在线状态监测系统试制协议.doc
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在线状态监测系统技术协议
产品型号
FC2000
FC2000风电机组
在线状态监测系统试制协议
甲方：
乙方：
签订时间：
年月日
签订地点：
12
甲乙双方就甲方FC2000风力发电设备用在线状态监测系统（CMS），经双方友好协商，对乙方所提供的状态监测系统的应用环境、性能、技术接口、服务等达成如下协议：
1 总则
1.1本试制协议适用于**有限公司FC2000风力发电机组的在线振动监测系统，包括应用环境、技术要求、供货范围、技术服务、性能试验及验收等。
1.2本协议提出的是最低限度的技术要求，并未规定所有的技术要求和适用的标准，供方应提供一套满足技术协议和所列标准要求的高质量产品及其相应服务。
对国家有关安全、环保等强制性标准，必须满足其要求。
1.3乙方应执行本技术协议所列标准。
有不一致时，按较高标准执行。
供方在设备设计和制造中涉及的各项规程，规范和标准必须遵循现行最新版本的标准。
1.4合同签订后，甲方有权因为标准规范的变更而对该技术规范及图纸进行修改，修改的内容由双方协商决定。
1.5本技术协议未涉及之处按国家或行业相关标准执行
2 参考标准
为了规范风电机组CMS系统，参考机械、电气、风电行业的相关规范和标准，本技术规格书规定了CMS系统应满足的技术要求。
本技术规格书中所使用的标准如与供方所执行的标准不一致，按较高标准执行。
对于国家有关安全、环境等强制性标准，供方必须满足其要求。
本技术规范书适用于陆上风力发电机组CMS系统的选型、验收和使用。
本技术规格的制定参考了以下规范或标准：
序号
标准/文件号
标准/文件名称
1
GL2007
风力发电机组状态检测系统认证准则
2
NB/T31004-2011
风力发电机组振动状态监测导则
3
GB/T19873.1-2005
机器状态监测与诊断振动状态监测第1部分：
总则
4
GB/T19873.2-2009
机器状态监测与诊断振动状态监测第2部分：
振动数据处理、分析与描述
5
IEC61850-2002
Communicationnetworksandsystemsinsubstations
6
VDI3834-2009
风机振动监测
7
IEC61400-24
风机发电机系统-防雷击保护
8
89/336/EEC
电磁兼容性EMC指导
3 基本功能和用途
3.1 系统定义
风电机组状态监测系统，英文ConditionMonitoringSystems，简称“CMS”。
风电机组状态监测系统是通过各种感知元件在线监测风电机组的风轮、主轴承、齿轮箱、发电机、塔筒等关键部件的振动、温度、转速信号等，分析和诊断出风电机组各部件的状态，提前识别故障类型、故障程度和精确定位故障部件、预测失效，让用户优化维修工作，减少意外停机，降低成本。
3.2 基本功能及用途
状态监测系统主要实现以下功能：
（1）系统针对机组的结构特点，给出完整的解决方案；
（2）系统所用的振动传感器具有精度高、可靠性好，能在恶劣环境中应用，且易于安装和维修等特点，传感器具有统一规则的标识；
（3）系统能监测风电机组主轴承、齿轮箱、发电机、塔筒等传动链重要部件的振动；
（4）数据采集站是一个以微处理器为核心的智能化的数据采集专家系统，它将各种传感器的信号A/D转换成可以接受的信号，并对振动信号进行时/频域的分析（如FFT-分析（快速傅立叶变换），或者加速度包络分析（gE）等），最后将时频域分析数据发送到CMS现场服务器；
（5）可以根据需求配备智能诊断系统，自动诊断典型故障，解决海量数据分析问题；
（6）系统设备具备TCP/IPModbus、OPC、RS485、RS232通讯方式或模拟量信号方式，能接收风机风速、功率、转速、变桨偏航状态、齿轮箱温度、发电机温度等信息，或与主控系统进行交互；
（7）系统采用Ethernet网方式完成数据采集单元与服务器之间的数据通讯；
（8）采集单元具有自检功能：
在系统上电后，采集模块能够对硬件本身进行功能自检，并能够发出功能故障或错误报警；
（9）系统能提供多种滚动轴承故障特征数据库，数据库对用户公开并可进行编辑、扩展。
另外可对本台风机的数据中带有故障信息的特征数据进行提取，创建更有针对性的数据库。
对数据库可进行备份、数据精简、数据恢复、数据导出等；
（10）针对轴承、齿轮箱故障检测：
可通过时域分析、频域分析、阶次分析、包络分析等方式诊断机组轴承故障、齿轮啮合故障及不对中、不平衡等其它故障，并通过gpk包络解调技术诊断轴承早期故障，并且软件可实现自动计算轴承故障频率、齿轮特征频率及轴转频等并能自动显示；
（11）系统应具有用户友好的人机界面，方便用户操作，可显示所有机组总体画面及各个机组分画面，且可以设定设备状态多级报警值，同时可以输出不同的统计信息，包括报警报告、测量信息报告、信号异常报告、机器诊断结果报告等；
（12）系统配置模块进行用户管理；采集单元参数设置；测量位置频段特征值、频率分量特征值、窄带特征值和报警设置；机组转速测量位置、工况测量位置、时域、阶次、包络、阶次包络的测量定义；
（13）系统支持Web远程访问功能，能通过浏览器远程浏览风电机组状态。
4 适应环境
风电机组经常面临低气压、多雷电、低温、高温、潮湿、尘土、电磁干扰等恶劣的工作环境，为了保证CMS系统长期安全稳定运行，传感器、电缆、数据采集单元需要满足以下环境适应性要求。
数据采集单元工作环境温度：
-40℃～+70℃；
最高月平均相对湿度：
95%（25℃）；
大气压力：
80kPa~110kPa；
防雷：
4kV（1.2/50us）；
工作电源：
额定电压：
AC230V±15%；
频率：
50Hz±0.5Hz；
谐波含量：
<5%；
系统应能承受地电位升高引起的不低于2000V的电压；
5 技术参数和性能要求
图1CMS系统架构
CMS系统主要由传感器、数据采集单元、现场服务器、远程服务器等部件组成。
传感器布置在传动链部件或机架上；数据采集单元安装在风机的机舱内，负责从传感器采集、分析处理振动信号，并将处理后的结果数据通过风电场的通讯环网传送至现场服务器；现场服务器结合工况信息评估机组状态、自动触发报警，并存档历史数据；CMS异地远程服务器通过Internet访问CMS现场服务器上的数据，实现异地监视的目的。
为了节约成本、降低工程实施复杂度，CMS系统和风电场控制系统共用一套环网通讯链路。
同时考虑到环网的通讯能力，为避免对SCADA系统的正常运行造成影响，CMS系统需要满足以下技术要求：
（1）占用单个环网的最大带宽不超过1Mbps，即单个机组占用带宽需要控制在50Kbps左右；
（2）具备自身所占用带宽和流量的调控能力。
考虑到企业信息化和数字化的需要，CMS系统需要具有开放、易于扩展的软件架构，并满足以下接口要求：
（1）可通过OPC或其他接口方式将机组振动状态信息提供给SCADA或其它系统；
（2）CMS系统需充分考虑与远程诊断中心、设备管理与维护等其它系统通讯或集成的应用需求，能以SOA的架构方式提供现场的振动与工况数据。
5.1 测点方案
状态监测系统测点布置如下：
表1
机组部位
传感器安装位置
测点
传感器类型
主轴承
主轴承前端径向
1
低频加速度传感器
主轴承后端径向
2
低频加速度传感器
齿轮箱
一级行星轮内齿圈垂直
3
低频加速度传感器
二级行星轮内齿圈水平
4
普通加速度传感器
三级高速输出轴径向垂直
5
普通加速度传感器
三级高速输出轴轴向
6
普通加速度传感器
发电机
驱动侧轴承径向水平
7
普通加速度传感器
非驱动侧轴承径向水平
8
普通加速度传感器
机舱
机舱水平
9
低频加速度传感器
机舱轴向
10
低频加速度传感器
高速轴
高速输出轴或发电机驱动侧
11
转速传感器
5.2 传感器
图5网络拓扑
5.3 分析软件
分析软件安装在现场服务器上，用于风电机组在线状态系统的数据分析、浏览与管理。
该软件是基于MicrosoftWindows操作平台，具有强大的数据管理功能和分析功能、用户友好的操作界面和智能诊断功能。
该软件分析具有以下功能：
1．用户友好的人机界面
用户友好的人机界面可以显示设备的状态信息（中文显示）。
数据可动态更新，历史数据可以查询显示。
可显示每台机组动态数据、报警指示和故障状态。
2．支持远程在线功能
该系统能通过局域网与各机组的在线振动监测系统实现远程管理；远程监控功能显示所有数据处理结果及其报警状态信息；实现数据共享，并支持基于服务器的客户端分析、诊断。
3．轴承数据库
系统具有多种轴承制造商的轴承数据库。
基于这些数据库信息，所有的机器缺陷频率可自动计算出来，并可在频谱图上显示。
4．数据存储及分析
数据存储和分析功能定期接收所有振动测点的幅值、频谱、时域波形等数据，并将评估后的数据保存到MicrosoftSQLServer或者Oracle等大型数据库，数据库容量不受限制。
所有保存在数据库中的数据都带有采集的日期和时间，以及之后进行故障诊断、趋势分析的时间。
5．图形分析功能
图形分析功能提供振动频谱图、时域波形图、包络谱图、趋势图等。
图形化的显示各振动测点的振动速度或加速度有效值、峰峰值及峰值。
6．报警与警告
该系统有两个报警类型：
初级报警和二次报警，报警状态可根据转速和功率分级设置。
无论是初级报警还是二次报警，所有的报警信息都会被传送至服务器，与相应测点一并保存在数据库中。
7．平台兼容性
分析平台可以兼容以Excel或Txt形式导出的其它测试设备的振动数据。
8．系统完整性
在线状态监测系统应该总处于工作状态，如出现某些意外导致监测中断，可以报告系统故障，并可使系统重新启动。
所有的系统故障都保存在数据库中。
6 供货范围
下列供货表格试制1台风电机组CMS主要供货清单：
表2
序号
名称
型号
技术参数
数量
备注
1
数据采集单元
（含安装支架）
参见“5.3数据采集单元”的描述
1
2
低频振动传感器（含电缆和接头）
灵敏度500mV/g
5
3
普通振动传感器
（含电缆和接头）
灵敏度100mV/g
5
4
转速传感器
（含电缆和接头）
参见“5.2.2转速传感器”的描述
1
5
工业级交换机
1光4电
1
6
服务器
（含显示器、操作系统）
标配
1
7
服务器系统软件
包括现场以及服务器监测采集、管理、Web浏览等
1
8
振动分析软件
分析、数据远程通讯软件等
1
9
安装网线
双屏蔽网线
1
保证足量
10
安装附件
扎带、波纹套管、粘接剂、砂轮、安装支架
保证足量
7 试验要求
本状态监测系统应为成熟产品，已批量化生产，供应商已完成该产品的型式测试和相关认证测试，并提供相应的测试报告，及每套产品出厂的例行检验报告和产品合格证。
在风电机组机组机舱上完成安装后，需对状态监测系统通电，与机舱一起完成出厂例行测试。
风电机组在风电场完成安装后，状态监测系统需与风电机组一起完成风场例行测试。
7.1 出厂例行测试
风电机组机舱安装完备后，需对机舱进行出厂例行调试，状态监测系统与机舱同时完成出厂例行调试和测试。
调试按出厂调试大纲进行，内容包括：
l通电，检查所安装的传感器、数据采集单元电气接线是否正确；
l进行数据采集单元运行环境部署；
l状态监测系统运行是否正常。
7.2 风场例行测试
风电机组在风场完成安装后，需对每台风电机组进行风场例行调试，状态监测系统与风电机组同时完成风场例行调试。
调试按风场调试大纲进行，内容包括：
l通电，检查状态监测系统运行是否正常；
l根据风场的IP地址配置，设置状态监测系统的IP地址。
风场所有风电机组调试完成后，需在中控室进行状态监测系统软件调试，调试内容包括：
l检查各风电机组状态监测系统的IP地址是否正确，是否能连接正确；
l检查各状态监测系统运行是否正常；
l配置网络环境；
l配置服务器运行环境，达到状态监测系统正常运行状态。
8 职责、技术培训、验收准则及售后服务
8.1 乙方职责
（1）提供传感器、数据采集单元WindDAU、服务器的安装技术要求和安装图纸；
（2）乙方负责CMS的车间安装和调试，并负责对甲方人员进行相关培训，直至其能独立完成安装和调试。
（3）完成系统设备间信号电缆的通讯调试，完成服务器软件的组态及调试；
（4）质保期内提供免费软件升级，确保软件版本为最新；
（5）在风场完成系统的整体联调及风场例行测试；
（6）为保证甲方安装、调试、使用、维护、保养工作的顺利进行，乙方应按要求向甲方人员和业主提供本协议相关产品的安装、维护和保养的技能培训，以及质保期内乙方提供本协议相关产品的技术咨询；
（7）配合甲方同时进行方案设计、现场安装、现场调试、故障分析等，在设备安装过程中及安装完成后，为甲方提供技术培训；
（8）在协议约定的服务期内，正常情况下每个月向甲方提供一份分析诊断报告。
当监测到风机有事件报警或数据异常时，应及时通知甲方，并提供事件分析诊断报告；
（9）乙方按照协议规定供货范围供货；
（10）乙方保证所提供的系统所采用版本是当前最新的，技术是成熟可靠的，并且提供48小时到达现场解决问题服务，提供远程升级及定期的远程维护服务。
8.2 技术培训。
在设备安装调试过程中和交付甲方使用后，由乙方具有丰富振动分析经验的工程师对甲方及业主方的技术人员进行技术培训。
技术培训包括（不限于）以下内容：
（1）系统软硬件的操作使用培训；
（2）系统维护培训；
（3）报警值的设置方法；
（4）风力发电机组典型故障频谱分析；
（5）轴承、齿轮的振动分析及故障诊断；
（6）电机的振动分析及故障诊断。
8.3 验收
（1）到货验收：
货物到达甲方车间后，甲方应在10个工作日内对产品进行检查，如果存在数量或/和运输损坏或/和型号技术规格或/和包装或/和标识不符合合同规定相关事件，甲方有权向乙方要求更换或索赔；
（2）功能验收：
乙方提供的设计流程、设计文件需齐全，调试文件、调试记录需齐全。
调试完成后，按标准进行系统功能测试并出具测试报告，正常运行1周无故障，视为合格。
乙方保证为此项目提供的系统是专为风电机组设计开发的，所采用的版本是当前最新的，技术是成熟可靠的。
8.4 质量保证及售后服务
从该系统验收完成投入运行起，CMS整体系统进入质保期，在保质期内供货方应免费负责为用户修理产品或更换零部件。
具体质保期限以商务合同约定为准。
（1）远程分析诊断服务
在质保期内，乙方将免费提供以下诊断服务：
通过远程诊断的方式每个月提供一份风场故障诊断报告；诊断报告在每个月的第10个工作日内提交；即使没有发现设备异常，也需要提交风场诊断报告；若监测到风机有事件报警或数据异常时，应及时通知甲方，并提供事件分析诊断报告。
分析报告的内容和格式由双方具体商定。
分析诊断报告由乙方诊断中心完成，分析报告需要包含数据分析、故障定位和维护建议等内容；
在远程诊断服务期间，乙方应不断优化状态监测系统直到系统达到最优性能；
（2）现场服务
在质保期内，系统故障可在当日由乙方技术人员提供远程支持，如解决不了，乙方服务人员须及时到达现场解决问题，同时也可根据甲方要求，委派经验丰富的专业工程师进行免费的现场服务。
9 需提交文件
lCE认证；
l《产品试验报告》；
l《用户手册》；
l《软件使用说明》；
l《维护指南》（包括故障诊断判断）；
l《安装说明书》；
l《编程指导书》；
l《系统投运指导书》
l加速度传感器说明书及维护手册
10 其它要求
10.1 包装和运输
每套状态监测系统物料及其辅料按照物料类别进行分类包装，并附有物料清单、产品出厂检验报告、产品合格证等。
所有部件在任何情况下都必须以适当的方式进行运输、搬运和存储。
设备到达现场后，应按商定的开箱检验方法，进行检查和验收。
对于验收不合格或不符合本技术标准的要求的产品，需方可拒收并向供方提出更换或退货要求。
10.2 备品备件
乙方需要向甲方提供足够的备品备件，以确保当系统部件紧急故障或损坏时，短时间之内完成更换维护，以维持系统连续正常运行。
10.3 其它
本试制协议一式四份，甲、乙双方各两份，经双方签字盖章后作为采购协议的附件，在双方签订采购协议后生效，与采购协议具有同等法律效力。
本技术规格书不局限于上述内容，如有未尽事宜，双方友好协商解决。
A
甲方：
签字：
日期：
乙方：
签字：
日期：
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