风力发电机螺栓监测

系统结构

　　风电场螺栓监测系统将风电机组塔筒螺栓，偏航轴承螺栓，变桨轴承和叶片螺栓状态纳入实时监测系统，基于RFID的螺栓状态数据实时采集，并通过有线或无线方式传输给监控服务器，最终通过计算机管理平台对风电场各风机的紧固件状态进行及时、精准、科学地监测，对采集到的状态数据进行系统的统计、分析，实现了传统人工检查向数字化、网络化和智能化的蜕变，从而更好地、更加科学地指导风机运维工作。

图1：螺栓监测预警系统结构图

螺栓状态探测器

　　按照变桨轴承法兰盘及固定螺栓的结构尺寸设计螺栓状态探测器，采用一体式外壳设计，探测器套装在螺栓外部，通过紧固扣固定在螺杆上，探测器内置无源RFID传感器，设计检测电路实现螺栓旋转位移和轴向位移监测，采集器通过RFID超高频通信实现螺栓位移的数据采集和异常报警。

图 2 螺栓状态探测器

RFID数据采集器

　　基于无源RFID通信原理实现螺栓探测器的数据采集，RFID数据采集器设置3路天线接口，使用全向天线，安装在螺丝法兰中心位置，每路天线负责一个叶片变桨轴承固定螺栓的数据采集，采集器具备通信接口，可通过滑环将数据传输到机舱，再将数据接入到机舱路由器。

主要设备参数说明

螺栓状态探测器	功能说明
	1、监测位移：通过无源RFID采集螺栓径向和轴向位移。 2、LED灯提示：指示螺栓状态，提示巡视人员。 3、数据记录：记录设备信息。
螺栓数据采集器	功能说明
	1、探测器数据采集：可实时采集螺栓探测器状态数据。 2、探测器状态检测：可实时监测探测器工作状态。 3、外接天线：4路射频天线。 4、通信接口：以太网，485，CAN通信。
RFID识别天线	功能说明
	1、读取RFID标签：读取RFID标签内存信息。 2、写RFID标签：写入需记录的信息。 3、远距离读取：读卡距离0-18米,可通过输出功率控制读距防水防尘防雷，轻松应对室外不同环境。

系统通讯架构及软件说明

风场螺栓检测系统通讯框架

　　螺栓监测通过无线通信模块中继通信方式，将数据传输至升压站，并接入螺栓监控服务器。风电机组螺栓监测探通过原风电机组主机光纤网络来传输数据，在风电机组塔基和机舱分别安装以太网转485网关设备，螺栓检测探测器通过485通信接入以太网网关，网关接入风机光纤路由器预留的网口，螺栓监控服务器接入升压站光纤路由器预留网口，通过主机厂分配IP，螺栓监控服务器在升压站可连接风机以太网网关，并通过网关读取风机螺栓监测探测器数据，系统架构如下图所示：

图3 风电场螺栓监测系统网络连接图

风场级螺栓监控系统

　　远程上位机监控平台软件与风电场螺栓监测器通信，实现设备数据采集及螺栓运行监控、数据存储分析、用户权限管理、系统配置、操作日志记录等功能。远程上位机监控平台业务架构如下图所示，具有层次化清晰的业务结构，系统基于B/S架构，方便扩展，从上到下分别是用户层、应用层、业务层、业务子系统层、操作系统层、数据库层、以及安全加密层，下层为上层提供数据或者业务服务。

图4 风电场螺栓监测平台业务架构

（1）用户权限管理

　　系统设计用户权限管理功能，可增加、删除、修改用户，用户分两级权限：管理员和普通用户。管理员可使用用户权限管理、系统配置、数据监控等功能；系统用户主要包括风电公司领导、风电运维人员、系统管理员。不同的用户具有对应的角色，能够执行相应的操作。普通用户仅可使用数据监控功能。风电公司领导负责查看统计分析指标和进行螺栓系统运行评估工作，浏览螺栓监测分析报告；

（2）系统配置

　　可配置风电场螺栓监测系统信息：风机IP、设备ID、监测模式。主要负责提供系统基础应用模块，包括系统登录、系统设置、账号管理、螺栓监测设备信息管理、统计分析等功能模块。

（3）数据监控

　　数据监控界面包含如下功能：a) 螺栓监测设备运行数据；b) 螺栓监测大数据分析结果。

（4）操作日志记录

　　将快速螺栓监测软件操作日志进行存储于数据库。

　　需预留并开放与远程集中控制中心的接口，满足后续螺栓监测系统监控数据接入远程集中控制中心的需要。

关键词：

风电场防雷系统

电站智能监测系统