and Embedding（ OLE） for Process Control）协议。 可 实现 OPC 协议中的服务器与客户端协议，从 TCM 数据库中读取数据提供给 OPC 客户（只要是
18、符合 OPC 规范的客户端均可以从 TCM OPC 中访问 TCM 数据，大大方便用户在多个系统间进行数据整合的工作）。 金风仅对本在 线监测系统 施工方案进行确认。对系统本身技术指标和功能不做验证。 整套系统的固定、接线、安装、调试 等工作 由观为时代公司负责 实施。 二 . 技术支持与培训 我司 具备在国内培训和认证一、二级国际振动分析师的力量和资质，先后为国内一批具有重要影响力的企业培训了近 100 名取得国际振动分析师认证的高级专业人才 ；在提供产品和解决方案的同时，更能为用户提供高标准的培训和服务。 三 . 质量保证与软件升级服务 格莱音 公司 对所售产品 ， 自出厂之日起 实行 为
19、期二 年的 标准质量保证，并对产品实行终身维修服务。根据项目需要亦可提供为期五年的延保 服务 。 提供二 年的免费软件升级计划。 四 . 供货范围 序号 名称 型号 数量 1 在线振动监控模块 M-System 每台风机 1 个 2 低频型加速度传感器 500 mv/g 每台风机 4 支 3 安装垫片 每台风机 4 个 4 整体式振动传感器信号线缆 每台风机 4 根 G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 11 / 12 5 接近开关 每台风机 1 个 6 室外屏蔽网线 长度 满足 ：塔顶至塔底 布线 距离 每台风机 1 根 7 振动分析 软件 TCM 每个风场 1 套 8 监测与诊断 服务 计算机 1 G 格莱音 中国 Quarkwell Copyright， Confidential 12 / 12 签字页： 金风科技股份有限公司 代表签字： 日期：年 月日 北京观为时代科技有限公司 代表签字： 日期：年月日
