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大型海陆风机关键部件安全监测与故障预警控制

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成果主要完成人

何玉灵、何先龙、张 文、万书亭、徐明星、代德瑞、绳晓玲、佘天莉、王晓龙、白怡凡、孙 凯、唐贵基、蒋宏春、贾行建、李 勇、袁兴华、周福成、王海朋

项目概况

近年来,在国家能源结构升级转型重大需求背景下,大型海陆风机快速增长,成为推动我国碳中和目标实现的重要引擎。风机部件众多且维修不便,一旦失效损失巨大。实时精准的部件安全监测与故障预警控制是保障风机安全运行、杜绝事故发生的最佳手段。但也面临巨大挑战:1.众多风机服役环境、机型类别、服役年限存在差异,固定预警阈值监测方法适配性差易造成误报,缺少对部件状态预警阈值动态界定的科学方法;2.海量采集数据冗余信息多,微弱故障信息难以快速高效提取,故障识别和预警滞后;3.大量部件需全天候监测,分析诊断工作量大,缺乏支撑部件故障自主分析及预警的智能装备系统。 项目历时10年,依托新能源电力系统国家重点实验室、河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室,在国家基金和河北省基金支撑下,通过校企联合,从“理论创新-技术攻关-装备研制”三个维度全面突破,取得系列创新成果: 1.首创了融合振动疲劳和机械损伤的风机关键部件动态阈值预警方法,攻克了部件状态预警阈值动态界定的难题,对超过1000台海陆风机常见故障识别准确率大于80%; 2.针对早期故障和复合故障的识别问题,建立完善了故障特征样本数据库和动力响应特性异常样本数据库,突破了海量数据核心故障信息提取困难、故障识别滞后的技术瓶颈,故障诊断与预警周期从半小时以上突破为实时,分析时间从1分钟降至小于30秒; 3.研发了具有高度自动化分析能力的安全在线评估与实时预警系统,实现了风机关键部件的全自动监测、预警和健康管理,单套系统自动监测和分析的风机数量最多可达1000座,是目前国内唯一实现自主分析并占据市场优势的海上风机安全监测系统。 项目获发明专利17项、实用新型21项、软著6项,发表SCI/EI论文30多篇,制定中国电机工程学会《海上风力发电机组支撑结构安全监测技术导则》标准,经中国电工技术学会评价委员会鉴定,“项目整体技术达到国际先进水平”。 项目成果在河北企业进行技术转化并通过中国计量科学研究院权威检测,推广应用于三峡新能源、华能集团等多个海陆风场的1000多台大型风机和越南朔庄省富强等6个境外海上风场的200多台风机,检出故障200多起,产生直接经济效益3.04亿元、间接经济效益1710万元;培养河北省青年拔尖人才1名、数字河北青年标兵1人,为保障大型海陆风机安全稳定高效运行和助推国家双碳战略目标落地做出了重要贡献。