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    ​【成果推介】第745期：大型海陆风机关键部件安全监测与故障预警控制技术

    2026-03-10 05:49:28

    阅读(377)


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      华北电力大学正式发布《2025华北电力大学自主知识产权成果名录》，作为全景梳理年度核心技术专利、软件著作权及高质量成果培育的创新年鉴，百余项最新科技成果的前沿披露，数十支新增科研团队的创新矩阵，《名录》全面收集并整理了2024年度华北电力大学及相关机构自主研发的多项核心科技成果与创新技术，同时详细介绍了成果所涉专利的相关情况。“成果推介”将陆续公开发布成果册所收集的重点推介案例，敬请关注！


      大型海陆风机关键部件安全监测与故障预警控制技术

      成果参与单位 华北电力大学、河北振创电子科技有限公司、温州电力建设有限公司

      成果完成人 何玉灵

      知识产权情况

      项目获得授权发明专利 54 件，其中国际发明 3 件，国家发明专利 30 件（已转让 3 件，开放许可 2 件）、实用新型 21 件，登记软件著作权 6 件，发表论文 160 篇，其中 SCI 论文 74 篇，含 SCI 一区 Top 论文 7 篇，EI 论文 86 篇，其中领跑者 5000 中国精品科技期刊顶尖学术论文 2 篇，出版专著 2 部，编写IEEE 电力设备数字孪生白皮书 1 部

      成果介绍

      面对资源短缺、环境污染和气候变化带来的严峻挑战，有效控制碳排放量、大力发展新能源发电技术已成为全球各国的共识。在国家能源结构升级转型的重大需求背景下，大型海陆风机数量快速增长，成为推动我国碳中和目标实现的重要引擎。风机部件众多且维修不便，一旦失效损失极为巨大。实时精准的部件安全监测与故障预警控制对于保障风机安全稳定运行、防止重大事故发生和避免经济损失具有极为重要的意义。目前面临的技术挑战：

      1、众多风机服役工况存在差异，缺少科学理论方法进行风机部件状态预警值的动态合理界定；

      2、海量采集数据冗余信息多有用数据少，微弱的故障信息难以快速准确提取，故障识别和预警滞后；

      3、大量部件需全天候监测，分析工作量巨大，缺乏支撑自主分析及预警的智能装备系统。

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      项目的整体技术路线

      针对上述三个技术挑战和问题，项目分别从理论方法创新、智能诊断算法研发和自动监测系统研制等三个方面开展工作，实现核心技术指标突破。主要竞争优势如下：

      1、攻克了部件状态预警阈值动态界定的难题，误报率降低了 30%，对超过 1000 台海陆风机常见故障识别准确率>80%。

      2、突破了海量数据核心故障信息提取困难、故障识别滞后的技术瓶颈，故障诊断与预警周期从半小时以上突破为实时，分析时间从 1 分钟降至<30 秒。

      3、实现了大型海陆风机监测智能装备的国产化突破和性能赶超，单套系统自动监测和分析的风机数量最多可达 1000 座，成为目前我国极少数可完全自动评估常见故障发展趋势并智能生成监测预警报告的海陆风机安全监测系统之一，也是目前国内唯一实现自主分析并占据市场优势的海上风机安全监测系统。

      创新点

      不同环境工况下风机部件差异性振动响应特性获取的技术思路及实现方案

      1、创建了考虑海陆实际风速时空分布特性的叶轮气动不对称分析模型和接触部件的强迫振动耦合模型，发明了融合振动疲劳、机械损伤的风机关键部件动态阈值预警方法，提出了部件状态预警阈值动态界定策略，有效降低了误报率；

      2、建立了故障特征样本数据库和动力响应特性异常样本数据库，提出了关键部件的智能诊断方法，突破了海量数据核心故障信息提取困难、故障识别滞后的技术瓶颈；

      3、研发了具有高度自动化分析能力的安全在线评估与实时预警系统，提出了风机关键部件的全自动监测、预警和健康管理方法。

      应用场景

      该成果主要应用于智能制造、高性能电机、风力发电等领域，如大型海路风机安全检测与预警。

      市场前景

      项目面向国家能源结构升级转型重大战略需求，研发了具有高度自动化分析能力的安全在线评估与实时预警装备系统，社会经济效益显著，为保障大型海陆风机安全稳定高效运行和助推双碳战略目标落地做出了重要贡献。未来有极高的发展潜力和蓬勃的发展前景。

      应用案例

      （一）项目完成单位的推广应用

      1、河北振创电子科技有限公司：自 2021 年 1 月开始应用和转化该项目研究成果，对项目技术成果进行了整体转化和产品生产。针对大型海陆风机关键部件研发了多种具有自主知识产权的国产高精传感器、采集仪和安全评估预警系统。产品通过了中国计量科学研究院权威鉴定。

      2、温州电力建设有限公司：于 2021 年 1 月开始应用该项目研究成果，将其研发的安全监测系统和配套的传感采集硬件运用在华能苍南 4 号、华能苍南海上风电 2 号、瑞安 1 号海上风电等多个海上风电安全监测项目中，解决了海上风机关键部件安全监测与缺陷预警的实际问题。

      （二）工程施工单位的推广应用

      国内多家工程施工单位购置项目研发的安全监测系统和配套的传感采集硬件，并安装于所承担的海陆风场风机监测项目，具体情况如下：

      1、北京腾晟桥康科技有限公司：于 2021 年 6 月开始采购项目研发的传感器、采集仪和智能监测系统并批量供应安装于国内多个海陆风场的大型风机。

      2、北京精振仪器科技有限公司：自 2021 年 1 月开始将项目研发的传感器、采集仪和智能监测系统安装于国内多个海陆风场的大型风机上并提供相应的售后服务。

      3、成都塞思拓科技有限公司；

      4、天津水运工程勘察设计院有限公司岩土工程勘察所；

      5、浙江绿链数字科技有限公司：于 2023 年 1 月开始将该项目研发的安全监测系统和配套的传感采集硬件应用于江苏竹根沙 H2#、江苏盛东如东(H3)、射阳海上南区 H1#、莆田平海湾二期、浙能嘉兴 1 号、华能江苏大丰扩建等多个海上风电安全监测项目。

      6、保定市云辉电力设备科技有限公司：自 2021 年 1 月开始将该项目研发的多参量一体化集成传感器、采集仪和智能安全监测系统应用于国内多个海陆风场安全监测业务。

      （三）一线海陆风场的应用

      项目研发的各类传感器、采集仪和分析仪等下位机，以及配套的安全评估与故障预警系统广泛应用于国内外各海陆风场的大型风机上，主要包括：

      1、国能藤县能源发展有限公司：于 2021 年 1 月开始应用该项目研究成果，对该单位的所辖风场风机安装了项目研发的传感器件和实时监测预警系统，所安装的监测预警系统及时检测出了 23 起缺陷并进行了预警。

      2、华能涞源风力发电有限公司：于 2021 年 1 月开始应用该项目研究成果，对所辖风场的风机安装了安全监测与预警系统，该系统及时检测出 18 起关键部件故障和缺陷。

      3、华能海兴风力发电有限公司：于 2021 年 1 月开始应用该项目研究成果，对该单位的风机安装了安全监测与预警系统，该系统及时检测出 20 起关键部件故障和缺陷。

      4、蔚县新天风能有限公司：于 2021 年 1 月开始应用该项目研究成果，针对该单位所属风场的所有风机安装了该项目成果中的多向加速度计、倾角仪等装置以及安全监测及预警系统，该系统及时准确地检测出 37 起关键部件的缺陷。

      5、涞源新天风能有限公司：于 2021 年 1 月开始应用该项目研究成果，对所辖风场的风机安装了该项目研发的传感器及安全监测系统，该系统帮助该单位及时检测出起风机部件缺陷。

      效益分析

      项目成果已在甘肃金昌水泉子风场（风沙环境）、福建兴化湾海上风场（海洋环境）、广西兴安坪风场（山地环境）等多个陆上及海上风场共计 1000 多台大型风机和越南朔庄省富强等“一带一路”沿线国家 6 个海上风电场共计 500 多台风电机组中得到推广应用。近三年产生直接经济效益 10.8 亿元、间接经济效益 2.07 亿元，对超过 1000 台海陆风机常见故障识别准确率>80%，故障诊断与预警周期从>30 分钟突破为实时诊断，分析时间从 1 分钟降至 30 秒以内。

      获奖情况

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     2024 年第六届全国设备管理与技术创新成果技术类特等奖

      1、2024 年第六届全国设备管理与技术创新成果技术类特等奖：该奖项由中国设备管理协会颁发，由国家发展和改革委员会主管和支持，代表了该项目成果具备国内设备管理和技术创新的顶尖水平。

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    日内瓦国际发明展金奖

      2、2024 年日内瓦国际发明展金奖：该奖项是由国际专利与工业设计联合会等国际组织共同评选的全球最具权威的发明奖项之一，代表了国际社会对该项目成果的高度认可，具备极高的实用性和创新性。


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    初审：祝仕鸿

    复审：刘 晓

    审核：王宏盛



    来源：华电技术转移转化中心公众号

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