风机机舱温度智能控制系统研究

本文大纲

一、系统逻辑功能

1、探测层

2、数据层

3、支撑层

4、业务层

二、系统控制功能

1、风机控制显示模块可实现对风机的阈值预警温度设置、电机角速度设定以及工作时间设定

2、温度采集模块增强实时性，主系统可实现短时通讯，询问数据。

3、基本散热和过滤装置

4、报文日志装置，在舱内监测到温度过高和系统故障时，系统会自动生成报文日志

三、机舱温度智能控制系统

四、样机齿轮箱温度对比分析

该系统可以有效的降低机舱内齿轮箱等设备的油温和局部温度，可以确保油温控制在预期油温范围内

五、样机输出有功功率对比分析

安装该系统后的110号样机风机功率曲线表明，此机组的输出功率一直处于较高的稳定状态

文章速递

此系统设计了四个层次，首先是第一层次探测层，该层次通过温度传感装置完成对发电机等探测部位的温度数据监测与收集；第二层次是数据层，主要对探测蹭采集的数据进行存储和处理；第三层是支撑层，该层次对上一层次的数据进行挖掘，通过智能温控模型对舱内温度是否越界进行判定。最后一层为业务层，该层次主要针对上一层次判定的结果，实施智能决策方案，采取主动降温、过滤和除尘等措施降低舱内温度，实现对风机机舱的智能控制。

开启数据库，通过启动插件，进入机舱管理系统的人机交互界面。管理系统备有检测模块，数据采集模块，报文解释模块，故障管理模块，专家系统等可满足使用者对机舱内的实时情况进行控制和分析。

风机控制显示模块可实现对风机的阈值预警温度设置、电机角速度设定以及工作时间设定。采集温度的最小分度值为1度，设置温度范围为0-80度。若温度达到或超过预警温度值，过滤电机和通风电机均会启动。可在机舱列表内点击单台机组，手动设置过滤电机预警温度值，温度降低到预警温度值一下或超过运行设定时间值后立即停止。

温度采集模块的功能为通过机舱内装配的温度传感器检测的数据，以无线通讯方式上传至上位机，在数据平台查看各控制箱采集机舱相应位置的温度值，为了增强实时性，主系统可实现短时通讯，询问数据。当采集温度值1超过设置过滤电机预警温度值时，系统右下角提示齿轮箱散热器前端温度高预警。当采集温度值2（累计平均值）超过设置通风电机预警温度值时，系统右下角提示机舱温度高预警，机舱温度高预警判定依据为检测机舱温度的所有传感器检测到的温度平均值。温度采集通道值3，4，5，6也同样设置过量保护，若采集温度大于设定系统右下角提示风机限功率预警，输出报警。该界面同样配备过滤电机和通风电机状态的实时显示，并配备RTC时钟，上传系统时间，实时性强。

在基本散热和过滤装置外，此系统还配备了报文日志装置，在舱内监测到温度过高和系统故障时，系统会自动生成报文日志，用来提醒工作人员注意舱内故障情况并采取相应及时有效的措施。

样机测试将简易的机舱智能控制系统安装在内蒙古东山风电场110#进行测试，东山风电场并网容量为249.3MW，对110#风机安装温度智能监控与控制系统，选择其中的三台风机进行测试，风机型号是V80-2.0MW。

将110号样机安装此系统，另外两组样机109号和111号不安装此系统，选取风速较高的两天，对比分析安装系统前后三组样机齿轮箱温度的数据，制出当日油温曲线。

由实际监测数据可以明显看出：在大风高温天气下，安装温度智能控制系统的110号样机齿轮箱的油温曲线明显低于未安装此系统的另外两组样机的齿轮箱油温曲线。因此，我们得出：该系统可以有效的降低机舱内齿轮箱等设备的油温和局部温度，可以确保油温控制在预期油温范围内，保证了机舱的正常运行，延长了机舱内部设备的使用寿命。

除了通过对比安装此系统前后齿轮箱温度的数据曲线来测试机舱温度控制系统的可行性，我们还采集了三组样机的输出有功功率，进而进行对比分析，确定出该系统安装后对风机运行功率的影响情况。将109号、111号样机安装温度控制系统的110号样机进行最大概率法的链接，生成数据曲线。

通过三组样机风机功率对比的实际曲线我们得出了：在大风高温天气下，没有安装此系统的风电机组由于没有系统内降温装置及过滤装置的保护，每当运行几小时后，机组输出的有功功率将会迅速下降，甚至减少到零。造成风电机组停机，短时间内无法正常使用，不仅减少了发电量，还造成了一定的经济损失；相反，安装该系统后的110号样机风机功率曲线表明，此机组的输出功率一直处于较高的稳定状态。从而提高了各项运行指标，确保了经济效益。

本文针对风电机组机舱内整体或局部出现的过热情况，进而对风机造成的不良影响设计了风机机舱温度智能控制系统，首先对于系统的控制部分，分别介绍了软件的逻辑功能以及控制界面和操作功能，可以对监控设备传递来的数据进行自动判断，并通过主动降温、过滤和除尘的措施降低舱内温度，实现对风机机舱的智能控制。然后对比了三组样机的齿轮箱温度和输出有功功率曲线，证明了此系统可以有效的降低机舱内部温度，提高风机运行效率，保证经济效益，提高了风电机组运行的可持续性。为今后风电的进一步发展提供了一定的保障。