CN202305007U - 风力发电电机及叶片状态在线监测仪 - Google Patents

风力发电电机及叶片状态在线监测仪 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其主要技术特点是：由声音传感器、运算放大器、振动传感器、滤波器、A/D转换器、射频传输控制模块、报警电路、协议转换卡和以太网接口构成；其中，声音传感器通过运算放大器与A/D转换器相连，振动传感器通过滤波器与A/D转换器相连，射频传输控制模块通过协议转换卡与以太网接口相连，报警电路与射频传输控制模块相连。本实用新型设计合理，利用检测振动信号和声发射信号的方式，检测发电机、增速箱、传动轴、主轴轴承、叶片和塔筒，并利用ZIGBEE协议的无线网络和互联网进行信号传输，来实现风力发电电机及叶片状态在线监测。本实用新型操作简便，实时性强。

Description

风力发电电机及叶片状态在线监测仪
技术领域
本实用新型属于绿色能源、风力发电领域，尤其是一种风力发电电机及叶片状态在线监测仪。
背景技术
风电一直是世界增长最快的新能源，据国家有关部门预测：2020年全球风力发电装机将达到12.31亿千瓦，占全球发电总量12％。我国每年装机容量年超过30％。风力发电机一般安装在户外，条件恶劣，离地面几十米高，因此风力发电电机与叶片很容易发生故障。随着风力发电装机量的增加，风力发电机的维护与维修已成为一个人们日益关注的问题。目前采用的维护方式有两种，一种是人工巡检；另一种是利用在线监测仪检测，通过数据传输系统将检测结果传输到监控中心。第一种维护方式需要耗费较大人力、物力及财力，第二种维护方式简便、实时性强，但是国内目前的维护方式主要依赖进口仪器。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种由中国自主研发生产的简便、实时性强的风力发电电机及叶片状态在线监测仪。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种风力发电电机及叶片状态在线监测仪，由声音传感器、运算放大器、振动传感器、滤波器、A/D转换器、射频传输控制模块、报警电路、协议转换卡和以太网接口构成；其中，声音传感器通过运算放大器与A/D转换器相连，振动传感器通过滤波器与A/D转换器相连，射频传输控制模块通过协议转换卡与以太网接口相连，报警电路与射频传输控制模块相连。
而且，所述的射频传输控制模块采用单级天线。
而且，所述的射频传输控制模块采用CC2430ZIGBEE传输芯片。。
而且，所述的A/D转换器采用8通道串行、12位A/D转换芯片的MAX1202。
而且，所述的人机交换电路包括报警电路，还包括键盘和液晶模块电路。
而且，所述的射频传输控制模块包括单片机，且单片机采用AT89C52芯片。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、本实用新型使用ZIGBEE协议的无线网络将各个风力发电机传感器进行组网，使用ZIGBEE协议到以太网协议的协议转换卡实现数据由无线网络到以太网的传输，数据通过以太网传输到计算机进行监控。
2.通过声音传感器采集声发射信号，通过多个声音传感器进行声源定位，确定声源坐标，通过声音的幅值与持续时间分析叶片的裂纹情况。
3.通过振动传感器采集风电电机的振动信号，对振动信号进行数字滤波处理，频谱分析，得到振动信号的频谱图、瀑布图，观察电机的运行状态下频谱是否发生异常，对异常状态进行告警。
4、本实用新型设计合理，利用检测振动信号和声发射信号的方式，检测发电机、增速箱、传动轴、主轴轴承、叶片和塔筒，并利用ZIGBEE协议的无线网络和互联网进行信号传输，来实现风力发电电机及叶片状态在线监测。本实用新型操作简便，实时性强。
附图说明
图1是本实用新型的原理结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：
一种风力发电电机及叶片状态在线监测仪，如图1所示：由声音传感器、运算放大器、振动传感器、滤波器、A/D转换器、射频传输控制模块、报警电路、协议转换卡和以太网接口构成；其中，声音传感器通过运算放大器与A/D转换器相连，振动传感器通过滤波器与A/D转换器相连，射频传输控制模块通过协议转换卡与以太网接口相连，报警电路与射频传输控制模块相连。
结合图1，阐述本实用新型的工作原理：声音传感器采集风力发电机叶片的声发射信号，运算放大器将信号放大处理；利用多个声音传感器进行声源定位，确定声源坐标，通过声音的幅值与持续时间分析确定叶片的裂纹情况。振动传感器采集风力发电电机的振动信号，滤波器对振动信号进行数字滤波处理和频谱分析，得到振动信号的频谱图、瀑布图，观察电机的运行状态下频谱是否发生异常，报警电路对异常状态进行告警。声发射信号和振动信号均需要通过A/D转换器发送到射频传输控制模块。射频传输控制模块包括利用ZIGBEE协议的无线网络，使用ZIGBEE协议的无线网络将各个风力发电机传感器进行组网，使用ZIGBEE协议到以太网协议的协议转换卡实现数据由无线网络到以太网的传输，数据通过以太网传输到计算机，从而实现管理人员对风力发电电机及叶片状态在线监测。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其特征在于：由声音传感器、运算放大器、振动传感器、滤波器、A/D转换器、射频传输控制模块、报警电路、协议转换卡和以太网接口构成；其中，声音传感器通过运算放大器与A/D转换器相连，振动传感器通过滤波器与A/D转换器相连，射频传输控制模块通过协议转换卡与以太网接口相连，报警电路与射频传输控制模块相连。
2.根据权利要求1所述的风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其特征在于：所述的射频传输控制模块采用单级天线。
3.根据权利要求1所述的风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其特征在于：所述的射频传输控制模块采用CC2430ZIGBEE传输芯片。
4.根据权利要求1所述的风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其特征在于：所述的A/D转换器采用8通道串行、12位A/D转换芯片的MAX1202。
5.根据权利要求1所述的风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其特征在于：所述的人机交换电路包括报警电路，还包括键盘和液晶模块电路。
6.根据权利要求1所述的风力发电电机及叶片状态在线监测仪，其特征在于：所述的射频传输控制模块包括单片机，且单片机采用AT89C52芯片。
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