一種風力發電機狀態遠程監測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明一種風力發電機狀態遠程監測裝置，屬于風機檢測技術領域，該裝置通過對風力發電機的風力參數、機組狀態參數和電氣參數的實時在線采集與分析處理，可實現對風力發電機運行狀態的遠程在線監測與故障報警。
【背景技術】
[0002]風力發電機是將風能轉換成電能的設備，主要由葉片、輪轂、主軸、發電機、機艙和塔筒等部件組成。葉片捕捉風能，產生力矩帶動主軸旋轉，將風能轉換為主軸的機械能，主軸帶動發電機轉子圍繞發電機定子旋轉，轉子磁力線與定子繞組切割，將主軸的機械能轉換成電能，并網輸出。風力發電機的故障機理十分復雜，影響因素眾多，傳統的風力發電機檢修采用定期維修的方式，風力發電機每運行2500h或者5000h進行一次例行維護，這種維護方式無法全面及時的了解風力發電機設備的運行狀況，不能對風力發電機設備在運行中出現的故障實時報警，造成事后維修工作耗時長、損失嚴重。目前針對風力發電機運行狀態的監測裝置大多是針對一個或幾個重要部件的局部檢測，缺少對整機狀態的一體化檢測，監測裝置在信號采集全面性、數據傳輸靈活性和在線分析能力方面明顯不足，給實際監測和檢修工作帶來不便，價格也相對較高。
【發明內容】
[0003]本發明一種風力發電機狀態遠程監測裝置，旨在解決風力發電機整機設備運行狀態的實時檢測問題，公開一種同時對風力發電機的風力參數、機組狀態參數和電氣參數三方面采集信號，并通過信號處理分析對風力發電機狀態進行在線檢測識別和故障報警的技術方案。
[0004]本發明一種風力發電機狀態遠程監測裝置，其特征在于是一旨在解決風力發電機整機設備運行狀態的實時檢測問題，可同時對風力發電機的風力參數、機組狀態參數和電氣參數三方面進行信號采集，對風力發電機狀態進行在線檢測識別和故障報警的裝置，該裝置由風力發電機與信號采集處理兩部分組成，其所述的風力發電機主要由葉片1、輪轂2、主軸3、發電機轉子5、發電機定子6、塔筒10和機艙11組成；所述信號采集處理由壓力傳感器4、開停傳感器7、電壓傳感器8、電流傳感器9、溫度傳感器12、速度傳感器13、風速風向儀14、加速度傳感器15、信號分配電路16、電流轉電壓電路17、濾波電路18、多通道A/D轉換電路19、開關量信號采集電路20、單片機21、液晶22、接口電路23、GPRS模塊24與上位機25組成；其中葉片I和輪轂2之間采用螺栓連接，壓力傳感器4用于檢測螺栓連接部位的載荷，加速度傳感器15用于檢測主軸3的振動信號，速度傳感器13用于檢測發電機轉子5的轉速，溫度傳感器12用于檢測發電機的溫度，電壓傳感器8和電流傳感器9分別用于檢測發電機產生的電壓和電流，風速風向儀14用于測量風向和風速，開停傳感器7用于檢測發電機的開停狀態；信號分配電路16將采集到的4-20mA模擬量信號經電流轉電壓電路17、濾波電路18、多通道A/D轉換電路19轉換后接入單片機21，通過信號分配電路16實現對多個輸出模擬量信號的循環采集，信號分配電路16將采集到的開停傳感器7的開停狀態這一開關量信號經開關量信號采集電路20接入單片機21，以識別電機的開停狀態，模擬量信號及開關量信號均通過液晶22就地顯示，同時經接口電路23以數據的形式串行傳輸到GPRS模塊24，GPRS模塊24通過移動網絡將數據打包發送到互聯網上，監控中心的上位機25在聯網狀態下接收GPRS模塊24發送來的數據，并對風力發電機的運行狀態進行遠程監測。
[0005]本發明一種風力發電機狀態遠程監測裝置，其優點在于:
1、本發明解決了現有技術中風力發電機狀態的在線檢測多局限于單一環節檢測的問題。
2、本發明同時對風力發電機的風力參數、機組狀態參數和電氣參數三方面采集信號，并通過信號處理分析對風力發電機狀態進行在線檢測識別和故障報警。
[0006]3、本發明可同時對模擬量與開關量兩種信號進行數據采集。
【附圖說明】
[0007]圖1風力發電機狀態遠程監測裝置示意圖1.葉片2.輪轂3.主軸4.壓力傳感器5.發電機轉子6.發電機定子7.開停傳感器 8.電壓傳感器 9.電流傳感器 10.塔筒 11.機艙 12.溫度傳感器13.速度傳感器14.風速風向儀15.加速度傳感器16.信號分配電路17.電流轉電壓電路18.濾波電路19.多通道A/D轉換電路20.開關量信號采集電路21.單片機22.液晶23.接口電路24.GPRS模塊25.上位機。
【具體實施方式】
[0008]實施方式1:
下面結合附圖1對本發明一種風力發電機狀態遠程監測裝置做進一步的說明。
[0009]按照附圖1在葉片I和輪轂2之間的螺栓連接部位安裝壓力傳感器4，用于檢測螺栓所承受的載荷，在發電機轉子5上安裝速度傳感器13，用于檢測發電機轉子5的轉速，在主軸3上安裝加速度傳感器15用于檢測主軸3的振動信號，在發電機定子6上安裝電壓傳感器8、電流傳感器9和溫度傳感器12，分別用于檢測發電機產生的電壓、電流和溫度，在風速風向儀14上安裝風向傳感器和風速傳感器，分別用于測量風向和風速。多參數測量傳感器的輸出信號分為模擬量信號和開關量信號兩種，傳感器輸出的模擬量信號與ADC信號標準不一定一致，采集到的4-20mA模擬量信號經電流轉電壓電路17、濾波電路18、多通道A/D轉換電路19后接入單片機21，通過信號分配電路16實現對多個輸出模擬量信號的傳感器的循環采集，開停傳感器7采集到的開關量信號經開關量信號采集電路20接入單片機21進行處理和整合，從而識別電機的開停狀態，模擬量信號及開關量信號均通過液晶22就地顯示，同時經接口電路23以數據的形式串行傳輸到GPRS模塊24，接口電路23用于實現單片機21的UART串口和GPRS模塊24的RS232接口之間的電平轉換及異步、全雙工通訊，GPRS模塊24通過移動網絡將數據打包發送到互聯網上，監控中心的上位機25在聯網模式下接收GPRS模塊24發送來的數據，上位機25以動態畫面顯示、趨勢曲線分析、故障報警處理、數據庫存儲和訪問等形式監測風力發電機的運行狀態。
【主權項】
1.一種風力發電機狀態遠程監測裝置，是一種旨在解決風力發電機整機設備運行狀態的實時檢測問題，可同時對風力發電機的風力參數、機組狀態參數和電氣參數三方面進行信號采集，對風力發電機狀態進行在線檢測識別和故障報警的裝置，該裝置由風力發電機與信號采集處理兩部分組成，其所述的風力發電機部分主要由葉片(I)、輪轂(2)、主軸(3)、發電機轉子(5)、發電機定子(6)、塔筒(10)和機艙(11)組成；其特征在于所述信號采集處理部分由壓力傳感器(4)、開停傳感器(7)、電壓傳感器(8)、電流傳感器(9)、溫度傳感器(12)、速度傳感器(13)、風速風向儀(14)、加速度傳感器(15)、信號分配電路(16)、電流轉電壓電路(17)、濾波電路(18)、多通道A/D轉換電路(19)、開關量信號采集電路(20)、單片機(21)、液晶(22)、接口電路(23)、GPRS模塊(24)與上位機(25)組成；其中葉片(I)和輪轂(2)之間采用螺栓連接，壓力傳感器(4)用于檢測螺栓連接部位的載荷，加速度傳感器(15)用于檢測主軸(3)的振動信號，速度傳感器(13)用于檢測發電機轉子(5)的轉速，溫度傳感器(12)用于檢測發電機的溫度，電壓傳感器(8)和電流傳感器(9)分別用于檢測發電機產生的電壓和電流，風速風向儀(14)用于測量風向和風速，開停傳感器(7)用于檢測發電機的開停狀態；信號分配電路(16)將采集到的4-20mA模擬量信號經電流轉電壓電路(17)、濾波電路(18)、多通道A/D轉換電路(19)轉換后接入單片機(21)，通過信號分配電路(16)實現對多個輸出模擬量信號的循環采集，信號分配電路(16)將采集到的開停傳感器(7 )的開停狀態這一開關量信號經開關量信號采集電路(20 )接入單片機(21)，以識別電機的開停狀態，模擬量信號及開關量信號均通過液晶(22)就地顯示，同時經接口電路(23)以數據的形式串行傳輸到GPRS模塊(24)，GPRS模塊(24)通過移動網絡將數據打包發送到互聯網上，監控中心的上位機(25)在聯網狀態下接收GPRS模塊(24)發送來的數據，并對風力發電機的運行狀態進行遠程監測。
【專利摘要】一種風力發電機狀態遠程監測裝置，屬于風機檢測技術領域，其特征在于是一種旨在解決風力發電機整機設備運行狀態的實時檢測問題，可同時對風力發電機的風力參數、機組狀態參數和電氣參數三方面進行信號采集，并通過信號處理分析對風力發電機狀態進行在線檢測識別和故障報警的裝置。該裝置解決了現有技術中風力發電機狀態的在線檢測多局限于單一環節檢測的問題，在信號采集兼容性、數據通訊靈活性和在線監測能力方面具有明顯優勢，適用于特殊環境下風力發電機狀態的遠程監測，具有可靠性高，結構緊湊、安裝方便、價格便宜等的優點。
【IPC分類】F03D11/00
【公開號】CN104989602
【申請號】CN201510452008
【發明人】程珩, 靳寶全, 高妍, 滿兵兵, 王東, 王宇, 喬鐵柱, 張紅娟
【申請人】太原理工大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月28日