CN209764419U - 风电机组齿轮箱故障诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了风电机组齿轮箱故障诊断装置，属于风电技术领域，包括设置在风机塔顶机舱内且依次相连的信号调理单元、模数转换单元、中央处理单元和用于将实时数据传递至风场主控室的第一无线通讯单元；还包括设置在风场主控室内且依次相连的工控机和用于接收第一无线通讯单元所传来的实时数据的第二无线通讯单元；其中，所述的信号调理单元与轴承振动传感器、齿轮箱振动传感器分别相连。本实用新型能够通过远程的方式对风电机组齿轮箱进行自动、实时的监测，使得风电场的工作人员不用爬上塔顶就能够实时获取齿轮箱的各种原始数据；能够及时准确的诊断出风机齿轮箱的各类故障类型，从而大大降低了故障带来的损失。
Description
技术领域
本实用新型属于风电技术领域，具体涉及风电机组齿轮箱故障诊断装置。
背景技术
近年来，随着风力发电技术的不断发展，风机装机容量越来越大，其发生故障的概率也逐年提升。齿轮箱是风电机组传动系统中的关键部件，一旦其发生故障，将直接导致整个机组的停运，造成严重的发电损失。
同时，齿轮箱也是机组中故障率最高的部件。由于我国风电产业发展过快，目前市场上还鲜有专门针对风电齿轮箱的故障诊断系统，在现有的风电机组维修体系中，大多数情况下仍采用的是事后维修和定期维修的方式，这样做易造成大量人力物力的浪费。
因此，为了进一步改进风电机组齿轮箱的状态监测和维护质量，保障风电机组的安全可靠运行，开发风电机组齿轮箱的故障诊断系统是非常有必要的。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的在于提供风电机组齿轮箱故障诊断装置，对现有连接方式作出改进，不仅结构简单，而且实现故障诊断。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
风电机组齿轮箱故障诊断装置，包括设置在风机塔顶机舱内且依次相连的信号调理单元、模数转换单元、中央处理单元和用于将实时数据传递至风场主控室的第一无线通讯单元；还包括设置在风场主控室内且依次相连的工控机和用于接收第一无线通讯单元所传来的实时数据的第二无线通讯单元；其中，所述的信号调理单元与轴承振动传感器、齿轮箱振动传感器分别相连。
进一步地，所述的第一无线通讯单元和第二无线通讯单元之间通过WAP协议实现多媒体数据的传输。
进一步地，所述的轴承振动传感器两个，通过螺栓分别固定安装于齿轮箱的输入轴轴承和输出轴轴承处。
进一步地，所述的轴承振动传感器为Wilcoxon 786-500低频加速度振动传感器。
进一步地，所述的齿轮箱振动传感器两个，通过螺栓分别固定安装于齿轮箱箱体的上表面和侧面。
进一步地，所述的齿轮箱振动传感器为Wilcoxon 786A通用型加速度振动传感器。
进一步地，所述的中央处理单元型号为STM32F407IGT6；所述的信号调理单元包括型号为LM317芯片的电路；所述的模数转换单元包括型号为AD977A芯片的电路。
进一步地，所述的第一无线通讯单元功能通过包括型号为TR800芯片的电路实现；所述的第二无线通讯单元包括型号为TR800芯片的电路。
进一步地，所述的工控机使用RS232串口；在所述的工控机和第二无线通讯单元之间设置电平转换单元，所述电平转换单元包括型号为MAX232芯片的电路。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的风电机组齿轮箱故障诊断装置，在风机塔顶机舱内，信号调理单元能够对传感器采集到的齿轮箱振动信号进行放大、滤波，并将其转换为电压信号送入模数转换单元，进一步将其转换为数字信号后送入第一通讯单元，位于远程风场主控室的第二通讯单元接收其传来的信号并经电平转换单元后最终送入工控机进行分析与诊断；能够通过远程的方式对风电机组齿轮箱进行自动、实时的监测，使得风电场的工作人员不用爬上塔顶就能够实时获取齿轮箱的各种原始数据；能够及时准确的诊断出风机齿轮箱的各类故障类型，从而能够使风电场相关维护人员能更快更好地给出维修策略，从而大大降低了故障带来的损失。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为信号调理单元的电路原理图；
图3为模数转换单元的电路原理图；
图4为通讯单元的电路原理图；
图5为电平转换单元的电路原理图。
具体实施方式
以下结合实例和附图对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示，风电机组齿轮箱故障诊断装置包含轴承振动传感器、齿轮箱振动传感器、中央处理单元、信号调理单元、模数转换单元、第一无线通讯单元、第二无线通讯单元、工控机。
轴承振动传感器、齿轮箱振动传感器、信号调理单元、模数转换单元、中央处理单元、第一无线通讯单元设置于风机塔顶机舱内，第二无线通讯单元、工控机设置于远程风场主控室；轴承振动传感器两个，通过螺栓分别固定安装于齿轮箱的输入轴轴承和输出轴轴承处，采用Wilcoxon 786-500低频加速度振动传感器；齿轮箱振动传感器两个，通过螺栓分别固定安装于齿轮箱箱体的上表面和侧面，本实施例中采用Wilcoxon 786A通用型加速度振动传感器；中央处理单元用于连接控制各个其它模块单元；本实施例中中央处理单元采用STM32F407IGT6；信号调理单元与所述传感器和中央处理单元分别相连接，模数转换单元与信号调理单元、中央处理单元分别相连接，第一无线通讯单元与中央处理单元相连接，第二无线通讯单元经电平转换单元与工控机相连接。
信号调理单元，用于放大传感器输出的低电压信号、过滤掉信号中的高频成分并将信号传输至模数转换单元。如图2所示，信号调理单元功能可通过包括型号为LM317芯片的电路实现。
模数转换单元，用于将信号调理单元输出的模拟的电压信号转换为数字信号。如图3所示，所述模数转换单元功能可通过包括型号为AD977A芯片的电路实现；较佳的，还包括一存储单元(未显示)，与中央处理单元相连接，用于存储中央处理单元中的数据。
第一无线通讯单元，用于将实时数据传递至风场主控室。如图4所示，所述第一无线通讯单元功能可通过包括型号为TR800芯片的电路实现。
第二无线通讯单元与工控机相连，用于接收第一无线通讯单元所传来的实时数据，可通过包括型号为TR800芯片的电路实现；由于工控机使用的是RS232串口，其电平与GPRS模块的电平不同，故还包括一电平转换单元，如图5所示，所述电平转换单元功能可通过包括型号为MAX232芯片的电路实现。
第一无线通讯单元和第二无线通讯单元之间通过WAP协议实现多媒体数据的传输。
工作原理如下：在风机塔顶机舱内，振动传感器采集齿轮箱的振动信号并将其转换为电压信号送入信号调理单元，信号调理单元对电压信号进行放大、滤波后送入模数转换单元，将电压信号转换为数字信号，之后送入无线通讯单元，两个无线通讯模块分别安装在风机塔顶机舱和远程风场主控室中，用于进行数据的实时传输，再经电平转换单元后最终送入工控机。工控机负责对数据进行分析处理，计算信号的时域特征值(如峰值、峭度、裕度等)和频域特征值(如频谱方差、频谱均值等)，并根据ISO国际振动标准并结合该风电机组的特性来设置其报警值、停机值，在任一特征值超过相应预定报警值时，转入故障诊断程序，例如，可采用支持向量机方法，利用计算所得的时频域特征值构成特征向量输入至多分类支持向量机中，从而对齿轮箱故障进行具体的诊断，并得出结果。
可见，本实用新型能够通过远程的方式对风电机组齿轮箱进行自动、实时的监测，使得风电场的工作人员不用爬上塔顶就能够实时获取齿轮箱的各种原始数据，且能够及时准确的诊断出风机齿轮箱的各类故障类型，从而能够使风电场相关维护人员能更快更好地给出维修策略，从而大大降低了故障带来的损失。
上述实例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，根据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：包括设置在风机塔顶机舱内且依次相连的信号调理单元、模数转换单元、中央处理单元和用于将实时数据传递至风场主控室的第一无线通讯单元；还包括设置在风场主控室内且依次相连的工控机和用于接收第一无线通讯单元所传来的实时数据的第二无线通讯单元；其中，所述的信号调理单元与轴承振动传感器、齿轮箱振动传感器分别相连。
2.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的第一无线通讯单元和第二无线通讯单元之间通过WAP协议实现多媒体数据的传输。
3.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的轴承振动传感器两个，通过螺栓分别固定安装于齿轮箱的输入轴轴承和输出轴轴承处。
4.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的轴承振动传感器为Wilcoxon 786-500低频加速度振动传感器。
5.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的齿轮箱振动传感器两个，通过螺栓分别固定安装于齿轮箱箱体的上表面和侧面。
6.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的齿轮箱振动传感器为Wilcoxon 786A通用型加速度振动传感器。
7.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的中央处理单元型号为STM32F407IGT6；所述的信号调理单元包括型号为LM317芯片的电路；所述的模数转换单元包括型号为AD977A芯片的电路。
8.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的第一无线通讯单元功能通过包括型号为TR800芯片的电路实现；所述的第二无线通讯单元通过包括型号为TR800芯片的电路。
9.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱故障诊断装置，其特征在于：所述的工控机为RS232串口；在所述的工控机和第二无线通讯单元之间设置电平转换单元，所述电平转换单元包括型号为MAX232芯片的电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN114312141A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 小米汽车科技有限公司 | 电驱动桥及其故障诊断方法和装置、车辆终端 |
| CN115728057A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-03-03 | 华能国际电力股份有限公司安徽风电分公司 | 一种风力发电机组齿轮箱振动监测与故障诊断方法 |
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