Nowatorska intuicyjna struktura hierarchiczna systemu monitorowania stanu turbin wiatrowych

Abstract

The field of condition monitoring (CM) systems has developed significantly in recent decade. Due to constant improvement of embedded computing, complex vibration data processing can be now implemented for a much larger group of machines, e.g. wind turbines. One of the key outcomes of this process is increase in the number of signal features calculated online. Instead of a dozen of broadband values, we now have more than a hundred for a typical wind turbine. Such a situation creates information overload for the operators. On one hand, it is now possible to detect machine failure at an early stage, but on the other – a person monitoring a few dozens of turbines, each generating over a hundred features is not able to properly organize all the information from CM systems. Therefore, we have proposed the hierarchical informational structure for condition monitoring system of wind turbines, based on the data fusion methods. The information about feature values and statuses is combined into higher levels, e.g. main bearing, gearbox and generator together with the information about its severity and novelty.Na przestrzeni ostatniego dziesięciolecia zaobserwować można było szczególny rozwój na polu monitorowania stanu maszyn i urządzeń. Stało się tak dzięki wykorzystaniu bardziej zaawansowanych systemów wbudowanych oraz skomplikowanych algorytmów przetwarzania sygnałów drgań, które obecnie mogą być zastosowane do oceny stanu znacznie większej grupy maszyn, takich jak np. turbiny wiatrowe. Jednym z najważniejszych efektów tego procesu jest zwiększenie ilości wskaźników diagnostycznych, które mogą zostać obliczone w czasie rzeczywistym – zamiast kilkunastu wartości szerokopasmowych, obecnie otrzymuje się ich ponad sto dla typowej turbiny wiatrowej. W rezultacie prowadzi to do przeciążenia ilością informacji, jakie jest stanie przetworzyć wykwalifikowany pracownik utrzymania ruchu. Z jednej strony, istnieje obecnie możliwość wykrycia uszkodzenia maszyny w najwcześniejszym jego stadium, z drugiej natomiast – inżynier utrzymania ruchu monitorujący kilkadziesiąt turbin, z których każda generuje ponad sto wskaźników informujących o stanie maszyny, nie jest zdolny do właściwej oceny wszystkich informacji z systemu diagnostycznego. W związku z tym, zaproponowana została hierarchiczna struktura informacyjna dla systemów monitorowania stany turbin wiatrowych oparta na metodach integracji danych. Informacja o wartościach oraz stanach wskaźników diagnostycznych łączy się na wyższych poziomach, tj. łożyska głównego, przekładni oraz generatora razem z informacją o ich o ważności oraz aktualności