CN204788459U - 一种风机振动监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风机振动监测系统，包括上位机，下位机，连接上位机与下位机的通讯网络，以及供电装置，下位机包括数据采集模块、基于DSP的数据处理器和与之连接的存储器和通讯模块；数据采集模块包括多组传感器以及与传感器连接的A/D转换模块，供电装置包括一直流电源和蓄电池，直流电源具有两个输出接口，其内设有PL2303芯片，所述PL2303芯片具有2个IO接口，IO接口与外接直流电源的两个输出接口连接。本实用新型结构简单，抗干扰能力强，并具有断电保护功能，有效提高了故障判断的准确性，方便实用。

Description

一种风机振动监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种风机监测系统，尤其是一种风机振动监测系统。

背景技术

风力发电机在运行过程中，需要对其运行状态进行实时监测，由于风力发电厂位置偏远，信号需要远距离传输，在信号传输过程中存在因通信线路故障而丢失信号的问题，现有的检测系统主要依靠外部供电，在风机停电时，存储的历史数据容易损坏，且难以修复，这大大增加了检修人员对风机故障的判断难度，使得维修变得困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风机振动监测系统，可以提高信号检测的准确度，并具有断电保护功能，有效防止数据损坏或丢失。

为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：一种风机振动监测系统，包括位于主控室内的上位机，设置在风机机舱内的下位机，连接上位机与下位机的通讯网络，以及供电装置，所述下位机包括数据采集模块、数据处理模块和通讯模块；

所述数据采集模块包括监测风机状态的传感器以及与传感器连接的A/D转换模块；

所述数据处理模块为基于DSP的数据处理器和与之连接的存储器，所述数据处理器与A/D转换模块和通讯模块连接；

所述供电装置包括直流电源和蓄电池，所述直流电源具有两个输出接口，其内设有PL2303芯片，所述PL2303芯片具有两个IO接口，IO接口与直流电源的两个输出接口连接。

进一步，所述数据处理器为DSP芯片，包括ADC采样模块、通信接口、串行通讯以及多功能引脚GPIO模块。

进一步，所述数据采集模块还包括信号调理模块，所述信号调理模块直接与数据处理模块连接，所述的A/D转换模块与传感器之间还设有信号预处理模块。

进一步，所述传感器包括振动传感器和转动传感器。

进一步，所述信号预处理模块由解调处理模块、幅值调整模块、滤波模块和隔直电路组成。

进一步，所述网络通讯包括与下位机连接的光端机，光端机通过光纤与上位机连接。

采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果：本实用新型的下位机采用基于DSP的数据处理器并设有存储器，可以通过通讯模块与上位机连接，也可通过串行通讯与便携式电脑连接，方便本地查看，同时电源装置具有UPS功能，可以在断电情况下自动切换为蓄电池供电，有效保护了历史数据，便于检修人员查看，提高了检修效率。

附图说明

图1：本实用新型的拓扑结构图；

图2：为图1中的下位机连接原理图；

图3：本实用新型的数据处理器的连接原理图；

其中，1、上位机2、通讯网络3、下位机4、风机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

图如1所示，一种风机振动监测系统，包括上位机1、通讯网络2和下位机3，以及为上述装置供电的供电装置。上位机1设置在主控室内，上位机1的软件部分利用NI公司虚拟仪器软件LabVIEW进行编程设计，上位机1系统由登陆界面、状态监测界面和分析界面组成，其中运行界面主要负责机组的参数配置、数据采集和存储以及故障报警等功能。分析界面用于查询和分析历史数据，对故障信号进行智能诊断分析，并将分析的结果生成报表。通讯网络2是联通上位机1和下位机3的渠道，主要是将下位机3发送出来的数据传输的主控室内的上位机1，以供进一步的分析，目前通常使用光纤网络进行数据的远距离传输；上位机1安装在风电场的主控室内，主要功能是完成对采样数据的存储、显示和进一步分析，然后由工作人员根据数据的分析结果确定机组整体的运行情况。下位机3安装在风机4机舱内部，数据采集模块、数据处理模块和通讯模块。其中，数据采集模块又包括，多组监测风机4状态的振动传感器和转动传感器，与上述传感器连接的信号预处理模块，信号预处理模块与A/D转换模块连接，A/D转换模块与数据处理模块连接。所述信号预处理模块，包括，解调处理模块、幅值调整模块、滤波模块和隔直电路。解调处理模块主要对信号进行调制处理，以便于区分噪声和信号传输，因此要在处理之前进行解调处理，以获取原始的信息。幅值调整模块，用于调整输入信号的幅值，以达到A/D转换对输入信号幅值的要求，确保转换的准确性。滤波模块，用于滤波处理，可以还原实际输入信号，由于信号在传递的时候容易被外界所影响，因此信号中往往掺入了某些噪声或其他的信号。隔直电路，用于过滤信号中的直流成分，保持信号的交流性。所述数据处理模块包括，基于DSP的数据处理器和与之连接的RAM存储器，数据处理器优选用DSP芯片TMS320F28335，采用高性能CMOS技术，支持JATG仿真接口，并拥有丰富的片内外设，主要包括16路12位采样精度的ADC采样模块、局域网通信接口，串行通讯、以及多功能引脚GPIO模块，其中，ADC采样模块接口与A/D转换模块连接，GPIO模块接口与信号调理模块连接，TMS320F28335的外部接口(XINTF)与通讯模块连接。

优选的，数据采集模块还包括信号调理模块，所述信号调理模块直接与数据处理模块连接，采集到的数字信号经信号调理模块简单调理后直接传入数据处理器。

所述供电装置，包括24V直流电源和蓄电池，直流电源主要功能是在交流电源正常供电时为整个系统提供24V直流电源，同时直流电源具有UPS功能，可以为蓄电池充电；当交流电源突然断电的时刻，UPS将供电立刻切换到电池供电，使系统在断电的时刻同样正常工作保证数据的完整性，同时保护记录的数据不丢失。

在蓄电池电量低时，UPS会通知上位机1电量低，请求关机。

当蓄电池电量进一步降低时，ups会将电池切断，以保护电池。

直流电源的UPS功能为，该电源带2个输出接口，一个接口为交流电源是否正常指示，另一个接口为电池电量低指示。本设备采用了PL2303芯片作为控制芯片，用来完成电源与工控机之间的通信。PL2303是常用的USB转串口芯片，芯片同时带2个IO接口，可以作为输入信号。这里将直流电源的两个输出接口连接到PL2303芯片的两个IO接口，在USB端可通过驱动程序进行读写。

在上位机端设有一段程序，不断读写这两个IO口的状态，当发现交流电源指示接口信号发生变化，程序弹出对话框，指示系统断电，使用蓄电池供电；当蓄电池电量低指示接口发生跳变，则程序控制系统关机。

为了保护通信接口，IO之间采用光耦隔离。

本实用新型的工作过程为：首先，振动传感器和转动传感器采集风机的振动、转速等参数，并将采集到的模拟信号传至信号预处理模块进行处理，信号的预处理即为模拟信号在进行数字化转换前，对原始信号用相关模拟电路进行处理，主要是为了把模拟信号转换成便于进行数字转换的状态，然后将模拟信号传输至A/D转换模块，在A/D转换模块模拟信号被转换为数字信号后送入数据处理器，数据处理器对信号进行去噪、提取特征值后，再由光端机将电信号转换为光信号，然后再经过光纤将数据传送到上位机，完成对风机传动链振动相关数据的采集、处理和数据发送。

以上所述为本实用新型的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种风机振动监测系统，包括位于主控室内的上位机，设置在风机机舱内的下位机，连接上位机与下位机的通讯网络，以及供电装置，其特征在于：所述下位机包括数据采集模块、数据处理模块和通讯模块；

所述数据采集模块包括监测风机状态的传感器以及与传感器连接的A/D转换模块；

所述数据处理模块为基于DSP的数据处理器和与之连接的存储器，所述数据处理器与A/D转换模块和通讯模块连接；

所述供电装置包括外接直流电源和蓄电池，所述外接直流电源具有两个输出接口，其内设有PL2303芯片，所述PL2303芯片具有两个IO接口，IO接口与外接直流电源的两个输出接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种风机振动监测系统，其特征在于：所述数据处理器为DSP芯片，包括ADC采样模块、通信接口、串行通讯以及多功能引脚GPIO模块。

3.根据权利要求1所述的一种风机振动监测系统，其特征在于：所述数据采集模块还包括信号调理模块，所述信号调理模块直接与数据处理模块连接，所述的A/D转换模块与传感器之间还设有信号预处理模块。

4.根据权利要求3所述的一种风机振动监测系统，其特征在于：所述传感器包括振动传感器和转动传感器。

5.根据权利要求3所述的一种风机振动监测系统，其特征在于：所述信号预处理模块主要由依次连接的解调处理模块、幅值调整模块、滤波模块和隔直电路组成。

6.根据权利要求1所述的一种风机振动监测系统，其特征在于：所述通讯网路包括与下位机连接的光端机，光端机通过光纤与上位机连接。