[實用新型]變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置

有效

• 申請號: 201220231233.9
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN202648789U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 董禮;蘇寶定;于遲;程慶陽;楊懷宇
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本實用新型涉及振動測試及信號處理技術領域，特別是涉及一種針對低速變轉速變工況風電機組轉子振動信號的數據采集及分析裝置。

背景技術

風電機組是一個剛柔耦合的多體系統，其動力源是具有很強隨機性和不連續性的自然風能。作用在風電機組上的空氣動力、慣性力和彈性力等交變載荷會使風電機組發生變形和振動，這會影響風電機組的正常運行，嚴重時會導致風電機組損壞。

目前使用的數據采集及分析裝置均為通用型裝置，數據采集主要完成數據的記錄，并進行抗混疊濾波等常規處理，數據分析集成了各種通用分析方法，而并未考慮風電機組轉子振動信號的特殊性。

風電機組轉子運轉在低轉速（一般<20rpm）、動載荷下，且轉速不穩定，長期變工況運行，運行工況不同于普通旋轉機械，因此，常規的數據采集及分析裝置難以有效采集和分析風電機組轉子振動中的特征信息，這對風電機組轉子振動信號的分析及故障診斷帶來了困難。

由此可見，如何能創設一種可通過對風電機組轉子振動信號及轉速信號的同步采集、周期劃分及插值復采樣，從而直接獲得利于分析的波形圖譜，為風電機組轉子振動信號分析和故障診斷提供依據的新的變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置，實屬當前的重要研發課題之一。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置，使其可通過對風電機組轉子振動信號及轉速信號的同步采集、周期劃分及插值復采樣，從而直接獲得利于分析的波形圖譜，為風電機組轉子振動信號分析和故障診斷提供依據，從而克服現有采集及分析裝置的不足。

為解決上述技術問題，本實用新型一種變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置，包括振動傳感器、轉速傳感器、采集上述傳感器數據的采集單元以及對采集到的信息進行分析的分析芯片。

作為本實用新型的一種改進，所述的采集單元包括電源模塊、采集模塊、處理模塊、存儲模塊和通訊模塊，其中：電源模塊為整個采集單元供電；采集模塊同步采集轉速信號和振動信號；處理模塊對采集到的信號進行濾波處理、轉速區間計算及整周期劃分；存儲模塊存儲處理得到的信號和信息；通訊模塊負責采集單元與分析芯片之間的通訊連接。

采用這樣的設計后，本實用新型至少具有以下優點：

1、在采集單元中內置處理模塊，實現了對振動信號和轉速脈沖信號的整周期信號序列截取，可智能判定采樣長度是否滿足后續分析要求；

2、采集單元可實現對轉速脈沖信號和振動信號的智能存儲；

3、分析芯片與采集單元獨立，分析芯片實現了插值復采樣和指定轉速時間延拓，簡化了采集單元處理模塊部分的設計。

附圖說明

上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1是本實用新型變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置的結構示意圖。

圖2是本實用新型變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置的工作流程示意圖。

圖3、圖4是本實用新型具體實施例中分析芯片對指定轉速信號進行頻譜分析的示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本實用新型變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置1，包括振動傳感器11、轉速傳感器12、采集單元13以及分析芯片14。

其中，采集單元13包括電源模塊、采集模塊、處理模塊、存儲模塊和通訊模塊：電源模塊負責整個采集單元13的供電，采集模塊負責轉速信號和振動信號的同步采集，處理模塊負責信號的濾波處理、轉速區間計算及整周期劃分，存儲模塊負責對處理完信號及相關信息的智能存儲，通訊模塊負責采集單元13與分析芯片14之間的通訊。

采集單元13以等時間間隔同步采集振動傳感器11和轉速傳感器12的振動信號和等相位轉速脈沖信號，自動判斷采樣長度是否達到后續分析要求，智能存儲轉速序列和振動序列數據和整周期數、轉速變化區間等信息。分析芯片14實現對整周期振動信號的插值復采樣及指定轉速下的時間延拓。

請配合參閱圖2所示，本實用新型應用上述裝置的變轉速風電機組轉子振動信號的采集及分析裝置的工作流程包括以下步驟：