CN109281805B - 一种多参数测量智能巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多参数测量智能巡检系统，其特征在于：具有风机传动链；数据采集模块包括振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、转速计、信号调理装置、数据采集器；无线传输模块包括GPRS数据传输模块；数据处理模块包括PC机和PC机内的测试系统软件功能模块；还具有电源模块。本发明的有益效果是集成了多种传感器能够实现风机传动链实时工况下性能参数的在线监测和处理，兼具CMS系统、离线检测系统和风机SCADA系统的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种巡检系统，具体是一种多参数测量智能巡检系统。
背景技术
风能作为取之不尽的清洁能源，近年来得到了飞跃式的发展。风力发电机组通常安装在偏远地区，工作环境恶劣，故障多发，维修维保困难。越来越先进的检测手段被运用在风电机组检测工作中，不管是日常定检巡检还是针对专项问题的检测，对检测设备的便捷性、智能化、安全性的要求越来越高。
虽然越来越多的风机安装了CMS系统，但是CMS系统的局限性已不能满足对风机全部状态的检测判断；日常离线的振动检测效率低，更是存在安全性和片面性的问题；风机自身配备的SCADA系统，只是对风机运行常规物理参数的监测，无法直接判断风机传动链的实际运行状态。
发明内容
本发明提供一种多参数测量智能巡检系统，旨在解决实时工况下风机传动链状态参数的检测问题，能检测传动链在实时工况下的振动、噪声、温度、压力和转速，从而对风机传动链综合性能进行分析评估。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种多参数测量智能巡检系统，其特征在于：
风机传动链具有齿轮箱，位于齿轮箱外的风叶连接主轴，主轴连接位于齿轮箱内的行星轮系，行星轮系连接低速轴系，低速轴系连接中速轴系，中速轴系连接高速轴系，高速轴系连接输出轴，输出轴连接位于齿轮箱外的发电机的发电机轴；
数据采集模块包括振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、转速计、信号调理装置、数据采集器；
具有数个振动加速度传感器分别通过磁性表座固定在风机传动链的主轴轴承、行星轮系轴承、低速轴系轴承、中速轴系轴承、高速轴系轴承、发电机轴轴承上；
具有数个温度传感器分别安装在风机传动链的高速轴系轴承上，一个温度传感器安装在齿轮箱内的油池中，一个温度传感器悬在空中远离齿轮箱外一米的位置；
两个压力传感器分别安装在齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上；
三个麦克风传感器位置分别安装在对应主轴、齿轮箱、发电机的位置；
一个转速计安装在对应输出轴的位置；
上述振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、转速计分别与信号调理装置连接，信号调理装置与数据采集器连接；
无线传输模块包括GPRS数据传输模块；
上述数据采集器与GPRS数据传输模块连接；
数据处理模块包括PC机和PC机内的测试系统软件功能模块；
上述GPRS数据传输模块与PC机连接；
还具有电源模块，电源模块包括UPS不间断电源、24V电源模块，24V电源模块分别连接数据采集模块、无线传输模块并供电；UPS不间断电源连接PC机并供电；数据采集模块、GPRS数据传输模块、24V电源模块装在机箱中。
数据采集器和GPRS数据传输模块通过RS232串口相连。
PC机通过TCP/IP通讯协议与GPRS数据传输模块实现无线通讯。
本发明的有益效果：
本发明的巡检系统集成了多种传感器和设备在同一测试平台之中能够实现实时工况下影响风机传动链性能参数的采集和分析处理。并且安装方便，兼具灵活性和安全性，满足风力发电机组的定检、巡检要求，相较传统CMS系统振动测点更多，采集参数更多样；相较离线振动检测，安全性更高，采集时间更久，功能性更丰富；相较风机SCADA系统，能够直接判断传动链实时运行状态；可实时关注采集数据状态及其趋势。
附图说明：
图1是本发明的一种多参数测量智能巡检系统结构图；
图2是本发明巡检系统测点布置图；
图3是本发明的测试系统软件功能模块功能架构图；
图4是本发明巡检系统的工作流程图。
具体实现方式：
结合附图，对本发明做进一步说明。
参考图1、图2：
一种多参数测量智能巡检系统由数据采集模块2、无线传输模块3、数据处理模块4、电源模块5和机箱组成。
风机传动链1是巡检系统的作用对象。风机传动链1是现有技术，具有齿轮箱10，位于齿轮箱10外的风叶11连接并驱动主轴12，主轴12连接并驱动位于齿轮箱10内的行星轮系13，行星轮系13连接并驱动低速轴系14，低速轴系14连接并驱动中速轴系15，中速轴系15连接并驱动高速轴系16，高速轴系 16连接并驱动输出轴17，输出轴17连接并驱动位于齿轮箱10外的发电机18 的发电机轴19，风叶11被风力驱动旋转，发电机18发电。
数据采集模块2包括振动加速度传感器21、温度传感器23、压力传感器24、麦克风22、转速计25、信号调理装置26、数据采集器27。
振动加速度传感器21、温度传感器23、压力传感器23、麦克风22、和转速计25通过屏蔽线缆连接风机传动链1和信号调理装置26；信号调理装置26 通过专用线缆连接数据采集器27。
多种传感器安装在风机传动链1的机械本体上用于实现风机传动链1的性能参数的测试。
数个振动加速度传感器21分别通过磁性表座固定在风机传动链1的主轴轴承、行星轮系轴承、低速轴系轴承、中速轴系轴承、高速轴系轴承、发电机轴轴承上，采集实时工况下的振动信号；
两个温度传感器23分别安装在风机传动链1的高速轴系轴承上，采集齿轮箱10在实时工况下的轴承温度，一个温度传感器23安装在齿轮箱10内的油池中，采集齿轮箱10在实时工况下的轴承温度和油温，一个温度传感器23悬在空中远离齿轮箱10外一米的位置，用于采集实时的环境温度；
一个压力传感器24安装在齿轮箱10的电机泵101的吸油口上，用于测量电机泵吸油压力，另一个压力传感器24安装在齿轮箱10的和油路分配器102 上，测量齿轮箱10的进油压力；
三个麦克风传感器22安装在磁性表座上，磁性表座固定在离主轴12、齿轮箱10、发电机18的径向最大距离处，用于采集风机传动链1在实时工况下由于振动引起的噪声信号；
一个转速计25安装在固定支架上，对应输出轴17的位置，用于测量齿轮箱10的输出转速。
无线传输模块3包括GPRS数据传输模块31和串口线缆，数据采集器27和 GPRS数据传输模块31通过RS232串口相连；
数据处理模块4包括PC机41，PC机41内有测试系统软件功能模块，测试系统软件功能模块基于LabVIEW开发，通过TCP/IP通讯协议与GPRS数据传输模块31实现无线通讯；
电源模块5包括UPS不间断电源52、24V电源模块51，24V电源模块51分别给数据采集模块2、无线传输模块3供电；UPS不间断电源52给PC机41供电；数据采集模块2、GPRS数据传输模块3、电源模块5装在机箱中。
参考图2巡检系统的测点布置图，其中振动加速度传感器21测点包括发电机前后轴承、高速轴前后轴承、中速级电机侧轴承、低速级电机侧轴承、齿圈、齿轮箱输入端轴承和主轴轴承；温度传感器23测点包括高速轴前后轴承、油池、环境温度；麦克风22测点包括发电机、齿轮箱和主轴轴承；压力传感器24测点包括油路分配器吸油压力和电机泵进油压力；转速计25通过固定支架安装在输出轴17和刹车盘171之前，通过检测刹车盘171上的感光点测量实时转速。
参考图3测试系统软件功能模块的功能架构图：
测试系统软件功能模块内包括自己的无线通讯模块、参数设置模块、数据采集模块、存储显示模块、故障模型库和数据处理模块。
其中无线通讯模块通过TCP/IP协议发送指令给上述GPRS数据传输模块3，并接收GPRS数据传输模块3发送的实时采集参数；
参数设置模块标定传感器、自定义报警值(可定义为有效值、峰值、包络值、峭度指标等多种形式)、转速波动百分比、设置采样参数如最大分析频率、谱线数等信息并需输入测试风机齿轮箱齿数和传动链全部轴承型号，自动计算特征频率如啮合频率、转频、轴承特征频率等；
数据采集模块根据参数设置模块定义的采集参数读取无线通讯模块接收的数据；
采集信号在显示存储模块中直接以趋势波形的形式显示，其中温度、压力、振动和噪声信号超过报警值时，报警指示灯闪烁，黄灯表示信号预警需持续观察监测，红灯表示信号报警需立即停机检查，转速信号设置波动百分比，30秒内转速波动超过25％所有的采集数据清零，稳定转速下采集的数据均可保持成 EXCEL、TDMS等多种数据格式；
故障模型库包含了大量风机传动链故障信息，通过对振动和噪声信号的时域冲击检索、特征频率识别和图谱匹配等功能实现对风机传动链故障的智能诊断；
数据处理模块包含时域分析、频域分析、阶次跟踪、包络分析、倍频程分析等多种频谱分析功能，振动、噪声和转速信号进行通过数据采集模块后直接进入数据处理模块进行实时的分析处理，也可以对已存储的信号进行二次分析。
参考图4解析了系统操作的整个流程。
本发明涉及的一种多参数测量智能巡检系统，融合了在线CMS系统、离线振动检测设备和风机SCADA系统的功能和优点，兼具安全性并能实现多测量参数的实时采集分析。
上文所述内容是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的思路和范围进行限定，在不脱离本发明设计思路前提下，本领域中相关工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (4)
1.一种多参数测量智能巡检系统，其特征在于：
风机传动链具有齿轮箱，位于齿轮箱外的风叶连接主轴，主轴连接位于齿轮箱内的行星轮系，行星轮系连接低速轴系，低速轴系连接中速轴系，中速轴系连接高速轴系，高速轴系连接输出轴，输出轴连接位于齿轮箱外的发电机的发电机轴；
数据采集模块包括振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、转速计、信号调理装置、数据采集器；
具有数个振动加速度传感器分别通过磁性表座固定在风机传动链的主轴轴承、行星轮系轴承、低速轴系轴承、中速轴系轴承、高速轴系轴承、发电机轴轴承上；
具有数个温度传感器分别安装在风机传动链的高速轴系轴承上，一个温度传感器安装在齿轮箱内的油池中，一个温度传感器悬在空中远离齿轮箱外一米的位置；
两个压力传感器分别安装在齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上；
三个麦克风传感器位置分别安装在对应主轴、齿轮箱、发电机的位置；
一个转速计安装在对应输出轴的位置；
上述振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、转速计分别与信号调理装置连接，信号调理装置与数据采集器连接；
无线传输模块包括GPRS数据传输模块；
上述数据采集器与GPRS数据传输模块连接；
数据处理模块包括PC机和PC机内的测试系统软件功能模块；
还具有电源模块，电源模块包括UPS不间断电源、24V电源模块，24V电源模块分别连接数据采集模块、无线传输模块并供电；UPS不间断电源连接PC机并供电；数据采集模块、GPRS数据传输模块、24V电源模块装在机箱中。
2.如权利要求1所述的一种多参数测量智能巡检系统，其特征在于：上述GPRS数据传输模块与PC机连接。
3.如权利要求1所述的一种多参数测量智能巡检系统，其特征在于：数据采集器和GPRS数据传输模块通过RS232串口相连。
4.如权利要求1所述的一种多参数测量智能巡检系统，其特征在于：PC机通过TCP/IP通讯协议与GPRS数据传输模块实现无线通讯。
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