CN204253291U - 带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机 - Google Patents
带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204253291U CN204253291U CN201420727157.XU CN201420727157U CN204253291U CN 204253291 U CN204253291 U CN 204253291U CN 201420727157 U CN201420727157 U CN 201420727157U CN 204253291 U CN204253291 U CN 204253291U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- generator
- gear
- acceleration transducer
- box
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 81
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 19
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006855 networking Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 abstract description 2
- 108010066278 cabin-4 Proteins 0.000 description 6
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 241000184339 Nemophila maculata Species 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 201000004569 Blindness Diseases 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机,包括风机壳、塔筒和若干片风叶,在风机壳的机舱内安装有发电机和齿轮箱,特征是:还包括齿轮箱振动采集模块、发电机振动采集模块、机舱本体振动采集模块、定子侧电流采集模块、信号调理器、工况数据预处理模块、无线通信模块和WIFI接收器。本实用新型具有如下优点:1、能够全面采集海上风力发电机的工况数据,全面的工况数据有利于故障的准确定位。2、最小二乘拟合法是用于消除器件由于误差而导致信号偏离基准点的方法,既能消除线性趋势项又能消除非线性趋势项。3、无线通信模块适用于地形复杂、环境恶劣和组网困难的海上风电场,提供了高速、稳定的通信信道。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电机,尤其是涉及一种带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机。
背景技术
海上风力发电是海上风力资源利用的新形式。在石油资源形势日益严峻的情况下,各国均将眼光从陆域投向了风力资源巨大的海域。我国近几年也正大力发展海上风力发电技术,随着风电机组运行时间的加长,目前这些机组陆续出现了故障,出现故障后进行维修花费了巨大代价。由于定期检修存在巨大的盲目性与风险性,状态检修则是根据设备的运行工况制定检修策略,是有目的的检修。要实现状态检修关键的一步是要能够长期实时的采集到工况数据,尤其是从这些数据中提取出相应的故障征兆,故障诊断系统才能做出准确的诊断。
海上风力发电机组不但结构复杂,而且设备运行环境恶劣,故障发生率及事故后果均较陆上机组严重,同时故障往往伴随电场、磁场和机械振动的相互耦合,使得故障信号具有背景噪声干扰大、非平稳和非线性的特点,因此,实时采集大量工况数据,对工况数据进行解耦与消噪,并从中提取故障征兆,是进行准确故障诊断的技术关键。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机。
本实用新型的目的是这样实现的:
一种带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机,包括风机壳、塔筒和若干片风叶,在风机壳的机舱内安装有发电机和齿轮箱,发电机轴的右端伸入到齿轮箱的下部,风叶轴的左端伸入到齿轮箱的上部,风叶轴的右端穿过风叶轴承后伸出机舱外并固定在若干片风叶的中间,特征是:还包括齿轮箱振动采集模块、发电机振动采集模块、机舱本体振动采集模块、定子侧电流采集模块、信号调理器、数据采集器、工况数据预处理模块、无线通信模块和WIFI接收器,其中:
齿轮箱振动采集模块由齿轮箱水平振动加速度传感器和齿轮箱垂直水平振动加速度传感器组成,齿轮箱水平振动加速度传感器和齿轮箱垂直振动加速度传感器分别安装在齿轮箱的壳体水平面与垂直面上,齿轮箱水平振动加速度传感器用来采集齿轮箱运行时振动水平分量,齿轮箱垂直振动加速度传感器用来采集齿轮箱运行时振动垂直分量,齿轮箱水平振动加速度传感器和齿轮箱垂直水平振动加速度传感器分别将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦;
发电机振动采集模块由发电机前水平振动加速度传感器和发电机前垂直振动加速度传感器、发电机后水平振动加速度传感器和发电机后垂直振动加速度传感器组成,发电机前水平振动加速度传感器和发电机前垂直振动加速度传感器分别安装在发电机的前轴承座的水平面与垂直面上,发电机前水平振动加速度传感器用来采集发电机的前轴承座运行时振动水平分量,发电机后垂直振动加速度传感器用来采集发电机的前轴承座运行时振动垂直分量;发电机后水平振动加速度传感器和发电机后垂直振动加速度传感器分别安装在发电机的后轴承座的水平面与垂直面上,发电机后水平振动加速度传感器用来采集发电机的后轴承座运行时振动水平分量,发电机后垂直振动加速度传感器用来采集发电机的后轴承座运行时振动垂直分量;发电机前水平振动加速度传感器和发电机前垂直振动加速度传感器、发电机后水平振动加速度传感器和发电机后垂直振动加速度传感器将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦;
定子侧电流采集模块由三个霍尔电流传感器组成,三个霍尔电流传感器分别安装在发电机的定子的三相绕组出线侧上,定子侧电流采集模块利用三个霍尔电流传感器,将定子的电流信号转换成小电流信号,数据采集器将小电流信号采集后传递给工况数据预处理模块处理,实现对机组的三相输出电流的采集;
工况数据预处理模块将预处理过的工况数据传输给无线通信模块;
无线通信模块由无线远距离发送网卡和无线热点组成,无线远距离发送网卡和无线热点均设在机舱内,无线远距离发送网卡和无线热点共同搭建无线WIFI网络;
主控室的服务器通过外置的WIFI接收器接入无线WIFI网络,WIFI接收器设在主控室的楼顶,WIFI接收器由无线AP接入器、固定杆和避雷针组成。
本实用新型还包括机舱本体振动采集模块,机舱本体振动采集模块由一个机舱振动速度传感器组成,机舱振动速度传感器安装在机舱的底部,采集整个机舱包括塔筒的振动,该振动作为齿轮箱和发电机振动的背景噪声,机舱振动速度传感器将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦。
本实用新型由风机壳、塔筒、若干片风叶、齿轮箱振动采集模块、发电机振动采集模块、定子侧电流采集模块、机舱本体振动采集模块、信号调理器、数据采集器、工况数据预处理模块、无线通信模块和WIFI接收器组成,数据采集器将采集的工况数据(上述各传感器输出的模拟信号)进行抗混叠滤波,然后进行AD转换,转换成数字信号再传输给工况数据预处理模块,工况数据预处理模块再将数字信号对应用最小二乘拟合法消除数字信号的趋势项,然后利用五点三次平滑法平滑波形,最后再利用Ddemcmp()函数进行小波阈值去噪法进行数据的消噪,并存入数据库中,然后将预处理过的工况数据传输给无线通信模块。WIFI接收器将接收到的无线通信模块传送来的预处理过的工况数据,传输给主控室的服务器,由服务器进行数据处理。
本实用新型具有如下优点:
1、本实用新型能够全面采集海上风力发电机的工况数据,包括齿轮箱和发电机振动、机舱振动和定子电流,并且同时采集振动的水平和垂直分量,全面的工况数据有利于故障的准确定位。此外由于机械振动具有强耦合性,机舱本体的振动会引发齿轮箱和发电机的振动,因此本实用新型采集机舱本体振动作为背景噪声,作为数据解耦的依据消除机舱本体振动对故障的定位。
2、本实用新型所使用公知的最小二乘拟合法是用于消除器件由于误差而导致信号偏离基准点的方法,既能消除线性趋势项又能消除非线性趋势项。五点三次平滑法能有效消除采集各环节引入的高频干扰。Ddemcmp()函数实现工况数据的小波阈值去噪,小波阈值去噪法能够有效的消除信号的高频噪声,同时又能完整的保留信号的非平稳部分,克服了传统频谱分析的不足。
3、本实用新型的无线通信模块适用于地形复杂、环境恶劣和组网困难的海上风电场,提供了高速、稳定的通信信道。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图;
图2为工况数据采集与预处理的整体流程框图;
图3是无线通信的流程结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。
一种带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机,包括风机壳1、塔筒2和若干片风叶3,在风机壳1的机舱4内安装有发电机5和齿轮箱7,发电机轴6的右端伸入到齿轮箱7的下部,风叶轴8的左端伸入到齿轮箱7的上部,风叶轴8的右端穿过风叶轴承9后伸出机舱4外并固定在若干片风叶3的中间,在机舱4内安装有还设有齿轮箱振动采集模块、发电机振动采集模块、定子侧电流采集模块、机舱本体振动采集模块、信号调理器、工况数据预处理模块、无线通信模块和WIFI接收器,其中:
齿轮箱振动采集模块由齿轮箱水平振动加速度传感器10和齿轮箱垂直水平振动加速度传感器11组成,齿轮箱水平振动加速度传感器10和齿轮箱垂直振动加速度传感器11分别安装在齿轮箱7的壳体水平面与垂直面上,齿轮箱水平振动加速度传感器10用来采集齿轮箱7运行时振动水平分量,齿轮箱垂直振动加速度传感器11用来采集齿轮箱7运行时振动垂直分量,齿轮箱水平振动加速度传感器10和齿轮箱垂直水平振动加速度传感器11分别将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦;
发电机振动采集模块由发电机前水平振动加速度传感器12和发电机前垂直振动加速度传感器13、发电机后水平振动加速度传感器15和发电机后垂直振动加速度传感器16组成,发电机前水平振动加速度传感器12和发电机前垂直振动加速度传感器13分别安装在发电机5的前轴承座14的水平面与垂直面上,发电机前水平振动加速度传感器12用来采集发电机5的前轴承座14运行时振动水平分量,发电机后垂直振动加速度传感器13用来采集发电机5的前轴承座14运行时振动垂直分量;发电机后水平振动加速度传感器15和发电机后垂直振动加速度传感器16分别安装在发电机5的后轴承座17的水平面与垂直面上,发电机后水平振动加速度传感器15用来采集发电机5的后轴承座17运行时振动水平分量,发电机后垂直振动加速度传感器16用来采集发电机5的后轴承座17运行时振动垂直分量;发电机前水平振动加速度传感器12和发电机前垂直振动加速度传感器13、发电机后水平振动加速度传感器15和发电机后垂直振动加速度传感器16将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦;
机舱本体振动采集模块由一个机舱振动速度传感器20组成,机舱振动速度传感器20安装在机舱4的底部,采集整个机舱4包括塔筒2的振动,该振动作为齿轮箱7和发电机5振动的背景噪声,机舱振动速度传感器20将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦。
定子侧电流采集模块由三个霍尔电流传感器18组成,三个霍尔电流传感器18分别安装在发电机5的定子的三相绕组出线侧19上,定子侧电流采集模块利用三个霍尔电流传感器18,将定子的电流信号转换成小电流信号,数据采集器将小电流信号采集后传递给工况数据预处理模块处理,实现对机组的三相输出电流的采集。
工况数据预处理模块将预处理过的工况数据传输给无线通信模块;
无线通信模块由无线远距离发送网卡24和无线热点25组成,无线远距离发送网卡24和无线热点23均设在机舱4内,无线远距离发送网卡24和无线热点23共同搭建无线WIFI网络。
主控室的服务器通过外置的WIFI接收器25接入无线WIFI网络,外置的WIFI接收器25设在主控室的楼顶,WIFI接收器25由无线AP接入器26、固定杆27和避雷针28组成。
Claims (2)
1.一种带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机,包括风机壳、塔筒和若干片风叶,在风机壳的机舱内安装有发电机和齿轮箱,发电机轴的右端伸入到齿轮箱的下部,风叶轴的左端伸入到齿轮箱的上部,风叶轴的右端穿过风叶轴承后伸出机舱外并固定在若干片风叶的中间,其特征在于:还包括齿轮箱振动采集模块、发电机振动采集模块、定子侧电流采集模块、信号调理器、数据采集器、工况数据预处理模块、无线通信模块和WIFI接收器,其中:
齿轮箱振动采集模块由齿轮箱水平振动加速度传感器和齿轮箱垂直水平振动加速度传感器组成,齿轮箱水平振动加速度传感器和齿轮箱垂直振动加速度传感器分别安装在齿轮箱的壳体水平面与垂直面上,齿轮箱水平振动加速度传感器用来采集齿轮箱运行时振动水平分量,齿轮箱垂直振动加速度传感器用来采集齿轮箱运行时振动垂直分量,齿轮箱水平振动加速度传感器和齿轮箱垂直水平振动加速度传感器分别将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦;
发电机振动采集模块由发电机前水平振动加速度传感器和发电机前垂直振动加速度传感器、发电机后水平振动加速度传感器和发电机后垂直振动加速度传感器组成,发电机前水平振动加速度传感器和发电机前垂直振动加速度传感器分别安装在发电机的前轴承座的水平面与垂直面上,发电机前水平振动加速度传感器用来采集发电机的前轴承座运行时振动水平分量,发电机后垂直振动加速度传感器用来采集发电机的前轴承座运行时振动垂直分量;发电机后水平振动加速度传感器和发电机后垂直振动加速度传感器分别安装在发电机的后轴承座的水平面与垂直面上,发电机后水平振动加速度传感器用来采集发电机的后轴承座运行时振动水平分量,发电机后垂直振动加速度传感器用来采集发电机的后轴承座运行时振动垂直分量;发电机前水平振动加速度传感器和发电机前垂直振动加速度传感器、发电机后水平振动加速度传感器和发电机后垂直振动加速度传感器将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦;
定子侧电流采集模块由三个霍尔电流传感器组成,三个霍尔电流传感器分别安装在发电机的定子的三相绕组出线侧上,定子侧电流采集模块利用三个霍尔电流传感器,将定子的电流信号转换成小电流信号,数据采集器将小电流信号采集后传递给工况数据预处理模块处理,实现对机组的三相输出电流的采集;
工况数据预处理模块将预处理过的工况数据传输给无线通信模块;
无线通信模块由无线远距离发送网卡和无线热点组成,无线远距离发送网卡和无线热点均设在机舱内,无线远距离发送网卡和无线热点共同搭建无线WIFI网络;
主控室的服务器通过外置的WIFI接收器接入无线WIFI网络,WIFI接收器设在主控室的楼顶,WIFI接收器由无线AP接入器、固定杆和避雷针组成。
2.根据权利要求1所述的海上风力发电机,其特征在于:还包括机舱本体振动采集模块,机舱本体振动采集模块由一个机舱振动速度传感器组成,机舱振动速度传感器安装在机舱的底部,采集整个机舱包括塔筒的振动,该振动作为齿轮箱和发电机振动的背景噪声,机舱振动速度传感器将振动信号根据加速度的大小变换为成比例的电荷,信号调理器再将电荷转换成电压信号,数据采集器将电压信号采集后传递给工况数据预处理模块进行解耦。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420727157.XU CN204253291U (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420727157.XU CN204253291U (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN204253291U true CN204253291U (zh) | 2015-04-08 |
Family
ID=52957608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201420727157.XU Expired - Fee Related CN204253291U (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN204253291U (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109915329A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种风力发电机组检测信号模拟处理系统 |
CN112398367A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-23 | 江苏磁链智能科技有限公司 | 一种互联网智能软启动器 |
CN112532114A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 陈春亮 | 一种互联网智能软启动器 |
-
2014
- 2014-11-28 CN CN201420727157.XU patent/CN204253291U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109915329A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-21 | 哈尔滨理工大学 | 一种风力发电机组检测信号模拟处理系统 |
CN112398367A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-23 | 江苏磁链智能科技有限公司 | 一种互联网智能软启动器 |
CN112532114A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-19 | 陈春亮 | 一种互联网智能软启动器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109763944B (zh) | 一种海上风机叶片故障非接触式监测系统及监测方法 | |
CN103835882A (zh) | 大型风力发电机组状态监测与故障诊断系统 | |
CN102798529A (zh) | 大型风力机组轴承故障诊断方法及系统 | |
CN104564542B (zh) | 一种基于大数据技术的故障诊断系统及其诊断方法 | |
CN102200186A (zh) | 风力发电机组齿轮箱远程在线状态监测与故障诊断系统 | |
CN105738806A (zh) | 一种风力发电机组故障诊断系统和方法 | |
CN101907437A (zh) | 一种基于小波差分算法的电缆故障测距方法 | |
CN202676203U (zh) | 大型泵站状态监测与诊断及能效管理装置 | |
CN103940611B (zh) | 一种风电机组变工况下滚动轴承自适应异常检测方法 | |
CN104329222A (zh) | 一种集成于风机主控系统内的在线状态监测与故障诊断方法 | |
CN202305007U (zh) | 风力发电电机及叶片状态在线监测仪 | |
CN101949774A (zh) | 一种风力发电多机组远程实时状态监测方法 | |
CN103048619A (zh) | 一种风力发电机组故障特征在线提取装置及提取方法 | |
CN204253291U (zh) | 带工况数据实时在线采集及预处理装置的海上风力发电机 | |
Li et al. | Imbalance fault detection based on the integrated analysis strategy for variable-speed wind turbines | |
CN105547730A (zh) | 水轮发电机组故障检测系统 | |
CN202793793U (zh) | 大型风力机组轴承故障诊断系统 | |
CN103308152A (zh) | 基于瞬时频率估计的旋转机械振动信号角域重采样方法 | |
CN108278184A (zh) | 基于经验模态分解的风电机组叶轮不平衡监测方法 | |
CN111336066A (zh) | 一种用于产生能量的风力发电系统及控制方法 | |
CN203117391U (zh) | 一种风力发电机状态监控与智能分析系统 | |
CN107202956A (zh) | 一种基于间谐波特征的变频调速系统故障诊断方法 | |
CN203881539U (zh) | 一种风电机组状态监测与故障诊断装置 | |
CN104238521A (zh) | 海上风电场远程管理系统 | |
CN203163988U (zh) | 一种风电机组齿轮箱在线故障诊断装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150408 Termination date: 20171128 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |