CN102435294A - 一种应用于振动分析仪的振动分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于振动分析仪的振动分析方法，该振动分析方法是基于振动分析仪控制处理单元采用DSP处理器的基础上，并在采集分析加速度的基础上加入了倾角数据分析和振动频谱数据分析，所以该应用于振动分析仪的振动分析方法不仅可提升风力发电机组监控振动的范围和能力，而且可及时有效地确认造成风力发电机组振动异常的原因。

Description

一种应用于振动分析仪的振动分析方法
技术领域
本发明涉及风力发电机组振动分析仪的技术领域，尤其涉及一种应用于振动分析仪的振动分析方法。
背景技术
风力发电技术领域，一方面，基于风力发电机组安全稳定运行的考虑；另一方面，风力发电机组由于安装在比较高的塔筒顶部，离地高度通常都在70米以上，风力发电机组要承受风力和机组内主轴及发电机轴的旋转动能，这些都将造成风机的振动，如果振幅过大，必将给离地如此之高的风机带来不良影响，甚至是严重破坏，所以通过实时监测风机振动，并在振幅超过设定阈值时及时报警和进行智能化干预就显得尤为重要。而振动分析仪则是针对风力发电机组需求而设计的。具体的，振动分析仪通过对风力发电机组的振动数据采集监控和分析，以使整个风力发电机组运行得以被实时监控；风力发电机组的主控系统将接受并根据振动分析仪送来的振动数据给出报警信号控制指令并控制相应的报警器件输出报警。然而，现有的振动分析仪所采用的技术均是针对ARM处理器而开发设计的，此类采用ARM处理器的振动分析仪所运用的振动分析方法过于单一且简单。具体的，该种振动分析方法仅仅采集加速度数据并根据相应的加速度数据而得出风力发电机组的振动状况数据，上述数据采集分析方法往往因为数据过于单一而无法详细的了解和反映与风力发电机组振动有关的其他数据信息，如风力发电机组的振动频谱及振动时的倾角等数据信息，进而无法准确有效地对风力发电机组的进行调整。
另外，因风力发电机组因所处环境、风力发电机组塔基及自身机械方面的问题往往出现一定角度的倾斜，而这种倾斜往往对风力发电机组的正常运行造成很大的问题，尤其是因此而造成的风力发电机组的振动异常，给风力发电机组的安全运行造成了很大的隐患。如何有效地监测风力发电机组的倾角变化变得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种应用于振动分析仪的振动分析方法，该应用于振动分析仪的振动分析方法具有监控范围广、可对风力发电机组的异常振动进行有效监测振动分析方法。
为实现上述目的，本发明提供一种应用于振动分析仪的振动分析方法，该应用于振动分析仪的振动分析方法的具体步骤包括：
步骤1：风力发电机组的主控系统发出控制指令控制振动分析仪启动振动采集分析程序；
步骤2：DSP处理器根据振动采集分析程序的相关指令读取电可擦写可编程只读存储器EEPROM中已设定的用户参数；
步骤3：DSP处理器按照设定的用户参数分别对振动分析仪内的各硬件模块及滤波器进行初始化处理；
步骤4：DSP处理器对由精密MEMS加速度传感器采集的振动数据进行预处理；
步骤5：DSP处理器根据用户设定的初始参数数据对经过预处理的振动数据分别进行加速度和倾角计算；
步骤6：DSP处理器将计算所得加速度值及倾角值按照初始参数要求进行校准，且DSP处理器通过快速傅里叶变换算法程序将已得出的加速度值转换成相应的频谱数据；
步骤7：DSP处理器对所得加速度值进行带通滤波处理，对所得倾角值进行低通滤波处理后连同已经得出的振动频谱数据暂存在DSP处理器内；
步骤8：DSP处理器根据风力发电机组的主控系统发出的回馈指令而将相应的加速度、倾角及振动频谱数据反馈给风力发电机组主控系统，主控系统对上述数据判断分析后控制报警设备输出报警；
步骤9：振动分析仪的DSP处理器完成加速度、倾角及振动频谱数据反馈后，将清除所有的数据信息。
综上所述，本发明应用于振动分析仪的振动分析方法在采集分析加速度的基础上加入了倾角数据分析和振动频谱数据分析，该振动分析方法不仅可提升风力发电机组监控振动的范围和能力，而且可及时有效地确认造成风力发电机组振动异常的机械器件。
附图说明
图1为本发明一种应用于振动分析仪的振动分析方法的一部分流程示意图。
图2为本发明一种应用于振动分析仪的振动分析方法的另一部分流程示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1及图2，本发明一种应用于振动分析仪的振动分析方法100的振动采集分析软件程序写入在振动分析仪（图中未示）的DSP处理器（未标示）内。
应用本发明一种应用于振动分析仪的振动分析方法的振动分析仪是通过包括数据总线与风力发电机组的主控系统相互连接以实现指令、数据的实时传送和交换。该种振动分析仪包括一精密MEMS加速度传感器、一同步模数转换器、一DSP处理器，一串行通讯模块、一光电隔离模块、一继电器、一带通滤波器及一低通滤波器。
所述一种应用于振动分析仪的振动分析方法100的具体步骤如下：
步骤1：风力发电机组的主控系统发出控制指令控制振动分析仪启动振动采集分析程序；
步骤2：DSP处理器根据振动采集分析程序的相关指令读取电可擦写可编程只读存储器EEPROM中已设定的用户参数；
步骤3：DSP处理器按照设定的用户参数分别对振动分析仪内的各硬件模块及滤波器进行初始化处理；
步骤4：DSP处理器对由精密MEMS加速度传感器采集的振动数据进行预处理；
步骤5：DSP处理器根据用户设定的初始参数数据对经过预处理的振动数据分别进行加速度和倾角计算；
步骤6：DSP处理器将计算所得加速度值及倾角值按照初始参数要求进行校准，且DSP处理器通过快速傅里叶变换算法程序将已得出的加速度值转换成相应的频谱数据；
步骤7：DSP处理器对所得加速度值进行带通滤波处理，对所得倾角值进行低通滤波处理后连同已经得出的振动频谱数据暂存在DSP处理器内；
步骤8：DSP处理器根据风力发电机组的主控系统发出的回馈指令而将相应的加速度、倾角及振动频谱数据反馈给风力发电机组主控系统，主控系统对上述数据判断分析后控制报警设备输出报警；
步骤9：振动分析仪的DSP处理器完成加速度、倾角及振动频谱数据反馈后，将清除所有的数据信息。
所述步骤3中DSP处理器读取的可擦写可编程只读存储器EEPROM中的用户参数为以风力发电机组固有频率为中心频率的参数信息及风力发电机组振动的报警上限。
所述步骤4中振动分析仪内的各硬件模块具体指精密MEMS加速度传感器、同步模数转换器、DSP处理器，串行通讯模块、光电隔离模块及继电器；振动分析仪中的滤波器具体指带通滤波器及低通滤波器。
所述步骤5中DSP处理器对由精密MEMS加速度传感器采集的振动数据进行的预处理主要是指对采集的振动数据按照设定的程序进行相应的转换以确保DSP处理器可对已经过转换的振动数据进行相应的计算，与此同时，DSP处理器还将对振动数据进行滤波、放大、提取、分析等处理，以确保采集的振动数据信号的准确性和有效性。
本发明一种应用于振动分析仪的振动分析方法100，一方面，在对精密MEMS加速度传感器采集的有关风力发电机组的振动加速度进行振动分析基础上，进一步对与风力发电机组运行过程中的振动倾角数据进行采集和分析，该应用于振动分析仪的振动分析方法100不仅可利用分析得出的倾角数据进一步验证风力发电机组的振动异常，而且在满足振动数据采集分析的多样性的同时，可确保振动分析仪对风力发电机组的振动情况的数据分析的进一步细化，扩展了振动分析仪对风力发电机组振动状况的监控范围，同时也提升了振动分析仪的分析监控能力。
另一方面，在得出风力发电机组相关振动加速度的基础上，通过快速傅里叶变换算法程序对已得出的振动加速度数据进一步分析计算而可得出相应的振动频谱数据，通过分析所得的加速度数据、倾角数据及振动频谱数据与风力发电机组的设定的加速度数据、倾角数据及振动频谱数据相互比较而可判断出造成风力发电机振动异常的原因，进而可使导致风力发电机组振动异常的问题在尽可能短的时间内得到确认和有效地解决，因而可有效降低风力发电机组安全运行的成本和降低风力发电机组事故的发生率。同时，因振动分析仪采用DSP处理器替代原来的ARM处理器，故而可有效地的提高振动分析仪的采样效率、反应速度，线性度等方面的优点。
综上所述，本发明应用于振动分析仪的振动分析方法100在采集分析加速度的基础上加入了倾角数据分析和振动频谱数据分析，该应用于振动分析仪的振动分析方法100不仅可提升风力发电机组监控振动的范围和能力，而且可及时有效地确认造成风力发电机组振动异常的原因。
以上所述的技术方案仅为本发明应用于振动分析仪的振动分析方法100的较佳实施例，任何在本发明应用于振动分析仪的振动分析方法100基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。 

Claims (6)

1.一种应用于振动分析仪的振动分析方法，其特征在于：
步骤1：风力发电机组的主控系统发出控制指令控制振动分析仪启动振动采集分析程序；
步骤2：DSP处理器根据振动采集分析程序的相关指令读取电可擦写可编程只读存储器EEPROM中已设定的用户参数；
步骤3：DSP处理器按照设定的用户参数分别对振动分析仪内的各硬件模块及滤波器进行初始化处理；
步骤4：DSP处理器对由精密MEMS加速度传感器采集的振动数据进行预处理；
步骤5：DSP处理器根据用户设定的初始参数数据对经过预处理的振动数据分别进行加速度和倾角计算；
步骤6：DSP处理器将计算所得加速度值及倾角值按照初始参数要求进行校准，且DSP处理器通过快速傅里叶变换算法程序将已得出的加速度值转换成相应的频谱数据；
步骤7：DSP处理器对所得加速度值进行带通滤波处理，对所得倾角值进行低通滤波处理后连同已经得出的振动频谱数据暂存在DSP处理器内；
步骤8：DSP处理器根据风力发电机组的主控系统发出的回馈指令而将相应的加速度、倾角及振动频谱数据反馈给风力发电机组主控系统，主控系统对上述数据判断分析后控制报警设备输出报警；
步骤9：振动分析仪的DSP处理器完成加速度、倾角及振动频谱数据反馈后，将清除所有的数据信息。
2.根据权利要求1所述的应用于振动分析仪的振动分析方法，其特征在于：所述步骤3中DSP处理器读取的可擦写可编程只读存储器EEPROM中的用户参数为以风力发电机组固有频率为中心频率的参数信息及风力发电机组振动的报警上限。
3.根据权利要求1所述的应用于振动分析仪的振动分析方法，其特征在于：应用本发明一种应用于振动分析仪的振动分析方法的振动分析仪是通过包括数据总线与风力发电机组的主控系统相互连接以实现指令、数据的实时传送和交换。
4.根据权利要求3所述的应用于振动分析仪的振动分析方法，其特征在于：所述振动分析仪包括一精密MEMS加速度传感器、一同步模数转换器、一DSP处理器，一串行通讯模块、一光电隔离模块、一继电器、一带通滤波器及一低通滤波器。
5.根据权利要求4所述的应用于振动分析仪的振动分析方法，其特征在于：所述步骤4中振动分析仪内的各硬件模块具体指精密MEMS加速度传感器、同步模数转换器、DSP处理器，串行通讯模块、光电隔离模块及继电器。
6.根据权利要求4所述的应用于振动分析仪的振动分析方法，其特征在于：振动分析仪中的滤波器具体指带通滤波器及低通滤波器。
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