CS2000風電機組在線監測與故障診斷系統(以下簡稱CS2000系統)是中自慶安自主研發的專門用于風力發電機組傳動鏈部件安全運行過程監測的系統，其能夠連續監測風力發電機組運行過程中的振動、沖擊、晃度、轉速、負荷等參數，并實時在線監測設備運行狀態，持續跟蹤故障事件的發展，及時預警，降低運行風險，同時應用工業大數據和物聯網技術，將設備狀態監測與工藝狀況結合，實現設備全生命周期管理，從而精準高效的指導生產、工藝過程，實現工廠智能化管理。
1.案例背景
某大型集團旗下風電場某臺風力發電機齒輪箱在2021年2月3日在CS2000系統多次預警后，現場停機打開齒輪箱觀察孔檢查，確認中速軸齒輪斷齒，隨后更換齒輪箱，更換后運行良好。
此設備于2019年8月25日接入中自慶安CS2000系統，至2021年1月6日，運行良好，2021年1月6日，現場開始持續一周大風后，設備出現故障，CS2000系統預警中速軸齒輪斷齒，現場檢查未見明顯異常，持續運行至2月3日，在此期間CS2000系統多次預警，且故障有惡化趨勢，現場隨即停機檢查，確認中速軸斷齒，及時處理，避免了重大損失。
2.設備情況
齒輪箱結構為三級增速箱，低速級為行星齒輪傳動，中速級和高速級為平行斜齒輪傳動，額定功率1500kw，額定轉速1800rpm。
3.振動詳情
以下數據為CS2000在線監測系統實測數據：
2021年1月6日前，正常運行，波形頻譜正常(圖1，圖2);
2021年1月13日，持續大風，設備出現故障，振動圖譜中故障特征明顯(圖3，圖4)
2021年2月3日，停機檢查，確認斷齒(圖5);
2021年2月27日，更換后運行良好，波形頻譜正常(圖6，圖7);
圖1 齒輪箱中速軸時域波形圖(正常)
圖2 齒輪箱中速軸頻譜圖(正常)
圖3 齒輪箱中速軸時域波形圖(故障)
圖4 齒輪箱中速軸頻譜圖(故障)
圖5 齒輪箱中速軸斷齒
圖6 齒輪箱中速軸時域波形圖(更換后)
圖7 齒輪箱中速軸頻譜圖(更換后)
4.小結
齒輪斷齒若不及時處理，折斷的輪齒會污染潤滑油液，且易進入正常齒輪的嚙合區，導致齒輪箱卡死。風電齒輪箱位于高塔上，且運行力矩較大，一旦卡死而不能及時收槳，容易發生倒塔事故，造成重大損失。針對該風電齒輪箱，CS2000風電機組在線監測與故障診斷系統及時、準確預警故障設備，提醒現場運維人員及時處理，避免齒輪箱卡死、“炸箱”等安全隱患，既保證了風機安全運行，又提高了運行效率。