風電案例 | 風機齒輪潤滑狀態(tài)監(jiān)測與部署應用，保障發(fā)電安全高效

在風力發(fā)電系統(tǒng)中，風機齒輪箱承擔著將葉輪低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為發(fā)電機高轉(zhuǎn)速的核心傳動任務，其潤滑系統(tǒng)的健康狀態(tài)直接影響機組壽命與發(fā)電效益。

據(jù)《中國風電設備運維白皮書（2024）》數(shù)據(jù)顯示，風電齒輪箱故障占風機總故障的 35% 以上，其中因潤滑失效引發(fā)的齒輪磨損、軸承卡滯等問題，單次維修成本可達 50-200 萬元，停機損失日均超 3 萬元。

某風電場運營的 40 臺風機長期處于高負荷運行狀態(tài)，為規(guī)避潤滑系統(tǒng)潛在故障風險，保障機組連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，特引入我司風電旁路三合一傳感器系統(tǒng)，構(gòu)建齒輪箱油液在線監(jiān)測體系，實現(xiàn)故障提前預警與預防性維護。

一、項目背景：精準匹配現(xiàn)場需求，奠定監(jiān)測基礎(chǔ)

項目前期，智火柴技術(shù)團隊深入風電場完成工況調(diào)研，全面掌握設備運行關(guān)鍵參數(shù)，為方案設計提供精準數(shù)據(jù)支撐：

1. 核心監(jiān)測對象

40 臺風機齒輪箱，采用循環(huán)潤滑模式，配套 320# 潤滑油；現(xiàn)場環(huán)境溫度穩(wěn)定在 30 ℃，經(jīng)前期檢測油品狀態(tài)均正常，設備無明顯振動、透水及其他安全危險源，為在線監(jiān)測部署創(chuàng)造良好條件。

2. 關(guān)鍵安裝點位

結(jié)合齒輪箱潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定雙點位監(jiān)測方案 —— 取油口選取濾油器底部取樣口與齒輪箱頂部測壓接頭（接口規(guī)格均為 G1/4），分別配置 2 米取油管與 1 米回油管；回油口聚焦齒輪箱回油通道，確保油液樣本能真實反映系統(tǒng)內(nèi)部潤滑狀態(tài)。

3. 系統(tǒng)適配要求

供電采用風機機艙控制柜 24V 備用電源（配套 15 米電源線纜），通訊通過 “485 轉(zhuǎn) TCP + 環(huán)網(wǎng)至升壓站” 模式，最終接入風電場原有管理平臺，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)無縫對接與實時查看。

二、現(xiàn)場部署：專業(yè)施工 + 高效配置，保障監(jiān)測效能

（一）硬件安裝：科學改造，消除干擾

針對風機齒輪箱原有接口特性，智火柴采用 “最小改動 + 精準適配” 的安裝策略，確保不影響原有潤滑系統(tǒng)功能：

傳感器部署：將風電旁路三合一傳感器精準安裝于齒輪箱旁側(cè)，避開振動區(qū)域，確保設備與管路、通訊線路布局合理，降低外部環(huán)境對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響。

取油口改造：基于濾油器底部原預留 G1/4 取油接頭，加裝 1/4 對絲與球閥組件轉(zhuǎn)接油管，既保障潤滑系統(tǒng)密封性，又可通過球閥控制取樣時機，避免油液樣本雜質(zhì)污染，滿足監(jiān)測精度要求。

回油口改造：在齒輪箱回油口 G1/4 測壓接頭處，增設 1/4 對絲、三通及球閥部件，實現(xiàn)回油通道與監(jiān)測設備穩(wěn)定連接，同時通過三通設計保障正?；赜凸δ?，改造過程無設備運行干擾。

（二）軟件配置：簡化流程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通

為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，技術(shù)團隊按標準化流程完成核心配置，簡化操作細節(jié)的同時保障系統(tǒng)兼容性：

基礎(chǔ)連接：將 NA111 串口服務器通過網(wǎng)線接入交換機（與調(diào)試電腦同網(wǎng)段）并接通電源，修改電腦 IP 地址至與服務器默認地址同網(wǎng)段，完成網(wǎng)絡基礎(chǔ)搭建。

服務器配置：登錄串口服務器網(wǎng)頁配置界面，設定靜態(tài) IP、TCP 服務器工作模式，匹配串口參數(shù)，開啟 MODBUS 網(wǎng)關(guān)功能，確保數(shù)據(jù)傳輸符合工業(yè)標準。

系統(tǒng)調(diào)試：提交參數(shù)并重啟服務器，通過模擬信號測試驗證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，確認監(jiān)測系統(tǒng)與風電場管理平臺無縫對接，調(diào)試一次性通過。

（三）核心監(jiān)測指標：全維度覆蓋，掌握潤滑狀態(tài)

系統(tǒng)部署后，可實時采集齒輪箱潤滑系統(tǒng)關(guān)鍵指標，實現(xiàn)油液狀態(tài)與設備工況的全面監(jiān)測，具體監(jiān)測維度如下：

油液基礎(chǔ)性能指標：運動粘度、飽和度，實時判斷潤滑油老化、劣化程度，確保潤滑性能達標。

污染物與磨損監(jiān)測指標：水分含量、細磨粒、粗磨粒，及時識別油液污染與部件異常磨損風險。

系統(tǒng)運行工況指標：潤滑系統(tǒng)流量，實時監(jiān)測系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，輔助判斷管路堵塞、泵體故障等潛在問題。

三、監(jiān)測成效：從 “被動維修” 到 “主動預警”，賦能穩(wěn)定發(fā)電

本次旁路三合一傳感器的部署，幫助風電場實現(xiàn)三大核心價值：

1. 故障預警精準化

通過對運動粘度、磨粒含量等指標的實時監(jiān)測，可提前 1-3 個月識別潤滑系統(tǒng)潛在故障，避免因齒輪箱卡死、軸承損壞導致的非計劃停機，將故障響應時間縮短 80%。

2. 運維成本最優(yōu)化

基于油液狀態(tài)數(shù)據(jù)精準判斷換油周期，避免過度換油造成的資源浪費；同時減少人工巡檢頻次，每年預計為風電場節(jié)約運維成本超 30 萬元。

3. 發(fā)電效益最大化

系統(tǒng)運行至今，40 臺風機齒輪箱未發(fā)生潤滑相關(guān)故障，機組可利用率提升至 98.5% 以上。若按單臺風機日均發(fā)電量 2.5 萬度計算，每年多發(fā)電量超 130 萬度，創(chuàng)造顯著經(jīng)濟價值。

未來，智火柴將持續(xù)深耕風電設備健康監(jiān)測領(lǐng)域，以更貼合現(xiàn)場需求的定制化方案，為新能源行業(yè)提供 “監(jiān)測 - 預警 - 運維” 一體化服務，助力風電場實現(xiàn)安全、高效、經(jīng)濟運行。點擊了解《風電齒輪箱油液狀態(tài)解決方案》

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