CN208502958U - 一种风电机组振动数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风电机组振动数据采集系统，包括设置在风电机组机舱内的无线转速传感器和多个无线振动传感器，以及通过wifi局域网络连接所述传感器的无线采集终端，该无线转速传感器布设在联轴器周围，多个无线振动传感器分别布设在风电机组机舱内的不同部件上。还包括与无线采集终端通过wifi局域网或4G网连接的云端服务器。本实用新型通过无线采集终端利用高传输速率的无线通讯技术一对多同步连接多个无线振动传感器与无线转速传感器，将采集人员塔顶采集流程更改为无线终端设备周期性触发式采集或长周期在线式采集，节约了由于布设线缆而消耗的人力和物力，确保了采集人员安全，更高效、安全、可靠、全面的对风电机组振动数据进行采集和传输。

Description

一种风电机组振动数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，特别是涉及一种风电机组振动数据采集系统。

背景技术

目前，风电机组的机舱内部各部件的振动数据采集多采用离线振动数据采集方式，该方式是由采集人员在风电机组运行条件下利用离线采集设备通过有线方式连接传感器进行作业，而在风电机组运行并网期间机舱与塔筒会产生不规则晃动，风力越大晃动越剧烈，采集人员在塔上进行数据采集作业时就存在很大的安全隐患，这种作业方式也与风电场安全生产条例相悖。

同时，离线振动采集是以采集人员操作为主，客观因素干扰明显，例如风速骤变、偏航对风等极大地影响工作效率。而在数据采集过程中，采集人员会因工况不稳定、传感器未放置平稳、线缆接口未插实等其他原因中断采集，致使数据连续性不完整，无法使分析人员有效判断故障发展趋势，给诊断过程带来干扰。

另外，因操作水平差异，在进行磁头固定、数据采集、工况判断时，采集人员在采集同类型故障数据时所获得的数据差异性也较大，这就导致数据质量不达标的情况出现，直接影响了数据可靠性。

由此可见，上述现有的离线振动数据采集方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的风电机组振动数据采集系统，使其能安全、可靠的实现风电机组振动信号的采集传输，成为当前业界极需改进的目标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种风电机组振动数据采集系统，使其安全、可靠的检测风电机组的振动信号，从而克服现有的风电机组离线振动采集方法的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于采集风电机组振动数据的采集系统，包括设置在所述风电机组机舱内的无线转速传感器和多个无线振动传感器，以及通过wifi局域网络连接所述无线转速传感器和无线振动传感器的无线采集终端，所述无线转速传感器布设在所述风电机组机舱内的联轴器周围，所述多个无线振动传感器分别布设在所述风电机组机舱内的不同部件上。

作为本实用新型的一种改进，所述无线振动传感器包括6个，其布设在所述风电机组机舱内的测点分别为主轴承测点、齿轮箱输入轴测点、齿轮箱中间轴测点、齿轮箱高速轴测点、发电机驱动端测点和发电机非驱动端测点。

进一步改进，所述无线采集终端可拆卸的设置在所述风电机组机舱内部。

进一步改进，还包括与所述无线采集终端通过wifi局域网络或4G无线网络连接的云端服务器。

进一步改进，所述无线振动传感器包括信号采集模块、信号调制处理模块及信号无线传输模块，所述信号调制处理模块还包括抗混叠滤波模块和自适应增益模块；

所述无线转速传感器包括转速提取模块、转速无线传输模块和数据同步模块。

进一步改进，所述无线振动传感器、无线转速传感器和无线采集终端均具有自动休眠和自动唤醒功能。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型通过无线采集终端利用高传输速率的无线通讯技术一对多同步连接多个无线振动传感器与无线转速传感器，将采集人员塔顶采集流程更改为无线采集终端周期性触发式采集或长周期在线式策略采集，极大地节约了数据采集过程中由于反复布设线缆而消耗的人力和物力，确保了采集人员的安全，更高效、安全、可靠、全面的对风电机组振动数据进行采集、存储、传输和监测。

本实用新型通过将无线采集终端与云端服务器的实时数据通讯，能实现安全、可靠、连续的长周期在线实时监测功能。

本实用新型可通过对无线采集终端的便携式移动，实现安全可靠的短周期离线振动数据检测。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型风电机组振动数据采集系统的结构示意图。

图2是本实用新型风电机组振动数据采集系统中无线振动传感器在风电机组机舱内的测点分布图。

图3是本实用新型风电机组振动数据采集系统的各采集测点的时域波形图。

图4是本实用新型风电机组振动数据采集系统的各采集测点的频谱图。

具体实施方式

本实用新型风电机组振动数据采集系统是以现有离线振动采集为基础，改变传感器传输方式、增加无线转速传感器、无线振动传感器、无线采集终端和云端服务器，达到升级采集模式、优化采集流程的目的。具体实施方式如下。

参照附图1所示，本实用新型用于采集风电机组振动数据的采集系统，包括设置在风电机组机舱内的多个无线振动传感器1、无线转速传感器11、与该多个无线振动传感器1与无线转速传感器11均采用wifi局域网络连接的无线采集终端2，以及与该无线采集终端2采用wifi局域网络或4G无线网络进行连接的云端服务器3。

其中，参照附图2所示，该多个无线振动传感器1布设在该风电机组机舱内的测点分别为主轴承测点4、齿轮箱输入轴测点5、齿轮箱中间轴测点6、齿轮箱高速轴测点7和发电机驱动端测点8、发电机非驱动端测点9，以实现对风电机组机舱内部各部件振动情况的全面检测。该无线转速传感器布设在该风电机组机舱内的联轴器周围的转速测点10处，用于实时测定该风电机组的转速，以实现该风电机组的转速数据与振动数据的同步采集，利于后续的数据分析。

本实施例中该无线振动传感器包括信号采集模块、信号调制处理模块及信号无线传输模块。该无线振动传感器的具体技术参数表如下表1。

表1无线振动传感器的具体技术参数

为保证该传感器的最高分析频率10KHz，最长采样时间30秒，该无线振动传感器在信号调制方面还包括抗混叠滤波模块和自适应增益模块。该抗混叠滤波模块用于降低采集过程中的噪声信号；该自适应增益模块用于根据信号情况自动调整增益，提高信噪比，这样能有效的提高数据质量。各测点得到的时域波形图附图3所示，各测点得到的频谱图附图4所示。

从上可知，该无线振动传感器是通过多功能化模块集成的方式直接将采集到的信号进行处理，并通过无线通信技术将数据传输至无线采集终端。

本实施例中该无线转速传感器11包括转速提取模块、数据同步模块和转速无线传输模块。该无线转速传感器的具体技术参数表如下表2。

表2无线转速传感器的具体技术参数

可知，该无线转速传感器11是通过联轴器上的反光条回馈的红外反射信号计算转速，并关联无线振动传感器数据实现同步传输。

进一步改进，为了保证该无线振动传感器和无线转速传感器在风电机组塔上的工作时长，该无线振动传感器和无线转速传感器均采用低功耗设计，具有自主休眠、唤醒功能。这样该无线振动传感器和无线转速传感器可灵活定义数据采集周期，根据不同的采集需求使用对应的采集策略，达到满足采集周期的目的。

本实施例中该无线采集终端集成了无线路由器功能，通过wifi局域网络与无线振动传感器和无线转速传感器进行实时唤醒连接，则其既能为无线振动传感器和无线转速传感器提供局域无线网络支持，又能起到定时唤醒该无线振动传感器和无线转速传感器，并下发采集指令、数据需求物理设置等的目的。

本实施例中该云端服务器3用于存储与整理该无线采集终端2传送的信号数据，则分析人员可通过网络远程登陆服务器实时获取数据进行分析与判断，还可通过增设智能诊断模块，用于实现风电机组故障的智能分析。

本实施例中该无线采集终端可拆卸的设置在风电机组机舱内，在该采集系统工作一段时间后，可通过采集人员登塔取回后利用WiFi或光纤网络回收数据。也可通过该无线采集终端与云端服务器实现数据同步，来完成传输采集到的振动数据、实时下载风电场固件信息、下载风力发电机组设备测量定义等功能。或者，还可通过采集人员在风电机组顶部平台安全位置对该无线采集终端得到的信号数据进行短周期的实时回收及临时分析。

本实用新型风电机组振动数据采集系统的工作方法为，首先通过采集人员在风电机组机舱内各测点位置布置该无线振动传感器1和无线转速传感器11，然后采用无线局域网模式多对一连接无线采集终端2，采集人员通过机组机型、运行年限、历史运行故障等参数信息在无线采集终端2设置该机组的采集周期，当采集人员通过无线采集终端2屏幕所示数据波形确认设备连接无误后下塔启机，无线振动传感器1和无线转速传感器11会按照预设模式在所设周期内连续采集振动数据并回传至无线采集终端2，待采集周期结束后，无线振动传感器1、无线转速传感器11与无线采集终端2会自动进入休眠阶段以维持电量的可持续应用。在后续，待采集人员登塔取回无线采集终端2后利用wifi或光纤网络回收数据，实现数据分析和判断；或者采集人员在风电机组顶部平台安全位置对该无线采集终端2得到的信号数据进行短周期的实时回收及进行临时分析。或者，各个部件均通过机舱内部接通220V电源供电，无线采集终端2通过4G网络实时回传数据即可实现整个系统的长周期连续在线监测，提高采集数据的及时性、安全性、可靠性和实用性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种风电机组振动数据采集系统，其特征在于，包括设置在风电机组机舱内的无线转速传感器和多个无线振动传感器，以及通过wifi局域网络连接所述无线转速传感器和无线振动传感器的无线采集终端，所述无线转速传感器布设在所述风电机组机舱内的联轴器周围，所述多个无线振动传感器分别布设在所述风电机组机舱内的不同部件上。

2.根据权利要求1所述的风电机组振动数据采集系统，其特征在于，所述无线振动传感器包括6个，其布设在所述风电机组机舱内的测点分别为主轴承测点、齿轮箱输入轴测点、齿轮箱中间轴测点、齿轮箱高速轴测点、发电机驱动端测点和发电机非驱动端测点。

3.根据权利要求1所述的风电机组振动数据采集系统，其特征在于，所述无线采集终端可拆卸的设置在所述风电机组机舱内部。

4.根据权利要求1所述的风电机组振动数据采集系统，其特征在于，还包括与所述无线采集终端通过wifi局域网络或4G无线网络连接的云端服务器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的风电机组振动数据采集系统，其特征在于，所述无线振动传感器包括信号采集模块、信号调制处理模块及信号无线传输模块，所述信号调制处理模块还包括抗混叠滤波模块和自适应增益模块；

所述无线转速传感器包括转速提取模块、转速无线传输模块和数据同步模块。

6.根据权利要求5所述的风电机组振动数据采集系统，其特征在于，所述无线振动传感器、无线转速传感器和无线采集终端均具有自动休眠和自动唤醒功能。