[發明專利]一種風電機組在線數據采集與分析裝置

有效

• 申請號: 201110008372.5
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102102629A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 胡建中;許飛云;賈民平;鐘秉林;黃鵬;馬亞偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種基于振動與應變信號的風力發電機組運行數據在線采集與狀態分析裝置。

背景技術

風力發電是近年來世界各國普遍關注的可再生能源開發項目之一，發展速度非常快，并且呈現出機組大型化、巨型化的趨勢。隨著大型風力發電機容量的迅猛增加，現在風力發電機正從百千瓦級向兆瓦級發展，機械結構也日趨復雜，不同部件之間的相互聯系、耦合也更加緊密，一個部件出現故障，將可能引起整個發電過程中斷。此外，由于風力發電機組一般安裝于較為偏僻的地點，并且大型風力發電機組的風葉直徑達到幾十米，風力發電機組主機安裝于幾十米甚至幾百米的塔架上，因此，為了保障風力發電機組的正常運行，有必要研究風力發電機組在線狀態數據采集技術，在線狀態監測與分析已經成為風力發電機技術的一個新趨勢。

為了解決上述問題，一種方法是采用人工巡檢的方式定期、定時對風力發電機組進行維護管理，另一種方法是通過采用計算機技術、嵌入式技術設計機組狀態數據采集與分析裝置，提高風力發電機組設備維護的智能化、自動化水平，在線監測風力發電機組運行狀態。

對于前一種方法，目前已經在許多工廠得到了普遍應用，但是，人工巡檢的方式只能按照一定的時間間隔對風電機組的運行進行檢測，并根據檢測獲得的信息對設備運行的狀態進行分析、判別，很難做到風電機組運行狀態的在線、實時監測、分析及診斷，同時由于風電機組安裝于塔架上，還大大增加風電運營企業的設備檢修與維護費用以及風電機組制造商的產品服務費用。

對于后一種方法，目前主要有兩種方式：一種方式是通過SCADA(SupervisoryControl?And?Data?Acquisition)系統，即數據采集與監視控制系統監測風電機組的運行狀態，但是這類系統主要是對風力發電運行過程電壓、電流、轉速、功率等信號進行監控，并不涉及機械部件的運行狀況監測與分析。另一種方式是采用通用便攜式振動數據采集裝置或儀器采集風電機組的振動加速度信號。但是，風力發電機組一般運行在海洋、沙漠、極冷極熱等惡劣環境下，除了機械傳動部件故障時運行導致的振動外，還收到諸如外部溫度變化、風場具有的間隙性特點等的影響，其故障特征不僅僅反映在設備運行的振動信號上，還通過機組運行過程中的應力/應變信號體現，僅僅采集振動加速度或速度信號無法對風電機組的運行狀態進行分析、判斷。這正是目前在旋轉機械中常用的振動數據采集裝置及系統無法解決風力發電機組機械故障在線監測的重要原因，也是目前在風電機組機械故障在線監測領域的不足和缺失。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種能夠對風力發電機組運行的轉速、振動加速度、應力/應變數據進行在線采集與分析的風電機組在線數據采集與分析裝置，該裝置能夠對采集的應變信號與振動信號進行分析，實現對風電機組運行的自動監測，保障風電機組可靠、安全運行。

本發明采用如下技術方案：

一種風電機組在線數據采集與分析裝置，其特征在于，包括：8通道信號同步采集電路和ARM主控模塊，8通道信號同步采集電路1通過RS485總線與ARM主控模塊連接并用于振動數據、特征參數、數據采集軟件以及組態控制信息的傳輸，在8通道信號同步采集電路的兩個輸入端上分別連接有4路振動加速度傳感器和4路應變傳感器，所述的8通道信號同步采集電路包括數字信號處理器DSP、4通道振動信號調理電路、4通道應變調理電路、第一4通道高速同步A/D轉換電路、第二4通道高速同步A/D轉換電路、程序/數據存儲器及端口譯碼控制邏輯電路，第一4通道高速同步A/D轉換電路的數據輸出端、第二4通道高速同步A/D轉換電路的數據輸出端及程序/數據存儲器的數據端分別通過數據總線與數字信號處理器DSP的數據端連接，程序/數據存儲器的地址端及端口譯碼控制邏輯電路的輸入端分別通過地址總線與數字信號處理器DSP的地址端連接，端口譯碼控制邏輯電路的5個控制信號輸出端分別與4通道應變調理電路的四個控制信號輸入端及程序/數據存儲器的控制信號輸入端連接，數字信號處理器DSP上的I²C總線與4通道應變調理電路上的數據端連接，第一4通道高速同步A/D轉換電路的控制信號輸入端、第二4通道高速同步A/D轉換電路的控制信號輸入端、程序/數據存儲器的控制信號輸入端、4通道振動信號調理電路的控制信號輸入端及4通道應變調理電路控制信號輸入端分別通過控制總線與數字信號處理器DSP的控制信號端連接，所述的4通道應變調理電路的信號輸出端與第一4通道高速同步A/D轉換電路的信號輸入端連接，所述的4通道振動信號調理電路的信號輸出端與第二4通道高速同步A/D轉換電路的信號輸入端連接。