CN205880648U - 风机状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种风机状态监测系统，所述风机状态监测系统包含有全振动输入匹配电路，传感器获取的振动信号输入全振动输入匹配电路的输入端IN，该输入端IN经电阻接入第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端经电阻接入芯片U3A的5脚；所述第一运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第一运算放大器的输出端经反馈电阻接入第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端为第一输出端GAP1。本实用新型一种风机状态监测系统，能够对风力发电机组进行实时状态监测以保证长期安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风机状态监测系统，尤其是涉及一种适用于风力发电机组的在线状态监测系统的硬件电路，用于对各类风力发电机组的状态进行实时监测。
背景技术
随着风力发电行业的高速发展，传统的监测维修方式已无法满足保证大型风电机组的长期安全、稳定运行的要求，因此亟需开发一种风电机组在线状态监测技术对风电机组进行连续在线监测，可方便对风电机组制定预知性主动维修策略，为风电机组的健康运行提供了很好的保障。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能够对风力发电机组进行实时状态监测以保证长期安全运行的风机状态监测系统。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种风机状态监测系统，其特征在于：所述风机状态监测系统包含有自保护宽电压电路、多通道同步采集电路、多个通讯接口、全振动输入匹配电路，
传感器获取的振动信号输入全振动输入匹配电路的输入端，该输入端经电阻接入第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端经电阻接入芯片U3A的5脚（芯片U3A的型号是MAX4675，主要是控制±5V电压，6脚的RS_1是模拟开关控制位，由处理器部分电路完成）；所述第一运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第一运算放大器的输出端经反馈电阻接入第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端为第一输出端；
上述输入端经电容和电阻后接入第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接至第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端经第一耦合电容和第一电阻后接入第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端和反向输入端分别经电阻接地，所述第三运算放大器的输出端经反馈电阻和第一电阻后接入第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的输出端经反馈电阻连接至第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的输出端经第二耦合电容和第二电阻后接入第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的反相输入端经电容接地，所述第四运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第四运算放大器的输出端经电阻和第二电阻后接入第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的输出端经反馈电容后接入第四运算放大器的同相输入端，且第四运算放大器的输出端经两个串联的电阻后接入第四运算放大器的同相输入端，所述第四运算放大器的输出端为第二输出端；
上述第四运算放大器的输出端经耦合电容和电阻后接入第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的反相输入端经电阻接地，所述第五运算放大器的输出端分别经积分电容和电阻后接入第五运算放大器的同相输入端；所述第五运算放大器的输出端经耦合电容和两个相互并联的电阻后接入第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器反相输入端经电阻接地，所述第六运算放大器的输出单经两个串联的电阻后接入第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器的输出端为第三输出端；
上述第六运算放大器的输出端经耦合电容和电阻后接入第七运算放大器的同相输入端，所述第七运算放大器的反相输入端经电阻接地，所述第七运算放大器的输出端分别经积分电容和电阻后接入第七运算放大器的同相输入端；所述第七运算放大器的输出端经耦合电容和两个相互并联的电阻后接入第八运算放大器的同相输入端，所述第八运算放大器反相输入端经电阻接地，所述第八运算放大器的输出单经两个串联的电阻后接入第八运算放大器的同相输入端，所述第八运算放大器的输出端为第四输出端；
上述第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端接入多通道芯片后对外输出。
本实用新型一种风机状态监测系统，所述风机状态监测系统由自保护宽电压电路供电，所述自保护宽电压电路包含有AC/DC转换模块（该AC/DC转换模块的型号是LH40-10B24），交流电的火线经自恢复保险器件（JK250/R2000）后热敏电阻后接入AC/DC转换模块的火线输入端，交流电的零线接入AC/DC转换模块的零线输入端，交流电的地线接入AC/DC转换模块的接地端；且AC/DC转换模块的火线接入端和零线接入端之间连接有压敏电阻，所述AC/DC转换模块的输出单经稳压二极管后输出电压。
本实用新型一种风机状态监测系统，所述风机状态监测系统还包含有多通道同步采集电路，多通道同步采集电路采用信号为AD7605的芯片。
本实用新型一种风机状态监测系统，所述风机状态监测系统还包含有通讯接口，通讯接口为RS485接口、USB接口、CAN总线接口、以太网接口中的一个或多个。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型风力发电机组在线状态监测系统（CMS）通过在风电机组内的主轴，齿轮箱，发电机端的关键测点加装振动传感器，并通过数据采集装置及集控室数据服务器对信号进行采集汇总，分析处理来获得风电机组实时健康状况，预估出风电机组可能发生的故障及隐患，协助工程师及时制定维修计划。
附图说明
图1为本实用新型一种风机状态监测系统的自保护宽电压电路的电路图。
图2为本实用新型一种风机状态监测系统的多通道同步采集电路的电路图。
图3-1~图3-4为本实用新型一种风机状态监测系统的不同的通讯接口的电路图。
图4为本实用新型一种风机状态监测系统的全振动输入匹配电路的电路图。
具体实施方式
参见图1~4，本实用新型涉及的一种风机状态监测系统，所述风机状态监测系统包含有自保护宽电压电路、多通道同步采集电路、多个通讯接口、全振动输入匹配电路，
传感器获取的振动信号输入全振动输入匹配电路的输入端IN，该输入端IN经电阻接入第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第一运算放大器的输出端经反馈电阻接入第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端为第一输出端GAP1；
另外，所述第一运算放大器的反相输入端经电阻接入芯片U3A的5脚所述芯片U3A的型号是MAX4675，主要是控制±5V电压，6脚的RS_1是模拟开关控制位，由处理器部分电路完成；
上述输入端IN经电容和电阻后接入第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接至第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端经第一耦合电容C2A和第一电阻R8A后接入第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端和反向输入端分别经电阻接地，所述第三运算放大器的输出端经反馈电阻和第一电阻R8A后接入第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的输出端经反馈电阻连接至第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的输出端经第二耦合电容C6A和第二电阻R13A后接入第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的反相输入端经电容接地，所述第四运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第四运算放大器的输出端经电阻和第二电阻R13A后接入第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的输出端经反馈电容后接入第四运算放大器的同相输入端，且第四运算放大器的输出端经两个串联的电阻后接入第四运算放大器的同相输入端，所述第四运算放大器的输出端为第二输出端DD1；
上述第四运算放大器的输出端经耦合电容和电阻后接入第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的反相输入端经电阻接地，所述第五运算放大器的输出端分别经积分电容和电阻后接入第五运算放大器的同相输入端；所述第五运算放大器的输出端经耦合电容和两个相互并联的电阻后接入第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器反相输入端经电阻接地，所述第六运算放大器的输出单经两个串联的电阻后接入第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器的输出端为第三输出端V1；
上述第六运算放大器的输出端经耦合电容和电阻后接入第七运算放大器的同相输入端，所述第七运算放大器的反相输入端经电阻接地，所述第七运算放大器的输出端分别经积分电容和电阻后接入第七运算放大器的同相输入端；所述第七运算放大器的输出端经耦合电容和两个相互并联的电阻后接入第八运算放大器的同相输入端，所述第八运算放大器反相输入端经电阻接地，所述第八运算放大器的输出单经两个串联的电阻后接入第八运算放大器的同相输入端，所述第八运算放大器的输出端为第四输出端V1；
上述第一输出端GAP1、第二输出端DD1、第三输出端V1和第四输出端V1接入多通道芯片MAX4052后对外输出；从而可根据实际需求，通过多通道芯片选择不同的信号输出，从而实现多信号的实时同步测量；
进一步的，所述风机状态监测系统由自保护宽电压电路供电，所述自保护宽电压电路包含有AC/DC转换模块，交流电的火线经自恢复保险器件（JK250/R2000）后热敏电阻R1后接入AC/DC转换模块的火线输入端，交流电的零线接入AC/DC转换模块的零线输入端，交流电的地线接入AC/DC转换模块的接地端；且AC/DC转换模块的火线接入端和零线接入端之间连接有压敏电阻R2，所述AC/DC转换模块的输出单经稳压二极管D1后输出电压；上述AC/DC转换模块的型号为LH40-10B24；
参见图2，多通道同步采集电路采用信号为AD7605的芯片；
参见图3，多个通讯接口为RS485接口、USB接口、CAN总线接口、以太网接口等；
本实用新型风机状态监测系统是风力发电机组的在线状态监测系统的硬件电路部分，这是整个状态监测系统的基础，它采用采用ARM+CPLD (ARM9以上) 架构，采用16位、128KSPS ADC 采样芯片AD7606，如图2所示为部分ADC采用电路，这是采用多通道（8路）同步采集设计，实现数据的同步采样，保证了风机状态监测系统硬件的测量精度和采样速度；
该风机状态监测系统的供电采用自保护宽电压设计，如图1所示；电压输入端采用JK250/R2000自恢复保险器件，作为输入保护；另外输入端也增加了热敏电阻和压敏电阻的过流和过压保护，防止电源浪涌对电源的损害，很好的满足风电机组恶劣应用环境的要求。同时，采用交直流通用宽电压专用AC/DC电源模块作为电源部分的主要核心，宽输入电压范围:85~264VAC/100~370VDC；
另外，风机状态监测系统硬件设计了多种通讯接口类型，有以太网接口（如图3-1）、USB接口（如图3-2）、CAN总线接口（如图3-3所示）、RS485接口（如图3-4所示）等，以满足风电行业不同接口标准的需求；如图3-1~3-4所示多重通讯接口设计所示。
风机状态监测系统硬件的全振动输入匹配设计是为了满足该装置硬件可以匹配各种振动类型传感器，如：压电式加速度传感器、压电式速度传感器、电涡流传感器、转速传感器等等。同时，硬件电路也为各种传感器提供不同类型的供电需求；如图4所示，电路主要包括间隙测量电路部分GAP1、滤波电路部分DD1、一次积分电路V1、二次积分电路G1及通道控制电路等。通过，软件程序的控制可以实现不同传感器及不同振动测量类型的要求。
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种风机状态监测系统，其特征在于：所述风机状态监测系统包含有全振动输入匹配电路，传感器获取的振动信号输入全振动输入匹配电路的输入端（IN），该输入端（IN）经电阻接入第一运算放大器的反相输入端，所述第一运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第一运算放大器的输出端经反馈电阻接入第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端为第一输出端（GAP1）；
上述输入端（IN）经电容和电阻后接入第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端连接至第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端经第一耦合电容（C2A）和第一电阻（R8A）后接入第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的同相输入端和反向输入端分别经电阻接地，所述第三运算放大器的输出端经反馈电阻和第一电阻（R8A）后接入第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的输出端经反馈电阻连接至第三运算放大器的反相输入端，所述第三运算放大器的输出端经第二耦合电容（C6A）和第二电阻（R13A）后接入第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的反相输入端经电容接地，所述第四运算放大器的同相输入端经电阻接地，所述第四运算放大器的输出端经电阻和第二电阻（R13A）后接入第四运算放大器的反向输入端，所述第四运算放大器的输出端经反馈电容后接入第四运算放大器的同相输入端，且第四运算放大器的输出端经两个串联的电阻后接入第四运算放大器的同相输入端，所述第四运算放大器的输出端为第二输出端（DD1）；
上述第四运算放大器的输出端经耦合电容和电阻后接入第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的反相输入端经电阻接地，所述第五运算放大器的输出端分别经积分电容和电阻后接入第五运算放大器的同相输入端；所述第五运算放大器的输出端经耦合电容和两个相互并联的电阻后接入第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器反相输入端经电阻接地，所述第六运算放大器的输出单经两个串联的电阻后接入第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器的输出端为第三输出端（V1）；
上述第六运算放大器的输出端经耦合电容和电阻后接入第七运算放大器的同相输入端，所述第七运算放大器的反相输入端经电阻接地，所述第七运算放大器的输出端分别经积分电容和电阻后接入第七运算放大器的同相输入端；所述第七运算放大器的输出端经耦合电容和两个相互并联的电阻后接入第八运算放大器的同相输入端，所述第八运算放大器反相输入端经电阻接地，所述第八运算放大器的输出单经两个串联的电阻后接入第八运算放大器的同相输入端，所述第八运算放大器的输出端为第四输出端（V1）；
上述第一输出端（GAP1）、第二输出端（DD1）、第三输出端（V1）和第四输出端（V1）接入多通道芯片MAX4052后对外输出。
2.如权利要求1所述一种风机状态监测系统，其特征在于：所述风机状态监测系统由自保护宽电压电路供电，所述自保护宽电压电路包含有AC/DC转换模块，交流电的火线经自恢复保险器件后热敏电阻（R1）后接入AC/DC转换模块的火线输入端，交流电的零线接入AC/DC转换模块的零线输入端，交流电的地线接入AC/DC转换模块的接地端；且AC/DC转换模块的火线接入端和零线接入端之间连接有压敏电阻（R2），所述AC/DC转换模块的输出单经稳压二极管（D1）后输出电压。
3.如权利要求1所述一种风机状态监测系统，其特征在于：所述风机状态监测系统还包含有多通道同步采集电路，多通道同步采集电路采用信号为AD7605的芯片。
4.如权利要求1所述一种风机状态监测系统，其特征在于：所述风机状态监测系统还包含有通讯接口，通讯接口为RS485接口、USB接口、CAN总线接口、以太网接口中的一个或多个。
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| CN106168798A (zh) * | 2016-06-25 | 2016-11-30 | 江苏江凌测控科技股份有限公司 | 风机状态监测系统 |
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