專利名稱：耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，特別是涉及一種耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的不斷增長(zhǎng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，不同部件之間耦合更加緊密，一個(gè)微小的故障可能傳播成災(zāi)難性的大故障，引起風(fēng)力機(jī)停機(jī)，甚至直接導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)損壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，利用在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng) 可以將損失減少到最小。利用在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)，能對(duì)風(fēng)力機(jī)各易損機(jī)械部件的振動(dòng)情況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取反映風(fēng)力機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信息，在對(duì)各種信息進(jìn)行分析處理后，給出設(shè)備運(yùn)行的狀況報(bào)告和診斷結(jié)果。但是，傳統(tǒng)的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)沒有和風(fēng)力機(jī)控制系統(tǒng)通信或集成，不能獲得風(fēng)速、功率、槳角，油溫，偏航角度等參數(shù)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)的綜合診斷。由此可見，上述現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在構(gòu)成與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種可綜合功率、漿角、油溫、整機(jī)振動(dòng)、風(fēng)速、偏航角度等參數(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行綜合診斷，從而提高故障診斷的準(zhǔn)確性的新的耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，使其可提取風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)中的功率、槳角、油溫、風(fēng)速、偏航角度等參數(shù)，且不拘泥于這些參數(shù)，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行綜合診斷，從而提高故障診斷的準(zhǔn)確性，克服現(xiàn)有風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，包括獲取風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)傳感器；檢測(cè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器；從振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器采集信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡；內(nèi)置數(shù)據(jù)提取程序、數(shù)據(jù)采集程序和嵌入式C程序，并通過數(shù)據(jù)提取程序從主控PLC中讀取風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，通過數(shù)據(jù)采集程序從數(shù)據(jù)采集卡中讀取振動(dòng)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的PLC采集器；以及與PLC采集器連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器同時(shí)連接多臺(tái)PLC采集器。所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器還連接有客戶端。所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器與PLC采集器利用風(fēng)場(chǎng)環(huán)網(wǎng)并采用TCP/IP有線通信協(xié)議通信，或者采用GPRS無(wú)線通信協(xié)議通信。所述的轉(zhuǎn)速傳感器采用接近開關(guān)或發(fā)電機(jī)自帶的編碼器。所述的PLC采集器通過總線或者模擬量的方式與主控PLC通信連接。采用這樣的設(shè)計(jì)后，本實(shí)用新型具有通用性強(qiáng)、性能可靠、成本低等特點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線或模擬量的方式從主控系統(tǒng)中讀取如功率、漿角、油溫、風(fēng)速、偏航角度等參數(shù)，且不拘泥于這些參數(shù)，來(lái)提高故障診斷的準(zhǔn)確性，以達(dá)到對(duì)風(fēng)電機(jī)組綜合診斷的目的。本實(shí)用新型還利用風(fēng)場(chǎng)的現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線通信將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器的故障庫(kù)和客戶端可以有效保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖I是本實(shí)用新型耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的組成示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖I所示，本實(shí)用新型耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)主要包括振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PLC采集器和數(shù)據(jù)服務(wù)器。振動(dòng)傳感器獲取風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)采集卡從振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器采集振動(dòng)和轉(zhuǎn)速信號(hào)。其中，轉(zhuǎn)速傳感器可采用接近開關(guān)或發(fā)電機(jī)自帶的編碼器。PLC采集器內(nèi)置有數(shù)據(jù)提取程序、數(shù)據(jù)采集程序和嵌入式C程序，由于嵌入式C程序可以跨平臺(tái)移植，不受PLC品牌和操作系統(tǒng)限制，所以是一次開發(fā)多種使用。PLC采集器通過總線或者模擬量的方式與主控PLC通信連接，通過數(shù)據(jù)提取程序從主控PLC中讀取風(fēng)速、功率、槳角，油溫，偏航角度等風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，且不拘泥于這些參數(shù)并通過數(shù)據(jù)采集程序從數(shù)據(jù)采集卡中讀取振動(dòng)和轉(zhuǎn)速信號(hào)。數(shù)據(jù)提取程序與主控PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)提取程序與數(shù)據(jù)采集程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)采集程序?qū)⒃紨?shù)據(jù)傳遞給嵌入式C程序，嵌入式C程序進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算并與數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行通信。PLC采集器與數(shù)據(jù)服務(wù)器通信連接，將采集到的所有參數(shù)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算并上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器可同時(shí)連接多臺(tái)PLC采集器，視風(fēng)場(chǎng)通訊條件可采用風(fēng)場(chǎng)環(huán)網(wǎng)、TCP/IP有線通信協(xié)議或者GPRS無(wú)線通信協(xié)議，傳輸方式和數(shù)據(jù)格式要保持一致，即不同類型的風(fēng)力機(jī)控制器和數(shù)據(jù)服務(wù)器采用的通信傳輸方式和數(shù)據(jù)格式要保持一致，不同類型的控制器和振動(dòng)模塊可以使用同一服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器還可與客戶端連接。以下列舉具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。目前風(fēng)力機(jī)的主流控制器有倍福和巴赫曼。倍福的振動(dòng)模塊采用EL3632，EL3632可以直接在主控系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)展，每個(gè)EL3632包含兩個(gè)振動(dòng)通道，一般采用4塊EL3632 ；巴赫曼的振動(dòng)模塊采用AIC212，一個(gè)AIC212包含9和IEPE通道、3個(gè)±10V電壓通道、I個(gè)增量編碼器通道、2個(gè)計(jì)數(shù)脈沖通道。控制器選用MX213，通過Bachmann公司SolutionCenter軟件組態(tài)實(shí)現(xiàn)各模塊的配置及主控變量的讀取，對(duì)數(shù)據(jù)初步處理后，無(wú)線通訊通過Welotec公司TK701G無(wú)線路由器將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器。有線通訊采用以太網(wǎng)與外部通τΗ ο采集到振動(dòng)原始數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)傳遞給嵌入式C程序計(jì)算模塊，倍福PLC采用R3I0方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，巴赫曼采用SVI方式進(jìn)數(shù)據(jù)交換，嵌入式C程序計(jì)算模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)計(jì)算和基本的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。振動(dòng)模塊采集完數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算模塊，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)最有利于診斷的數(shù)據(jù)保存，將不是最有利于診斷的數(shù)據(jù)剔除，減少數(shù)據(jù)量，計(jì)算模塊可以直接在主控中提取自己需要的數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)其中一些參數(shù)，例如風(fēng)速、功率、槳角，油溫，偏航角度等參數(shù)，來(lái)提高振動(dòng)測(cè)量的精確度。中控室的服務(wù)器可以對(duì)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)力機(jī)的通信進(jìn)行管理，以免造成通信阻塞。PLC采集器的數(shù)據(jù)采集卡只做原始數(shù)據(jù)采集，之后將數(shù)據(jù)傳輸給嵌入式C程序計(jì)算模塊，將數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議通過風(fēng)場(chǎng)環(huán)網(wǎng)傳送給數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與調(diào)用，數(shù)據(jù)庫(kù)有一定的計(jì)算功能，將原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)一并存儲(chǔ)，同時(shí)存儲(chǔ)各機(jī)型使用的各種部件常見特征頻率信息，方便客戶端軟件快速查詢。建立力風(fēng)力機(jī)故障數(shù)據(jù)庫(kù)，用于記錄所有風(fēng)力機(jī)故障信息。建立風(fēng)力機(jī)故障庫(kù)，記錄不同型號(hào)、零部件、 工作環(huán)境、運(yùn)行時(shí)間、維護(hù)情況下，機(jī)組出現(xiàn)的各種故障信息。在長(zhǎng)期積累故障信息后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為新機(jī)型設(shè)計(jì)提供參考。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)包括相關(guān)管理信息數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。管理信息數(shù)據(jù)包括用戶管理信息，機(jī)組配置管理信息(機(jī)組結(jié)構(gòu)部件配套情況)，報(bào)警管理信息(對(duì)應(yīng)不同機(jī)組不同測(cè)點(diǎn)設(shè)置多種報(bào)警方式)，日志報(bào)表信息；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)由頭數(shù)據(jù)集和時(shí)間波形數(shù)據(jù)集構(gòu)成，頭數(shù)據(jù)集記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)及計(jì)算得到的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)(包括采樣時(shí)間、通道號(hào)、采樣頻率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、機(jī)組轉(zhuǎn)速、功率、風(fēng)速、報(bào)警狀態(tài)、峰峰值、有效值、峭度等)，時(shí)間波形數(shù)據(jù)集記錄采樣時(shí)間及對(duì)應(yīng)的時(shí)域數(shù)據(jù)；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定時(shí)匯總數(shù)據(jù)，以天、周、月、年按時(shí)間粒度存儲(chǔ)，并同步存儲(chǔ)轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、功率、風(fēng)向等過程量數(shù)據(jù)，趨勢(shì)分析中可根據(jù)過程量和時(shí)間粒度結(jié)合進(jìn)行復(fù)合趨勢(shì)分析。如上所述，本實(shí)用新型提供了一種基于PLC的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主控與振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)的集成系統(tǒng)，參數(shù)可以通過內(nèi)部通訊相互調(diào)用。以PLC作為數(shù)據(jù)采集器，通過脈沖計(jì)數(shù)卡或讀取發(fā)電機(jī)自帶的編碼器得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，CMS通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)與風(fēng)機(jī)主控PLC通信，獲取如風(fēng)速、功率、槳角，油溫，偏航角度等參數(shù)，來(lái)提高故障診斷的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的綜合診斷。系統(tǒng)利用風(fēng)場(chǎng)的現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)服務(wù)器，并建立風(fēng)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄不同型號(hào)、零部件、工作環(huán)境、運(yùn)行時(shí)間、維護(hù)情況下，機(jī)組出現(xiàn)的各種故障信息。在長(zhǎng)期積累故障信息后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為新機(jī)型設(shè)計(jì)提供參考，并建立客戶端，客戶端可以遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器。由于現(xiàn)有風(fēng)機(jī)控制器大多采用PLC控制，為CMS與風(fēng)機(jī)主控PLC、數(shù)據(jù)服務(wù)器通信提供了便利。通過風(fēng)機(jī)主控PLC獲取風(fēng)速、功率、槳角，油溫，偏航角度等參數(shù)，比通過模擬量的方式采集這些參數(shù)，節(jié)省了模擬量數(shù)據(jù)采集卡及其線路，并降低了成本和空間占用。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于包括 獲取風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)傳感器； 檢測(cè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器； 從振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器采集信號(hào)的數(shù)據(jù)采集卡； 內(nèi)置數(shù)據(jù)提取程序、數(shù)據(jù)采集程序和嵌入式C程序，并通過數(shù)據(jù)提取程序從主控PLC中讀取風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，通過數(shù)據(jù)采集程序從數(shù)據(jù)采集卡中讀取振動(dòng)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的PLC采集器；以及 與PLC采集器連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器同時(shí)連接多臺(tái)PLC采集器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器還連接有客戶端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)服務(wù)器與PLC采集器利用風(fēng)場(chǎng)環(huán)網(wǎng)并采用TCP/IP有線通信協(xié)議通信，或者采用GPRS無(wú)線通信協(xié)議通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)速傳感器采用接近開關(guān)或發(fā)電機(jī)自帶的編碼器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC采集器通過總線或者模擬量的方式與主控PLC通信連接。
專利摘要本實(shí)用新型有關(guān)于一種耦合于控制系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，包括振動(dòng)傳感器；轉(zhuǎn)速傳感器；數(shù)據(jù)采集卡；內(nèi)置數(shù)據(jù)提取程序、數(shù)據(jù)采集程序和嵌入式C程序，并通過數(shù)據(jù)提取程序從主控PLC中讀取風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，通過數(shù)據(jù)采集程序從數(shù)據(jù)采集卡中讀取振動(dòng)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的PLC采集器；以及數(shù)據(jù)服務(wù)器。本實(shí)用新型具有通用性強(qiáng)、性能可靠、成本低等特點(diǎn)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線或模擬量的方式從主控系統(tǒng)中讀取如功率、槳角、油溫、風(fēng)速、偏航角度等參數(shù)，來(lái)提高故障診斷的準(zhǔn)確性，以達(dá)到對(duì)風(fēng)電機(jī)組綜合診斷的目的，還利用風(fēng)場(chǎng)的現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線傳輸將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器的故障庫(kù)和客戶端可以有效保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)F03D7/00GK202645849SQ20122033637
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者董禮, 程慶陽(yáng), 蘇寶定, 于遲, 楊懷宇, 王丁會(huì) 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司