[發明專利]一種風電機組齒輪箱遠程監測裝置

在審

• 申請號: 201410205836.5
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN104019917A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 韓龍;李成偉;彭鵬;李曉莉;鄭爽;劉凱威;王晶;王國新
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01H17/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 陳紅燕

技術領域

本發明屬于風電機組齒輪箱監測技術領域，涉及一種風電機組齒輪箱遠程監測裝置。

背景技術

風力發電機組中的齒輪箱是一個非常重要的也是最昂貴的部件之一，它的主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機使其得到相應的轉速。由于齒輪箱本身工作環境惡劣，故容易受到損害和出現故障；而其中的零部件如齒輪、軸、軸承等加工工藝復雜，裝配精度要求高，又常常在高速度、變載荷下連續工作，故障率較高，是誘發機器故障的重要原因。據統計，齒輪箱故障占風力發電機半數以上。在線狀態監測和故障診斷技術可以幫助發現風力發電機齒輪箱的初始故障，遏制重大事故，防止連帶故障的發生；狀態監測還有利于發現一些極端外部環境，如結冰、顫振導致的塔架共振等，從而及早采取措施，避免大故障的發生，最終極大地降低維護費用，減少停機時間。

但傳統的風力發電機組齒輪箱在線狀態監測裝置多為有線方式，接線過長而且安裝復雜，維修困難，不適合長期的風力發電現場在線監測，并且風力發電機組中的齒輪箱均在幾十米高處，不適合遠距離數據傳輸和無人值守需求，而且傳統監測裝置使用的傳感器多為單一類的振動測量，不能完全反映出齒輪箱故障程度，并對早期故障預報無能為力。

故，為解決上述現有技術存在的缺陷，實有必要進行開發研究，以提供一種方案，以解決傳統的有線式監測裝置的接線過長、安裝復雜和維修困難等問題，克服傳統監測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種風電機組齒輪箱遠程監測裝置，以解決傳統的有線式監測裝置的接線過長、安裝復雜和維修困難等問題，克服了傳統監測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種風電機組齒輪箱遠程監測裝置，包括有無線多類傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數據收發終端；其中，所述無線多類傳感器終端包括有集成的聲發、振動和溫度的多類傳感器模塊、放大模塊、數據采集和處理模塊、以及無線數據收發模塊；監測時，多個無線多類傳感器終端分布在的風電機組齒輪箱的監測點上，無線多類傳感器終端實時檢測監測點的溫度、振動和聲發射數據，經無線嵌入式路由器傳送給GPRS數據收發終端，并遠程傳送給總站的數據分析處理計算機。

進一步地，所述多類傳感器模塊包括有聲發射傳感器、溫度傳感器、以及振動傳感器；所述放大模塊包括對聲發射傳感器輸出信號放大的第一放大器以及對溫度傳感器輸出信號放大的第二放大器。

進一步地，所述數據采集和處理模塊包括高速AD數據模塊和ARM控制模塊。

進一步地，所述嵌入式路由器及GPRS數據收發終端包括無線數據收發模塊、ARM控制模塊、數據存儲模塊、以及GPRS數據收發模塊。

進一步地，所述聲發射傳感器采用微尺寸瓦楞結構的PVDF聲發射傳感器。

進一步地，所述溫度傳感器采用B型熱電偶，熱電偶的輸出信號端接一運算放大器，直流電壓信號經運算放大器放大后輸出給數據采集和處理模塊。

進一步地，所述數據采集和處理模塊對放大后的模擬信號進行數字轉換并進行數據處理，再經無線數據收發模塊將處理后將數據發送出去。

進一步地，所述無線數據收發模塊將各點傳送的數據接收到并給ARM控制模塊，ARM控制模塊按照編號區別各點無線多類傳感器發送來的數據，將數據保存在數據存儲模塊，同時將數據實時通過GPRS數據收發模塊遠程傳送給總站的數據分析處理計算機。

相較于現有技術，本發明一種風電機組齒輪箱遠程監測裝置采用數字化、模塊化和無線傳輸技術，解決了傳統的有線式監測裝置的接線過長、安裝復雜和維修困難等問題，克服了傳統監測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足，具有功能齊全、監控準確、抗干擾能力強、還利用網絡，便于擴展，移植性好。本發明可以應用到環境復雜的風力發電和其他工業領域中。

附圖說明

圖1是本發明的無線多類傳感器網絡總體結構示意圖。

圖2是本發明的單個無線多類傳感器終端結構示意圖。

圖3是本發明的多類傳感器電路原理圖。

圖4是本發明的無線嵌入式路由及GPRS數據收發終端結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。