CN218862792U - 一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，涉及风电领域，通过传感器接入模块对偏航系统的N个传感器信号同步接入，保证了多种传感器信号的一致性，再由数据采集模块对偏航系统的N个传感器信号以及主控系统中的机组参数进行同步采集，由存储模块对数据采集模块采集的数据进行存储以便共享，本测量装置能在现场对偏航系统的N个传感器信号以及机组参数的同步测量，测试数据稳定高效，并且实现了风电机组偏航系统性能参数和机组参数的全覆盖，还能对数据进行实时存储以便共享，为风电机组偏航系统可靠性分析提供全面准确的数据支持。

Description

一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置

技术领域

本实用新型涉及风电领域，特别是涉及一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置。

背景技术

随着风电行业的发展，大容量、低成本、高可靠性的风电机组成了市场的主流趋势。偏航系统作为风电机组的主要大部件，能够跟踪风向的变化，保证风电机组始终处于对风状态，进而高效地捕捉风能。偏航系统的部件复杂且数量多，为了解各部件现场实际运行情况，需要采集和分析各部件运行时的性能参数，包括偏航电机的扭矩、转速及电流，偏航夹钳(制动器)预紧力和连接螺栓的拉伸力等。

目前，风电机组的性能参数的测量仅针对偏航系统,并且目前的偏航系统的测量装置测试参数单一，测试通道较少，无法全覆盖偏航系统的参数指标；另外，对于偏航系统的现场测量装置，由于工作环境恶劣、采集通道数多、操作复杂等原因，行业内非常少见且不成熟。目前的偏航系统的测量装置无法稳定高效地对各种传感器进行数据采集，无法为偏航系统可靠性分析提供全面准确的数据支持。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置。本测量装置能在现场对偏航系统的N个传感器信号以及机组参数的同步测量，测试数据稳定高效，并且实现了风电机组偏航系统性能参数和机组参数的全覆盖，还能对数据进行实时存储以便共享，为风电机组偏航系统可靠性分析提供全面准确的数据支持。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，该测量装置包括：

传感器接入模块，所述传感器接入模块的N个传感器信号接入端分别与风电机组的偏航系统中的传感器的输出端连接；

数据采集模块，所述数据采集模块的N个传感器接入模块信号采集端分别与所述传感器接入模块的N个传感器接入模块输出端连接，所述数据采集模块的主控系统信号采集端与所述风电机组的主控系统的输出端连接，用于通过所述传感器接入模块接收所述传感器采集到的偏航系统数据，接收所述主控系统采集到的机组参数，N为正整数；

存储模块，所述存储模块与所述数据采集模块连接，用于存储所述偏航系统数据以及所述机组参数。

优选地，所述传感器接入模块包括：

信源分类模块，所述信源分类模块的N个传感器信号接入端作为所述传感器接入模块的N个传感器信号接入端，所述信源分类模块的电源信号输入端与恒源供电模块的输出端连接，用于隔离所述传感器采集到的偏航系统数据与所述恒源供电模块的电源信号；

信号接入模块，所述信号接入模块的N个传感器信号接入端与所述信源分类模块的N个传感器信号输出端连接，所述信号接入模块的N个信号接入模块输出端作为所述传感器接入模块的N个传感器接入模块输出端。

优选地，所述信源分类模块为分接装置。

优选地，所述信源分类模块还包括：

信号防干扰装置，所述信号防干扰装置与所述恒源供电模块连接，用于防止所述恒源供电模块的电源信号干扰所述传感器采集到的偏航系统数据。

优选地，所述信号接入模块包括：

N个接入端子，所述N个接入端子作为所述信号接入模块的N个传感器信号接入端；

N个输出端子，所述N个输出端子作为所述信号接入模块的N个信号接入模块输出端。

优选地，所述数据采集模块包括：

模拟量输入模块，所述模拟量输入模块的N个输入端作为所述数据采集模块的N个传感器接入模块信号采集端，用于接收所述传感器接入模块发送的模拟信号；

可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器的N个模拟量输入模块信号采集端与所述模拟量输入模块的N个输出端连接，用于将所述模拟信号转换为偏航系统数据。

优选地，该测量装置还包括：

无线通讯模块，所述无线通讯模块的输入端与所述数据采集模块的输出端连接，用于将所述偏航系统数据以及所述机组参数通过无线传输方式上传至云服务器。

优选地，该测量装置还包括：

恒源供电模块，所述恒源供电模块的输出端分别与所述传感器接入模块的电源输入端以及所述数据采集模块的电源输入端连接。

优选地，该测量装置还包括：

散热模块，所述散热模块与电源模块连接，设置于该测量装置所在的控制柜的第一位置。

优选地，所述散热模块包括：

进气风扇，所述进气风扇设置于该测量装置所在的控制柜的第二位置；

和/或；

出气风扇，所述出气风扇设置于该测量装置所在的控制柜的第三位置；

所述第二位置和所述第三位置不同。

本实用新型公开的一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，涉及风电领域，通过传感器接入模块对偏航系统的N个传感器信号同步接入，保证了多种传感器信号的一致性，再由数据采集模块对偏航系统的N个传感器信号以及主控系统中的机组参数进行同步采集，由存储模块对数据采集模块采集的数据进行存储以便共享，本测量装置能在现场对偏航系统的N个传感器信号以及机组参数的同步测量，测试数据稳定高效，并且实现了风电机组偏航系统性能参数和机组参数的全覆盖，还能对数据进行实时存储以便共享，为风电机组偏航系统可靠性分析提供全面准确的数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例提供的一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置的结构示意图；

图2为本实施例提供的另一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置。本测量装置能在现场对偏航系统的N个传感器信号以及机组参数的同步测量，测试数据稳定高效，并且实现了风电机组偏航系统性能参数和机组参数的全覆盖，还能对数据进行实时存储以便共享，为风电机组偏航系统可靠性分析提供全面准确的数据支持。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，请参考图1，图1为本实施例提供的一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置的结构示意图，该测量装置包括：

传感器接入模块1，传感器接入模块1的N个传感器信号接入端分别与风电机组的偏航系统中的传感器的输出端连接；

数据采集模块2，数据采集模块2的N个传感器接入模块信号采集端分别与传感器接入模块1的N个传感器接入模块输出端连接，数据采集模块2的主控系统信号采集端与风电机组的主控系统的输出端连接，用于通过传感器接入模块1接收传感器采集到的偏航系统数据，接收主控系统采集到的机组参数，N为正整数；

存储模块3，存储模块3与数据采集模块2连接，用于存储偏航系统数据以及机组参数。

本实用新型实现了对偏航系统的多个性能参数的全面测量，其中性能参数包括偏航系统数据以及机组参数，对于偏航系统数据来说，各种前端传感器接收到表征偏航系统数据的数据信号后将全部数据信号传输至传感器接入模块1，传感器接入模块1再将数据信号传输至数据采集模块2；对于机组参数来说，风电机组主控系统对机组参数进行采集后将数据信号传输至数据采集模块2，具体地，风电机组主控系统接出端口X00/X001和偏航系统测试装置的数据采集模块2连接，实现风电机组参数和偏航系统性能参数的同步采集。

其中偏航系统数据包括偏航电机的扭矩、转速及电流，偏航夹钳(制动器)预紧力和连接螺栓的拉伸力等参数，风电机组参数包括风速、功率、对风误差，风向等参数，传感器接入模块1具有多个传感器信号接入端，因此可以同时对多个传感器的数据进行接入，然后将数据输入至数据采集模块2，测试通道较多，可以全覆盖风电机组偏航系统的参数指标，并且数据采集模块2同步采集机组参数，除此之外还可以增加对环境参数的采集，在此不做赘述。该测量装置能用于现场实际工况测试，工作温度-30℃至+50℃，适用于现场恶劣环境，安装简单，维护方便。综上，本测试装置能起承上启下地作用，为偏航系统的性能验证和可靠性分析提供支持。

其中的存储模块3可以为外置的存储模块3，也可以为设置于数据采集模块2中具有存储功能的器件。

本实用新型公开了一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，涉及风电领域，通过传感器接入模块对偏航系统的N个传感器信号同步接入，保证了多种传感器信号的一致性，再由数据采集模块对偏航系统的N个传感器信号以及主控系统中的机组参数进行同步采集，由存储模块对数据采集模块采集的数据进行存储以便共享，本测量装置能在现场对偏航系统的N个传感器信号以及机组参数的同步测量，测试数据稳定高效，并且实现了风电机组偏航系统性能参数和机组参数的全覆盖，还能对数据进行实时存储以便共享，为风电机组偏航系统可靠性分析提供全面准确的数据支持。

在上述实施例的基础上：

请参考图2，图2为本实施例提供的另一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置的结构示意图。

作为一种优选的实施例，传感器接入模块1包括：

信源分类模块，信源分类模块的N个传感器信号接入端作为传感器接入模块1的N个传感器信号接入端，信源分类模块的电源信号输入端与恒源供电模块4的输出端连接，用于隔离传感器采集到的偏航系统数据与恒源供电模块4的电源信号；

信号接入模块，信号接入模块的N个传感器信号接入端与信源分类模块的N个传感器信号输出端连接，信号接入模块的N个信号接入模块输出端作为传感器接入模块1的N个传感器接入模块输出端。

传感器接入模块1由信源分类模块和信号接入模块组成，主要实现前端各种传感器的信号和供电的分类，并保证每一路传感器采集信号接入功能。对于信源分类模块和信号接入模块的具体类型不做限定。

本实施例中的信源分类模块以及信号接入模块具有快速有序接线、抗干扰等能力，提高了风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置对于偏航系统数据采集的准确性和可靠性。

作为一种优选的实施例，信源分类模块为分接装置。

其中对于分接装置的具体类型不做限定，可以为供电分接装置(导轨式)。

本实施例中的信源分类模块为分接装置，易于实现，隔离传感器采集到的偏航系统数据与恒源供电模块4的电源信号时稳定性较高。

作为一种优选的实施例，信源分类模块还包括：

信号防干扰装置，信号防干扰装置与恒源供电模块4连接，用于防止所述恒源供电模块4的电源信号干扰所述传感器采集到的偏航系统数据。

本实施例中增加了信号防干扰装置，防止恒源供电模块4的电源信号、电磁效应等对传感器信号的干扰，对于信号防干扰装置的具体类型不做限定，满足实际需求即可。

本实施例增加的信号防干扰装置进一步提高了传感器采集信号的精度和可靠性。

作为一种优选的实施例，信号接入模块包括：

N个接入端子，N个接入端子作为信号接入模块的N个传感器信号接入端；

N个输出端子，N个输出端子作为信号接入模块的N个信号接入模块输出端。

本实施例在信源分类模块后，布置了信号接入模块，主要针对传感器信号的接入，由N个接入端子作为前端传感器信号接入端接收传感器信号，由N个输出端子作为后端信号接入模块输出端向数据采集模块输出传感器信号。由于本测量装置涉及多种传感器信号，所以在后端信号接入模块输出端配置了48个通道，并固化了信号接入模块输出端和数据采集模块之间的接线(已接好，无需改线)；在前端传感器信号接入端也对应配置了48个通道，可依据测量装置的传感器个数接入信号。

本实施例中给出了信号接入模块的具体实现，支持多个偏航系统数据的测试通道进行测量，测试参数全面，对风电机组偏航系统的参数指标进行全覆盖。

作为一种优选的实施例，数据采集模块2包括：

模拟量输入模块，模拟量输入模块的N个输入端作为数据采集模块2的N个传感器接入模块信号采集端，用于接收传感器接入模块1发送的模拟信号；

可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器的N个模拟量输入模块信号采集端与模拟量输入模块的N个输出端连接，用于将模拟信号转换为偏航系统数据。

本实施例中的数据采集模块2由可编程逻辑控制器和模拟量输入模块组成，可编程逻辑控制器为工业级控制器，具有可靠性高、稳定性好、采样频率高的优点，该可编程逻辑控制器最高采样率可达100Hz，较高的采样率可有效采集偏航系统各部件运行中的冲激信号，并能高效准确地采集和储存数据。模拟量输入模块体积小、安装方便且可扩展，可以对电流、电压等输入信号进行采集，本测试装置中设计了12个模拟量输入模块，每个模块包含4个通道，后续可依据现场测试的需要增加或减少模拟量输入模块，工业化程度高，能主动与可编程逻辑控制器连接。具体地，可编程逻辑控制器可以是BECKHOFF CX5130，模拟量输入模块可以是BECKHOFF EL3042和EL3044。

本实施例中设置的模拟量输入模块以及可编程逻辑控制器可靠性、稳定性较高，并实现多通道数据同步采集的功能。

作为一种优选的实施例，该测量装置还包括：

无线通讯模块5，无线通讯模块5的输入端与数据采集模块2的输出端连接，用于将偏航系统数据以及机组参数通过无线传输方式上传至云服务器。

本实施例设置的无线通讯模块5可以将采集到的偏航系统数据和机组参数共享给云服务器，具体地，无线通讯模块5可以由工控机epc-s101和USR-IO424T组成，云服务器是联想云。

本实施例中的无线通讯模块5高效精准地实现了偏航系统数据和机组参数的远程通讯，实现了技术人员对偏航系统数据和机组参数的远程获取。

作为一种优选的实施例，该测量装置还包括：

恒源供电模块4，恒源供电模块4的输出端分别与传感器接入模块1的电源输入端以及数据采集模块2的电源输入端连接。

本实施例中增加了恒源供电模块4为传感器接入模块1、数据采集模块2以及无线通讯模块5进行供电，一般来说，恒源供电模块4提供稳定的24V直流电源。另外，恒源供电模块4通过传感器接入模块1也同时为偏航系统中各种传感器供电。恒源供电模块4均由交流220V直接供电。

本实施例中增加的恒源供电模块4提高了风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置的可靠性。

作为一种优选的实施例，该测量装置还包括：

散热模块6，散热模块6与电源模块连接，设置于该测量装置所在的控制柜的第一位置。

本实施例中的散热模块6主要为数据采集模块2和恒源供电模块4散热，防止数据采集模块2和恒源供电模块4因散热不通畅而发生元器件过热甚至烧坏现象。其中散热模块6可以与国家民用交流电220V/50Hz连接。

本实施例中设置的散热模块6保障本测量装置长时间稳定运行，能适用现场测试工作，提高了风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置的稳定性和可靠性。

作为一种优选的实施例，散热模块6包括：

进气风扇，进气风扇设置于该测量装置所在的控制柜的第二位置；

和/或；

出气风扇，出气风扇设置于该测量装置所在的控制柜的第三位置；

第二位置和第三位置不同。

本实施例中的散热模块6由进气风扇和出气风扇组成，一进一出，进气风扇和出气风扇在数据采集模块2和控制柜的左右斜对面安装，方便冷气进入和热气散出，有效对各模块进行降温。

本实施例中的进气风扇和出气风扇易于实现，大大提高了散热效率。

上述技术方案中测量装置具有重量轻、易搬运、易安装等优点，柜体背面预留四个安装孔，方便后续固定和安装。

针对本实用新型给出一个具体实施例如下：

在某大功率机组的滑动偏航系统上安装了各类传感器持续采集滑动偏航系统各部件的运行信号，包括偏航电机的扭矩、转速及电流，偏航制动器上的碟簧预紧力及螺栓拉伸力，所有前端传感器的信号接入本偏航系统测量装置，并通过测量装置远程共享给数据后处理软件开展高效精准地批量化处理。

本事实例中，滑动偏航系统各类传感器信号通过传感器接入模块1进入数据采集模块2，数据采集模块2中的可编程逻辑控制器对数据进行预处理，转化成对应的物理量的真实值，并将数据存储至相应位置；与此同时，将机组参数传输到数据采集模块2，实现与传感器信号的同步采集工作，为后续偏航系统性能和可靠性的联合分析作准备；最后，无线通讯模块5远程连接云服务器同步将数据传输至云服务器中，实现滑动偏航系统运行数据的远程获取，为后处理软件的分析和处理提供数据支持。

在现场长期运行过程中，散热模块6全程为数据采集模块2、无线通讯模块5和恒源供电模块4散热，保证测量装置长时间平稳运行。在测量装置运行期间，恒源供电模块4分别为传感器接入模块1、数据采集模块2和无线通讯模块5提供稳定的24V直流电源，而散热模块6与恒源供电模块4均由交流220V直接供电。克服了传统测试系统测试对象单一，不支持大功率机组的问题，并实现了远程数据云共享，提高测试精度和工作效率。并且能适用现场恶劣环境，具有成本低，数据采集全面，接线快速方便、长期运行可靠等特点。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，该测量装置包括：

传感器接入模块，所述传感器接入模块的N个传感器信号接入端分别与风电机组的偏航系统中的传感器的输出端连接；

数据采集模块，所述数据采集模块的N个传感器接入模块信号采集端分别与所述传感器接入模块的N个传感器接入模块输出端连接，所述数据采集模块的主控系统信号采集端与所述风电机组的主控系统的输出端连接，用于通过所述传感器接入模块接收所述传感器采集到的偏航系统数据，接收所述主控系统采集到的机组参数，N为正整数；

存储模块，所述存储模块与所述数据采集模块连接，用于存储所述偏航系统数据以及所述机组参数。

2.如权利要求1所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，所述传感器接入模块包括：

信源分类模块，所述信源分类模块的N个传感器信号接入端作为所述传感器接入模块的N个传感器信号接入端，所述信源分类模块的电源信号输入端与恒源供电模块的输出端连接，用于隔离所述传感器采集到的偏航系统数据与所述恒源供电模块的电源信号；

信号接入模块，所述信号接入模块的N个传感器信号接入端与所述信源分类模块的N个传感器信号输出端连接，所述信号接入模块的N个信号接入模块输出端作为所述传感器接入模块的N个传感器接入模块输出端。

3.如权利要求2所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，所述信源分类模块为分接装置。

4.如权利要求3所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，所述信源分类模块还包括：

信号防干扰装置，所述信号防干扰装置与所述恒源供电模块连接，用于防止所述恒源供电模块的电源信号干扰所述传感器采集到的偏航系统数据。

5.如权利要求2所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，所述信号接入模块包括：

N个接入端子，所述N个接入端子作为所述信号接入模块的N个传感器信号接入端；

N个输出端子，所述N个输出端子作为所述信号接入模块的N个信号接入模块输出端。

6.如权利要求1所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：

模拟量输入模块，所述模拟量输入模块的N个输入端作为所述数据采集模块的N个传感器接入模块信号采集端，用于接收所述传感器接入模块发送的模拟信号；

可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器的N个模拟量输入模块信号采集端与所述模拟量输入模块的N个输出端连接，用于将所述模拟信号转换为偏航系统数据。

7.如权利要求1所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，该测量装置还包括：

无线通讯模块，所述无线通讯模块的输入端与所述数据采集模块的输出端连接，用于将所述偏航系统数据以及所述机组参数通过无线传输方式上传至云服务器。

8.如权利要求1所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，该测量装置还包括：

恒源供电模块，所述恒源供电模块的输出端分别与所述传感器接入模块的电源输入端以及所述数据采集模块的电源输入端连接。

9.如权利要求1至8任一项所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，该测量装置还包括：

散热模块，所述散热模块与电源模块连接，设置于该测量装置所在的控制柜的第一位置。

10.如权利要求9所述的风电机组偏航系统性能参数的现场测量装置，其特征在于，所述散热模块包括：

进气风扇，所述进气风扇设置于该测量装置所在的控制柜的第二位置；

和/或；

出气风扇，所述出气风扇设置于该测量装置所在的控制柜的第三位置；

所述第二位置和所述第三位置不同。

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