CN105259826B - 利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法 - Google Patents
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Abstract
利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，涉及一种监测系统，具体涉及风力发电机齿轮箱预警技术。解决了现有风力发电机齿轮箱预警装置由于风电机组运行工况的复杂性和多变性而造成的适应差的问题。本发明当风速在一个风速区间内持续时间达到时间上限值或润滑油温度一个风速区间内达到润滑油温度预警值时，控制单元的主控制器通过无线通信电路向服务器发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警；当齿轮箱在任一个振动加速度区间持续振动加速的时间到达持续时间上限值时，控制单元的主控制器通过无线通信电路向服务器发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警。本发明适用于风力发电机齿轮箱预警使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测系统，具体涉及风力发电机齿轮箱预警技术。
背景技术
风力发电技术由于其低污染、绿色环保及可持续发展的特点成为当今世界新能源发展浪潮中的主流能源。随着风电机组向大单机容量的方向发展，风电机组设备的结构和功能日益复杂，加之风电机组的运行环境恶劣，导致机组的故障率较高，使得风电机组的维修成本居高不下。风电机组状态监测和故障预警技术通过对机组重要部件的状态监测，进行故障的早期探测，及早的发现故障，合理安排运行和维修工作，减轻甚至避免设备的损坏，达到降低维修成本的作用。齿轮箱作为风电机组的重要部件之一，起着提高转速和传递转矩的作用。由于风速波动较大，随机性较强，加之风电机组的运行环境恶劣，齿轮箱的故障频发。目前风电机组齿轮箱的故障预警通过安装的温度传感器监测到齿轮箱润滑油温度值的超限报警来实现。预警值固定不能很好地适应风电机组运行工况的复杂性和多变性。
发明内容
本发明是为了解决现有风力发电机齿轮箱预警装置由于风电机组运行工况的复杂性和多变性而造成的适应差的问题，报警的准确率低的问题，提出了一种利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法。
本发明所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，该方法基于风力发电机齿轮箱预警装置实现，风力发电机齿轮箱预警装置，它包括风机测风单元、齿轮箱监测单元、控制单元、服务器和监控中心；
风机测风单元包括时钟芯片、光电码盘、风向标、一号处理器和存储器；
时钟芯片的时钟信号输出端连接一号处理器的时钟信号输入端，光电码盘用于检测风机的转速信号，光电码盘的电信号输出端连接一号处理器的风机转速信号输入端，风向标的风向信号输出端连接一号处理器的风向信号输入端，存储器的数据输入输出端连接一号处理器的数据输入输出端；一号处理器的信号输出端连接控制单元的风机检测信号输入端；
齿轮箱监测单元包括温度传感器I、温度传感器II、加速度传感器和二号处理器；
温度传感器I用于采集所处环境的温度信号，温度传感器I的信号输出端连接二号处理器的一个温度信号输入端，温度传感器II用于采集齿轮箱内润滑油的温度信号，温度传感器II的温度信号输出端连接二号处理器的另一个温度信号输入端，加速度传感器用于采集齿轮箱的振动加速度，加速度传感器的信号输出端连接二号处理器的振动加速度信号输入端，二号处理器的信号输出端连接控制单元齿轮箱检测信号输入端；
控制单元包括主控制器和无线通信电路，主控制器的齿轮箱检测信号输入端为控制单元齿轮箱检测信号输入端，主控制器的风机检测信号输入端为控制单元的风机检测信号输入端，无线通信电路的无线信号输入输出端连接主控制器的无线信号输入输出端；无线通信电路与服务器进行无线通信，服务器将接收的信号进行存储，同时通过无线将数据发送至监控中心，监控中心对接收的信号进行图形显示，
该方法为：
采用风机测风单元检测风机风机转速信号和风速信号，经一号处理器获得风机所在环境的风速信号，并将环境的风向和风速信号发送至控制单元；
采用齿轮箱监测单元检测齿轮箱的滑油的温度、齿轮箱所处环境的温度和齿轮箱的振动加速度信号，并将齿轮箱的润滑油的温度、齿轮箱所处环境的温度和齿轮箱的振动加速度信号发送至控制单元；
控制单元的主控制器根据环境的风向和风速信号划定风速区间，设定每个风速区间内的润滑油温度预警值和风机所处环境的风速在每个风速区间内持续时间的上限值；
控制单元的主控制器根据齿轮箱的振动加速度信号划定齿轮箱振动加速度区间，并设定齿轮箱在每个振动加速度区间持续振动加速的时间上限值；
当风机所处环境的风速在一个风速区间内持续时间达到时间上限值或润滑油温度在一个风速区间内达到该风速区间润滑油温度预警值时，控制单元的主控制器通过无线通信电路向服务器发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警；
当齿轮箱在任一个振动加速度区间内持续振动加速的时间到达持续时间上限值时，控制单元的主控制器通过无线通信电路向服务器发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警。
本发明采用风机测风单元和齿轮箱监测单元检测风力发电机所在环境的风向风速信号和齿轮箱内润滑油的温度和所处环境的温度信号，设定润滑油温度预警值和持续时间上限值，或持续振动加速的时间到达持续时间上限值时控制电源发送报警信号，实现对风力发电机的故障预警，避免了风电机组运行工况的复杂性和多变性而造成的适应差的问题，提高了报警的准确率。
附图说明
图1为本发明所述装置风力发电机齿轮箱预警装置的结构示意图；
图2为具体实施方式一所述的风机测风单元的电气原理框图；
图3为具体实施方式一所述的齿轮箱监测单元的电气原理框图；
图4为本发明所述方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，该方法基于风力发电机齿轮箱预警装置实现，风力发电机齿轮箱预警装置，它包括风机测风单元1、齿轮箱监测单元2、控制单元3、服务器4和监控中心5；
风机测风单元1包括时钟芯片11、光电码盘12、风向标13、一号处理器14和存储器15；
时钟芯片11的时钟信号输出端连接一号处理器14的时钟信号输入端，光电码盘12用于检测风机的转速信号，光电码盘12的电信号输出端连接一号处理器14的风机转速信号输入端，风向标13的风向信号输出端连接一号处理器14的风向信号输入端，存储器15的数据输入输出端连接一号处理器14的数据输入输出端；一号处理器14的信号输出端连接控制单元3的风机检测信号输入端；
齿轮箱监测单元2包括温度传感器I21、温度传感器II22、加速度传感器23和二号处理器24；
温度传感器I21用于采集所处环境的温度信号，温度传感器I21的信号输出端连接二号处理器24的一个温度信号输入端，温度传感器II22用于采集齿轮箱内润滑油的温度信号，温度传感器II22的温度信号输出端连接二号处理器24的另一个温度信号输入端，加速度传感器23用于采集齿轮箱的振动加速度，加速度传感器23的信号输出端连接二号处理器24 的振动加速度信号输入端，二号处理器24的信号输出端连接控制单元3齿轮箱检测信号输入端；
控制单元3包括主控制器和无线通信电路，主控制器的齿轮箱检测信号输入端为控制单元3齿轮箱检测信号输入端，主控制器的风机检测信号输入端为控制单元3的风机检测信号输入端，无线通信电路的无线信号输入输出端连接主控制器的无线信号输入输出端；无线通信电路与服务器4进行无线通信，服务器4将接收的信号进行存储，同时通过无线将数据发送至监控中心5，监控中心5对接收的信号进行图形显示，其特征在于，该方法为：
采用风机测风单元1检测风机风机转速信号和风速信号，经一号处理器14获得风机所在环境的风速信号，并将环境的风向和风速信号发送至控制单元3；
采用齿轮箱监测单元2检测齿轮箱的滑油的温度、齿轮箱所处环境的温度和齿轮箱的振动加速度信号，并将齿轮箱的润滑油的温度、齿轮箱所处环境的温度和齿轮箱的振动加速度信号发送至控制单元3；
控制单元3的主控制器根据环境的风向和风速信号划定风速区间，设定每个风速区间内的润滑油温度预警值和风机所处环境的风速在每个风速区间内持续时间的上限值；
控制单元3的主控制器根据齿轮箱的振动加速度信号划定齿轮箱振动加速度区间，并设定齿轮箱在每个振动加速度区间持续振动加速的时间上限值；
当风机所处环境的风速在一个风速区间内持续时间达到时间上限值或润滑油温度在一个风速区间内达到该风速区间润滑油温度预警值时，控制单元3的主控制器通过无线通信电路向服务器4发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警；
当齿轮箱在任一个振动加速度区间内持续振动加速的时间到达持续时间上限值时，控制单元3的主控制器通过无线通信电路向服务器4发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警。
本实施方式中时钟芯片在输出晶振信号时产生中断跳转，会产生中断误差，利用信号发生器模拟码盘信号，信号发生器产生一组相位相差90°的码盘信号并计算单片机采集到的脉冲个数作为理论值。对光电码盘进行采集时，测得一个时钟周期内采集到的脉冲个数作为测量值。若是测量值大于理论值，则减小采样周期计数值，反之则增大，直至差值在误差允许范围内。
具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法的进一步说明，无线通信电路为无线4G网络通讯电路。
具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法的进一步说明，监控中心5利用图像显示软件LabVIEW对接收到的风速信号、振动加速度信号、环境温度信号和润滑油温度信号绘制成曲线进行显示。
本实施方式所述的监控中心5采用LabVIEW图像显示软件对采集的信号进行处理，更具体形象的表达出数据的变化，便于对数据的研究和观察。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法的进一步说明，一号处理器14采用单片机实现。
单片机对光电码盘进行双通道上升沿和下降沿脉冲信号进行检测，实现4倍频计数，并在内部进行转速计算后以数字信号的形式输出转速信号。
Claims (4)
1.利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，该方法基于风力发电机齿轮箱预警装置实现，风力发电机齿轮箱预警装置，它包括风机测风单元(1)、齿轮箱监测单元(2)、控制单元(3)、服务器(4)和监控中心(5)；
风机测风单元(1)包括时钟芯片(11)、光电码盘(12)、风向标(13)、一号处理器(14)和存储器(15)；
时钟芯片(11)的时钟信号输出端连接一号处理器(14)的时钟信号输入端，光电码盘(12)用于检测风机的转速信号，光电码盘(12)的电信号输出端连接一号处理器(14)的风机转速信号输入端，风向标(13)的风向信号输出端连接一号处理器(14)的风向信号输入端，存储器(15)的数据输入输出端连接一号处理器(14)的数据输入输出端；一号处理器(14)的信号输出端连接控制单元(3)的风机检测信号输入端；
齿轮箱监测单元(2)包括温度传感器I(21)、温度传感器II(22)、加速度传感器(23)和二号处理器(24)；
温度传感器I(21)用于采集所处环境的温度信号，温度传感器I(21)的信号输出端连接二号处理器(24)的一个温度信号输入端，温度传感器II(22)用于采集齿轮箱内润滑油的温度信号，温度传感器II(22)的温度信号输出端连接二号处理器(24)的另一个温度信号输入端，加速度传感器(23)用于采集齿轮箱的振动加速度，加速度传感器(23)的信号输出端连接二号处理器(24)的振动加速度信号输入端，二号处理器(24)的信号输出端连接控制单元(3)齿轮箱检测信号输入端；
控制单元(3)包括主控制器和无线通信电路，主控制器的齿轮箱检测信号输入端为控制单元(3)齿轮箱检测信号输入端，主控制器的风机检测信号输入端为控制单元(3)的风机检测信号输入端，无线通信电路的无线信号输入输出端连接主控制器的无线信号输入输出端；无线通信电路与服务器(4)进行无线通信，服务器(4)将接收的信号进行存储，同时通过无线将数据发送至监控中心(5)，监控中心(5)对接收的信号进行图形显示；
其特征在于，该方法为：
采用风机测风单元(1)检测风机风机转速信号和风速信号，经一号处理器(14)获得风机所在环境的风速信号，并将环境的风向和风速信号发送至控制单元(3)；
采用齿轮箱监测单元(2)检测齿轮箱的滑油的温度、齿轮箱所处环境的温度和齿轮箱的振动加速度信号，并将齿轮箱的润滑油的温度、齿轮箱所处环境的温度和齿轮箱的振动加速度信号发送至控制单元(3)；
控制单元(3)的主控制器根据环境的风向和风速信号划定风速区间，设定每个风速区间内的润滑油温度预警值和风机所处环境的风速在每个风速区间内持续时间的上限值；
控制单元(3)的主控制器根据齿轮箱的振动加速度信号划定齿轮箱振动加速度区间，并设定齿轮箱在每个振动加速度区间持续振动加速的时间上限值；
当风机所处环境的风速在一个风速区间内持续时间达到时间上限值或润滑油温度在一个风速区间内达到该风速区间润滑油温度预警值时，控制单元(3)的主控制器通过无线通信电路向服务器(4)发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警；
当齿轮箱在任一个振动加速度区间内持续振动加速的时间到达持续时间上限值时，控制单元(3)的主控制器通过无线通信电路向服务器(4)发送报警信号；实现对风力发电机齿轮箱的预警。
2.根据权利要求1所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，其特征在于，无线通信电路为无线4G网络通讯电路。
3.根据权利要求1所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，其特征在于，监控中心(5)利用图像显示软件LabVIEW对接收到的风速信号、振动加速度信号、环境温度信号和润滑油温度信号绘制成曲线进行显示。
4.根据权利要求1所述的利用风力发电机齿轮箱预警装置的预警方法，其特征在于，一号处理器(14)采用单片机实现。
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