CN116558814A - 一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统及方法，涉及风力发电设备状态监测技术领域。该方法包括：采集风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况数据；根据电机启动情况数据控制主控单元、通信模块和加速度检测模块启动运行；通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，以得到并将检测数据发送给主控单元；基于主控单元对检测数据进行分析，生成并根据分析数据对加速度检测模块进行调控，并将分析数据通过通信模块传输给外部设备，实现远程通信。本发明可对变桨齿轮箱的状态进行精准有效的远程实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电设备状态监测技术领域，具体而言，涉及一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统及方法。
背景技术
风电变桨齿轮箱是变桨控制的重要执行机构，它安装在轮毂的叶片根部并借助控制技术改变叶片桨距角的大小，改变桨叶气动特性，以适应风速变化，从而获得合适的动转矩，实现机组启动、额定功率运行以及在特殊情况下安全顺桨。为了获得足够大的转矩，变桨齿轮箱大都采用多级行星齿传动，具有体积小、传动比大、承载能力高等优点。
但是，变桨齿轮箱在无规律的变向变载荷以及强阵风冲击的工况下，故障率较高，造成风电场较大的经济损失。近年来，多个风场报道变桨齿轮箱齿轮断齿或崩裂，导致机组无法安全停机，严重危及整机安全。因此,通过对变桨齿轮箱运行状态进行监测，提前发现变桨齿轮箱的状态及隐患，从而降低变桨齿轮箱损坏率，减少运行维护成本，对提高风电机运行安全可靠性具有重要的理论意义和工程实际价值。
目前，风电SCADA系统虽对变桨电机电流信号进行了采集，但主要用于变桨控制，秒级的电流数据采集、存储，无法满足在线状态监测要求，基于振动监测的变桨齿轮箱状态监测技术尚未见报道。且如今风电机组在线监测及诊断产品均采用有线网络，在设备改造上具有很大局限性。因此，如何基于物联网构架实现实时有效的变桨齿轮箱远程状态监测成为一个亟需解决的问题。
发明内容
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统及方法，可对变桨齿轮箱的状态进行精准有效的远程实时监测。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，包括用于对风电机组变桨齿轮箱进行振动检测并进行数据分析及传输的监测子系统，还包括与所述监测子系统配合，用于将监测子系统安装在风电机组变桨齿轮箱上的固定夹。
当需要对风电机组变桨齿轮箱进行监测时，通过固定夹将监测子系统安装在对应的齿轮箱上，然后通过监测子系统对风电机组变桨齿轮箱的运行状态进行监控，采集其振动频率，并进行分析，实时判断其是否运行异常，当出现异常情况时及时的进行设备调控，保证运行安全；并将数据传输给外部设备，实现远程通信。上述监测子系统包括多个单元模块，集成在一起，大大减小占用空间，便于携带安装。
基于第一方面，进一步地，上述监测子系统包括主控单元、通信模块、加速度检测模块以及启动电源检测模块，所述主控单元、通信模块、加速度检测模块分别与所述启动电源检测模块连接，所述加速度检测模块还与所述主控单元连接，所述主控单元还与所述通信模块连接；其中：
主控单元，用于对接收的数据进行分析，并控制加速度检测模块运作；
通信模块，用于采用GPRS、4/5G或蓝牙实现主控单元与外部设备的数据通信；
加速度检测模块，用于对风电机组变桨齿轮箱进行振动检测，并将检测数据发送给主控单元；
启动电源检测模块，用于对风电机组变桨齿轮箱的电机启动进行监测，并发送启动监测信号给主控单元、通信模块和加速度检测模块。
基于第一方面，进一步地，上述监测子系统还包括锂电池供电模块，用于为主控单元、通信模块、加速度检测模块以及启动电源检测模块供电。
基于第一方面，进一步地，上述加速度检测模块包括多个加速度传感器，每个加速度传感器分别设置在风电机组变桨齿轮箱的多个桨叶上，用于对各个桨叶进行振动检测。
基于第一方面，进一步地，上述启动电流检测模块为电流环无接触安装。
第二方面，本发明提供一种根据上述第一方面中的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统的监测方法，包括以下步骤：
采集风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况数据；
根据电机启动情况数据控制主控单元、通信模块和加速度检测模块启动运行；
通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，以得到并将检测数据发送给主控单元；
基于主控单元对检测数据进行分析，生成并根据分析数据对加速度检测模块进行调控，并将分析数据通过通信模块传输给外部设备，实现远程通信。
为了更好提高监测效率、节约监测资源，通过启动电流检测模块对风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况进行检测，实时采集数据，当检测到风电机组变桨齿轮箱的电机启动后，立即发送一个启动信号给主控单元、通信模块和加速度检测模块，控制对应的设备运行，通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，及时精准的采集相关振动情况，然后发送给主控单元，基于主控单元对相关数据进行分析，判断其是否运行异常，及时的进行设备调度调控；并通过通信模块将数据传输给外部设备，实现远程通信。
基于第二方面，进一步地，上述监测方法还包括以下步骤：
基于通信模块将远程控制信号发送给主控单元，实现远程控制。
第三方面，本申请提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器；当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。
本发明至少具有如下优点或有益效果：
本发明提供一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统及方法，通过启动电流检测模块对风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况进行检测，实时采集数据，当检测到风电机组变桨齿轮箱的电机启动后，立即发送一个启动信号给主控单元、通信模块和加速度检测模块，控制对应的设备运行，通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，及时精准的采集相关振动情况，然后发送给主控单元，基于主控单元对相关数据进行分析，判断其是否运行异常，及时的进行设备调度调控；并通过通信模块将数据传输给外部设备，实现远程通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统的原理框图；
图2为本发明实施例一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。
附图标记说明：100、主控单元；200、通信模块；300、加速度检测模块；400、启动电源检测模块；101、存储器；102、处理器；103、通信接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
如图1所示，第一方面，本发明实施例提供一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，包括用于对风电机组变桨齿轮箱进行振动检测并进行数据分析及传输的监测子系统，还包括与所述监测子系统配合，用于将监测子系统安装在风电机组变桨齿轮箱上的固定夹。
当需要对风电机组变桨齿轮箱进行监测时，通过固定夹将监测子系统安装在对应的齿轮箱上，然后通过监测子系统对风电机组变桨齿轮箱的运行状态进行监控，采集其振动频率，并进行分析，实时判断其是否运行异常，当出现异常情况时及时的进行设备调控，保证运行安全；并将数据传输给外部设备，实现远程通信。上述监测子系统包括多个单元模块，集成在一起，大大减小占用空间，便于携带安装。
基于第一方面，进一步地，上述监测子系统包括主控单元100、通信模块200、加速度检测模块300以及启动电源检测模块400，所述主控单元100、通信模块200、加速度检测模块300分别与所述启动电源检测模块400连接，所述加速度检测模块300还与所述主控单元100连接，所述主控单元100还与所述通信模块200连接；其中：
主控单元100，用于对接收的数据进行分析，并控制加速度检测模块300运作；
通信模块200，用于采用GPRS、4/5G或蓝牙实现主控单元100与外部设备的数据通信；
加速度检测模块300，用于对风电机组变桨齿轮箱进行振动检测，并将检测数据发送给主控单元100；
启动电源检测模块400，用于对风电机组变桨齿轮箱的电机启动进行监测，并发送启动监测信号给主控单元100、通信模块200和加速度检测模块300。
进一步地，上述启动电流检测模块为电流环无接触安装。大大节约了安装成本。
为了更好提高监测效率、节约监测资源，通过启动电流检测模块对风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况进行检测，实时采集数据，当检测到风电机组变桨齿轮箱的电机启动后，立即发送一个启动信号给主控单元100、通信模块200和加速度检测模块300，控制对应的设备运行，通过加速度检测模块300对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，及时精准的采集相关振动情况，然后发送给主控单元100，基于主控单元100对相关数据进行分析，判断其是否运行异常，及时的进行设备调度调控；并通过通信模块200将数据传输给外部设备，实现远程通信。
基于第一方面，进一步地，上述监测子系统还包括锂电池供电模块，用于为主控单元100、通信模块200、加速度检测模块300以及启动电源检测模块400供电。
为了更好的对风电机组变桨齿轮箱进行实时监测，保证各个设备的正常运行，通过锂电池供电模块为各个单元模块进行供电，保证设备工作一周以上，避免频繁更换设备模块。
基于第一方面，进一步地，上述加速度检测模块300包括多个加速度传感器，每个加速度传感器分别设置在风电机组变桨齿轮箱的多个桨叶上，用于对各个桨叶进行振动检测。
针对齿轮箱的多个桨叶分别设置不同的加速度传感器进行针对性的精准检测，得到更为精准的桨叶振动数据，实现更好的监测效果。
如图2所示，第二方面，本发明实施例提供一种根据上述第一方面中的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统的监测方法，包括以下步骤：
S1、采集风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况数据；
S2、根据电机启动情况数据控制主控单元、通信模块和加速度检测模块启动运行；
S3、通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，以得到并将检测数据发送给主控单元；
S4、基于主控单元对检测数据进行分析，生成并根据分析数据对加速度检测模块进行调控，并将分析数据通过通信模块传输给外部设备，实现远程通信。
为了更好提高监测效率、节约监测资源，通过启动电流检测模块对风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况进行检测，实时采集数据，当检测到风电机组变桨齿轮箱的电机启动后，立即发送一个启动信号给主控单元、通信模块和加速度检测模块，控制对应的设备运行，通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，及时精准的采集相关振动情况，然后发送给主控单元，基于主控单元对相关数据进行分析，判断其是否运行异常，及时的进行设备调度调控；并通过通信模块将数据传输给外部设备，实现远程通信。
基于第二方面，进一步地，上述监测方法还包括以下步骤：
基于通信模块将远程控制信号发送给主控单元，实现远程控制。
为了更好的实现风电机组变桨齿轮箱监控效果，更好的满足控制需求，基于通信模块实现外部远程操控，工作人员可以远程控制发送指令给主控单元，进而控制齿轮箱或者加速度检测模块进行相关运作。
如图3所示，第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，其特征在于，包括用于对风电机组变桨齿轮箱进行振动检测并进行数据分析及传输的监测子系统，还包括与所述监测子系统配合，用于将监测子系统安装在风电机组变桨齿轮箱上的固定夹。
2.根据权利要求1所述的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，其特征在于，所述监测子系统包括主控单元、通信模块、加速度检测模块以及启动电源检测模块，所述主控单元、通信模块、加速度检测模块分别与所述启动电源检测模块连接，所述加速度检测模块还与所述主控单元连接，所述主控单元还与所述通信模块连接；其中：
主控单元，用于对接收的数据进行分析，并控制加速度检测模块运作；
通信模块，用于采用GPRS、4/5G或蓝牙实现主控单元与外部设备的数据通信；
加速度检测模块，用于对风电机组变桨齿轮箱进行振动检测，并将检测数据发送给主控单元；
启动电源检测模块，用于对风电机组变桨齿轮箱的电机启动进行监测，并发送启动监测信号给主控单元、通信模块和加速度检测模块。
3.根据权利要求2所述的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，其特征在于，所述监测子系统还包括锂电池供电模块，用于为主控单元、通信模块、加速度检测模块以及启动电源检测模块供电。
4.根据权利要求2所述的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，其特征在于，所述加速度检测模块包括多个加速度传感器，每个加速度传感器分别设置在风电机组变桨齿轮箱的多个桨叶上，用于对各个桨叶进行振动检测。
5.根据权利要求2所述的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统，其特征在于，所述启动电流检测模块为电流环无接触安装。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集风电机组变桨齿轮箱的电机启动情况数据；
根据电机启动情况数据控制主控单元、通信模块和加速度检测模块启动运行；
通过加速度检测模块对风电机组变桨齿轮箱的各个桨叶振动情况进行检测，以得到并将检测数据发送给主控单元；
基于主控单元对检测数据进行分析，生成并根据分析数据对加速度检测模块进行调控，并将分析数据通过通信模块传输给外部设备，实现远程通信。
7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
基于通信模块将远程控制信号发送给主控单元，实现远程控制。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储一个或多个程序；
处理器；
当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现如权利要求6-7中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6-7中任一项所述的方法。
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| CN202310573563.9A Pending CN116558814A (zh) | 2023-05-19 | 2023-05-19 | 一种便携式风电机组变桨齿轮箱监测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116558814A (zh) |
-
2023
- 2023-05-19 CN CN202310573563.9A patent/CN116558814A/zh active Pending
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