CN109915329A - 一种风力发电机组检测信号模拟处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组检测信号模拟处理系统，近年来随着风机容量的饱和，后期的保养与维护越发重要。用鼠笼式交流异步电机模拟风机叶片，由供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化，通过数据采集系统，最终把定子电流信号传输到工控机。在工控机上对振动信号进行EEMD分解，对有效的IMF分量做包络谱分析，通过包络分析提取出信号中的特征频率并诊断行星齿轮箱工作状态。本发明能实现风力发电机组检测信号模拟处理，对风电齿轮箱在工作时(其速度、负载都随着风速等环境的改变不断变化)，针对这种复杂工况下非平稳振动信号的预处理分析,总结行星轮故障和内齿圈故障在振动信号频谱中体现的分布规律，定位故障发生的部位。

Description

一种风力发电机组检测信号模拟处理系统

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组检测信号模拟处理系统，属于故障诊断技术领域。

背景技术

行星齿轮箱是风力发电机组传动系统的重要组成部件，也是故障发生率最高的部件之一，近年来随着风机容量的饱和，后期的保养与维护越发重要。因此，研究风电齿轮箱的故障监测与诊断技术对风电场的平稳输电和后期维护有着重要意义。与定轴齿轮相比，行星齿轮传动系统具有占用空间小、转速比大、载荷能力强等优点，但是结构上也更复杂，行星齿轮运行时既要绕轮系中心公转也要自转，同时与太阳轮和齿圈多对齿啮合，这就导致行星齿轮箱的故障诊断难度增大，不易有效的检测出齿轮箱的故障。在以前的对行星齿轮箱的一些故障诊断方法中，不难看出现有的故障诊断方法虽然考虑了风电齿轮箱的复杂结构，也是模拟齿轮箱的真实结构，对振动信号的处理也提出了很多方法，但是多数研究都是借助传统定轴齿轮等通用的诊断方法直接应用在风电齿轮箱故障诊断中，而且大多试验是建立在载荷恒定、风速恒定的基础上进行的，真实的情况是风电齿轮箱在工作时，其速度、负载都随着风速等环境的改变不断变化，针对这种复杂工况下非平稳振动信号的预处理分析，目前相关研究还比较少。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种风力发电机组检测信号模拟处理系统。

本发明为一种风力发电机组检测信号模拟处理系统。它包含风机模拟模块、增速传动模块、发电机及负载模块、控制模块和数据采集模块、数据处理模块。用鼠笼式交流异步电机模拟风机叶片，经主轴承以及行星齿轮箱增速后，驱动运转双馈感应发电机（DFIG）发电，由供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化，由励磁变频器控制发电机的转频。然后用加速度传感器采集振动信号，电涡流传感器用来采集电动机的输出转频，滤波电路连接实现振动信号的抗混滤波， PCLD-8710扩展板是滤波电路和PCI-1710数据采集板连接的桥梁，数据采集板与工控机连接，最终把定子电流信号传输到工控机。工控机进行数据的处理。作为优选，供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化。

作为优选，对传感器信号的采集由PCI-1710数据采集板完成。

作为优选，风机的双馈感应发电机用绕线式三相异步电动机来模拟，通过砺磁变频器给发电机转子变频励磁，实现双馈发电机的变速恒频功能。

本发明的有益效果为：能实现模拟故障轴承的监测，并能够采集故障信息，减少了在现场采集信息带来的不便，提高了安全性，使用方便，操作简便，本发明能实现风力发电机组检测信号模拟处理，对风电齿轮箱在工作时(其速度、负载都随着风速等环境的改变不断变化)，针对这种复杂工况下非平稳振动信号的预处理分析, 总结行星轮故障和内齿圈故障在振动信号频谱中体现的分布规律，定位故障发生的部位。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图，主要包括：风机模拟模块、增速传动模块、发电机及负载模块、控制模块和数据采集模块、数据处理模块。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含风机模拟模块、增速传动模块、发电机及负载模块、控制模块和数据采集模块、数据处理模块。用鼠笼式交流异步电机模拟风机叶片，经主轴承以及行星齿轮箱增速后，驱动运转双馈感应发电机（DFIG）发电，由供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化，由励磁变频器控制发电机的转频。然后用加速度传感器采集振动信号，电涡流传感器用来采集电动机的输出转频，滤波电路连接实现振动信号的抗混滤波， PCLD-8710扩展板是滤波电路和PCI-1710数据采集板连接的桥梁，数据采集板与工控机连接，最终把定子电流信号传输到工控机。工控机进行数据的处理。进一步的，供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化。

进一步的，对传感器信号的采集由PCI-1710数据采集板完成。

进一步的，风机的双馈感应发电机用绕线式三相异步电动机来模拟，通过砺磁变频器给发电机转子变频励磁，实现双馈发电机的变速恒频功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。

Claims (4)

1.一种风力发电机组检测信号模拟处理系统，其特征在于：它包含风机模拟模块、增速传动模块、发电机及负载模块、控制模块和数据采集模块、数据处理模块；用鼠笼式交流异步电机模拟风机叶片，经主轴承以及行星齿轮箱增速后，驱动运转双馈感应发电机（DFIG）发电，由供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化，由励磁变频器控制发电机的转频；然后用加速度传感器采集振动信号，电涡流传感器用来采集电动机的输出转频，滤波电路连接实现振动信号的抗混滤波， PCLD-8710扩展板是滤波电路和PCI-1710数据采集板连接的桥梁，数据采集板与工控机连接，最终把定子电流信号传输到工控机；工控机进行数据的处理。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组检测信号模拟处理系统，其特征在于：对传感器信号的采集由数据采集卡完成。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组检测信号模拟处理系统，用鼠笼式交流异步电机模拟风机叶片，风力发电机组工作时转速具有时变随机的特性，通过调整交流电动机的变频器的频率，模拟不同风速的变化，实现变速的工作环境。

4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承检测信号模拟处理系统，由供电变频器控制电动机的输出转频，模拟风机的转速变化，由励磁变频器控制发电机的转频。