[發明專利]一種風電機組齒輪箱油液在線式監測系統組網通訊方法

在審

• 申請號: 201310493338.0
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103543253A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 劉成材;郭宏志;黃曉琪;冀苗苗;王亞軍;王振堯;趙一超
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城航空測控技術研究所;中航高科智能測控有限公司
• 主分類號: G01N33/30
• 分類號: G01N33/30;H04W84/18
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于監測技術領域，涉及一種風電機組齒輪箱油液在線式監測系統組網通訊方法。

背景技術

風電作為可再生能源發展迅速，風機數量急劇增加。齒輪箱作為風電機組的主要部件，其造價昂貴、結構復雜，由于齒輪箱故障而造成風機停機、維修和發電損失的費用非常高，嚴重影響風力發電的經濟效益。

油液品質是影響風電機組齒輪箱使用壽命的最重要因素。齒輪直接機械摩擦或金屬材料疲勞發生顆粒脫落是產生齒輪箱磨損的主要原因，而磨損金屬顆粒在滑油中會加速齒輪的磨損程度；油液粘度過低會造成油膜薄、易破裂，引起齒面直接接觸、磨損劇烈，而粘度過大會導致潤滑過程油溫升高，產生阻力，造成動力損失；油液中所含水分會使得潤滑油添加劑損失、潤滑能力變差，加速有機酸對齒輪的腐蝕作用。

目前工業多采用的離線式風電機組齒輪箱油液監測技術，其干擾因素多、人為影響大，不能滿足現場設備檢測和維護的實時性要求。部分在線式風電機組齒輪箱油液監測大都通過頻譜分析和特征提取來判斷齒輪和軸承工作狀態，分析故障原因，但這類方法只能在故障發生時才能診斷出結果，已不可避免故障的發生趨勢，且監測對象單一。

風電機組一般設在50～80m或以上的高空，存在相對工作環境惡劣，交通不方便等因素，故障的發現、修復變得愈加困難。一般能夠反映風電機組齒輪箱狀況的在線監測數據大都通過布線傳輸，近年來隨著通信行業的飛速發展，GPRS無線傳輸方式也部分取代了傳統布線方式。然而移動通信網絡主要是為語音通信而建立，一個SIM卡只能將一臺風電機組齒輪箱的油液監測數據向外發送出去，通過GPRS通信每臺風電機組都會產生相應的月租或日租資費，對于風電場的上百上千臺風電機組，這無疑將會花費不小的數目。同時，GPRS無線通訊方式相對比較耗電，兩節普通5號電池只能持續供電約1～7天。

發明內容

本發明的目的是提出一種可靠性高、成本低、故障發現及時的風電機組齒輪箱油液在線式監測系統組網通訊方法。

本發明的技術解決方案是：每個風電機組齒輪箱油液在線式監測系統上置有中央處理器單元、無線通訊單元、供電單元以及數據采集單元。風電機組齒輪箱油液在線式監測系統上的無線通訊單元包含Zigbee無線通訊模塊和GPRS無線通訊模塊的被安裝到一臺主風機上，且其Zigbee無線通訊模塊作為Zigbee網絡協調器；其它風電機組齒輪箱油液在線式監測系統上的無線通訊單元僅包含Zigbee無線通訊模塊的被安裝到子風機上：

每個風電機組齒輪箱油液在線式監測系統上的數據采集單元通過前端傳感器檢測采集數據，傳輸給中央處理器單元進行數據處理，再傳輸到無線通訊單元中的Zigbee無線通訊模塊。每個風電機組齒輪箱油液在線式監測系統的Zigbee無線通訊模塊采用全功能設備且所有風電機組齒輪箱油液在線式監測系統的Zigbee無線通訊模塊構成網狀的Zigbee組網方式。安裝在子風機上的風電機組齒輪箱油液在線式監測系統將采集的子風機油液數據通過Zigbee無線通訊模塊路由到安裝在主風機上的風電機組齒輪箱油液在線式監測系統的Zigbee無線通訊模塊中，主風機的風電機組齒輪箱油液在線式監測系統再將所有接收來的子風機油液數據連同自身檢測到的油液數據進行匯總打包，并通過其GPRS無線通訊模塊將數據總包遠傳，發送到遠程服務器終端。

所述的數據采集單元包括水分傳感器、粘度傳感器和金屬顆粒傳感器。

本發明具有的優點和有益效果，

本發明能通過風電機組齒輪箱油液在線式監測系統的前端數據采集單元實時采集獲取風電機組齒輪箱油液中的水分、金屬顆粒以及油液粘度數據，經過中央處理器單元進行數據處理并傳輸到無線通訊單元的Zigbee無線通訊模塊中。然后所有子風機再通過其Zigbee無線通訊模塊以網狀組網的方式將采集到的各子風機油液數據路由到主風機的Zigbee無線通訊模塊中。Zigbee無線通訊網絡的應用能實現以“多級跳”的方式來通信，在整個網絡中添加、刪除任何一個風電機組齒輪箱油液在線式監測系統的Zigbee無線通訊節點，或者其Zigbee無線通訊節點位置發生變動、出現故障，所述的Zigbee組網通訊方式的各網絡節點無需人工干預，就能感知其他節點的存在，并確立連接關系，調整網絡結構，實現自我修復，組成結構化網絡。因此，所述的風電機組齒輪箱油液在線式監測系統組網通訊方法具有組網靈活，自組織、自愈能力強，可靠性高的特點。