專利名稱：一種基于信息融合技術的風機振動監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于風力發(fā)電技術領域，特別涉及一種基于信息融合技術的風機振動
監(jiān)控裝置。
背景技術：
當前，能源與環(huán)境問題是人類面臨的緊迫問題，煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的短 缺危機愈演愈烈，綠色環(huán)保的太陽能、潮汐能、生物能、地熱能和風能等能源越來越受到人 們的重視。風力發(fā)電是風能利用最重要的形式，因此近年來受到世界各國高度重視，同時為 了提高風電市場的競爭力，不同機型的風力發(fā)電機組也應運而生，世界發(fā)達國家的風力發(fā) 電機組更是創(chuàng)意很多，比如美國Helix Wind公司的螺旋風輪機、Quietrevolution公司的 安靜革新風力發(fā)電機、加州的企業(yè)家Doug Selsam實用新型的天空巨蛇風輪機和超級離岸 風輪機、還有英國設計的風箏風力機等層出不窮的新意風力機。風力發(fā)電機一般風速在3m/ s 50m/s，轉子轉速達到10r/min 25r/min的范圍內(nèi)發(fā)電，超過這個范圍風力發(fā)電機就 要采取措施。 風力發(fā)電機在運行的過程中，大體可以分為正常、異常與故障三種狀態(tài)。當風力發(fā) 電機處于異常狀態(tài)時，如果不能及時的發(fā)現(xiàn)問題并檢修，就會進入故障狀態(tài)并很容易產(chǎn)生 嚴重的后果。機械振動測量技術應用于尋找振源，振動強度和可靠性，隔振，減震，舒適性等 問題分析，近年來又成功應用于重要機械設備的監(jiān)測和控制、預報、識別和分析故障方面。 這樣極大的提高了機械設備的效率于可靠性。因而，對風力發(fā)電機振動來源的分析、測量與 處理就顯得很重要。風力發(fā)電機長期處于無人監(jiān)控測野外，需要可靠運行20年，又屬于大 慣性裝置。振動對于風機的影響非常大，而且對于振動信號的處理比較麻煩。 要對于風力發(fā)電機的振動來源包括風機振動是由于風機葉輪的旋轉，發(fā)電機的 轉子不平衡與磨損，轉子不平衡是風機振動的主要振源之一，由于設計和結構方面的原因， 使轉子有一個質(zhì)量偏心，在轉子旋轉時，由于質(zhì)量偏心所產(chǎn)生的離心力的作用而產(chǎn)生的振 動，或者材質(zhì)不勻，制造安裝誤差以及使用過程中的磨損、積灰等，使風機轉子中心慣性軸 往往會偏離其旋轉軸線。這些慣性力在運動系統(tǒng)中會引起多余的附加動壓力，最終都將傳 到風機轉子的支承軸承上。這些大小和方向有著周期性變化的慣性力必將破壞風機轉子的 平衡，使風機產(chǎn)生振動和噪音，加速軸承、軸承密封零件的損壞，風機的地基松散或偶合器、 電機的地腳螺絲松動，各聯(lián)軸器和軸存在著加工或裝配上的誤差，各軸有磨損或彎曲現(xiàn)象。 據(jù)統(tǒng)計，轉子不平衡所造成的故障占旋轉機械故障的80%以上。另外，還有像滾動軸承損 壞，傳動皮帶損壞，油膜渦動和油膜振蕩，風速太大、不穩(wěn)定，電氣方面的原因，空氣動力不 平衡或葉片角度引起的振動等。其次風力發(fā)電機在我國多數(shù)情況下普遍位于西北、華北、東 北等低溫多風沙區(qū)域或南方潮濕及沿海高腐蝕區(qū)域，且位置均較偏僻。此環(huán)境特點要求風 機傳感器具有良好的耐低溫、高濕度、抗風沙、耐腐蝕、性能穩(wěn)定無需維護等特性。由于風力 發(fā)電機處于惡劣環(huán)境，所以對于監(jiān)控系統(tǒng)有很高的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出了一種基于信息融合技 術的風機振動監(jiān)控裝置，具有測量準確、安裝方便、精度高、監(jiān)控方便、控制可靠的優(yōu)點。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種基于信息融合技術風機 振動監(jiān)控系統(tǒng)，包括有設置在低速軸承7上的加速度傳感器1、設置在齒輪箱8上的加速度 傳感器2和加速度傳感器3、設置在發(fā)電機10的前軸承9上的速度傳感器4和設置在發(fā)電 機10的后軸承11上的速度傳感器5以及設置在機艙12上的加速度傳感器6，加速度傳感 器1、加速度傳感器2、加速度傳感器3、速度傳感器4、速度傳感器5以及加速度傳感器6與 可編程控制器PLC的輸入模塊16電信號連接，可編程控制器PLC的中央處理器模塊CPU14 與觸摸屏18總線連接，網(wǎng)絡擴展模塊15與交換機20電連接，交換機20與主控系統(tǒng)19相 連接。 所述的加速度傳感器1、加速度傳感器2、加速度傳感器3、速度傳感器4、速度傳感 器5以及加速度傳感器6工作溫度范圍為-4(TC +7(TC，并與相應的部件采用3-M4X12 三角法蘭的方式安裝。 所述的加速度傳感器6為雙向的壓電式。 所述的加速度傳感器6也可以是兩個壓電式振動傳感器，一個用來測量縱向的振 動， 一個用來測量橫向的振動。 所述的觸摸屏18有監(jiān)視界面與急停手動操作界面。 所述的主控系統(tǒng)19，安裝有st印7的控制處理程序、wincc可視化人機界面。 本實用新型由于設置了多個加速度傳感器，對于多處振源進行測量，具有信息來 源可靠，測量準確的特點；由于選擇了壓電式工業(yè)振動傳感器，具有測量精度高的特點；由 于選擇了法蘭方式安裝，具有安裝方便的特點，由于加速度傳感器的工作溫度在_4(TC +70°〇范圍內(nèi)，具有使用范圍廣的特點；由于對個加速度傳感器對于信號采集，使得信息之 間存在因果關系，對于進行振動故障診斷的時候，進行檢測信號的融合，利用信息融合技 術，獲取了對不確定信息的精確認識，具有測量準確、安裝方便、精度高、監(jiān)控方便、控制可 靠的優(yōu)點。
圖1為本實用新型傳感器設置結構示意圖。 圖2為本實用新型振動監(jiān)控系統(tǒng)圖。 圖3為本實用新型監(jiān)控處理流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。 參見圖l，一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控系統(tǒng)，包括有設置在低速軸承7上 的加速度傳感器1、設置在齒輪箱8上的加速度傳感器2和加速度傳感器3、設置在發(fā)電機 10的前軸承9上的速度傳感器4和設置在發(fā)電機10的后軸承11上的速度傳感器5以及 設置在機艙12上的加速度傳感器6，加速度傳感器1、加速度傳感器2、加速度傳感器3、速 度傳感器4、速度傳感器5以及加速度傳感器6與可編程控制器PLC的輸入模塊16電信號連接，可編程控制器PLC的中央處理器模塊CPU14與觸摸屏18總線連接，網(wǎng)絡擴展模塊 15與交換機20電連接，交換機20與主控系統(tǒng)19相連接。所述的加速度傳感器1、加速度 傳感器2、加速度傳感器3、速度傳感器4、速度傳感器5以及加速度傳感器6工作溫度范圍 為-40°C +70°C，并與相應的部件采用3-M4X 12三角法蘭的方式安裝。加速度傳感器6 為雙向的壓電式，加速度傳感器6也可以是兩個壓電式振動傳感器，一個用來測量縱向的 振動， 一個用來測量橫向的振動。 參見圖2 ，加速度傳感器1 、加速度傳感器2 、加速度傳感器3 、速度傳感器4、速度傳 感器5以及加速度傳感器6與可編程控制器PLC的CPU18電信號連接，可編程控制器PLC 的中央處理器CPU模塊14與觸摸屏18總線連接，網(wǎng)絡擴展模塊15與交換機20電連接，交 換機20與主控系統(tǒng)19相連接，可以顯示風力發(fā)電機組運行過程中的狀況，可以在現(xiàn)場進行 緊急處理，主控系統(tǒng)19可以遠程監(jiān)控風力發(fā)電機的振動情況。 所述的主控系統(tǒng)19安裝有st印7的控制處理程序、wincc可視化人機界面，st印7 軟件對信息進行編程處理與判斷，運用信息統(tǒng)合技術準確的判斷風力發(fā)電機的振動是否超 差，振動來源等問題，監(jiān)測風力發(fā)電機振動情況，并在風力發(fā)電機發(fā)生緊急故障的情況下， 及時的處理問題，進行維護，保證風機的可靠運行。 參見圖3，振動傳感器采集的信號，經(jīng)過對于信號進行采濾波、標定處理，運用信息 融合技術對于振動來源，方向做出分析，最后判斷各個振源是否超過限制，超過限制做報警 處理，沒有風機繼續(xù)運行，故障處理判斷是否是嚴重故障，小故障待風機不工作時候，檢修 維護處理，嚴重故障啟動順槳裝置與剎車裝置，做停機處理。 本實用新型的工作原理是 加速度傳感器對各個振源進行信號采集，并將采集到得信號輸入可編程控制器 PLC系統(tǒng)的輸入模塊，運用信息融合技術對于信號做分析處理，最后通過可編程控制器輸出 模塊對于故障進行處理。同時，觸摸屏可以通過設置的急停，監(jiān)視界面，用來觀察風機的振 動情況，并在緊急情況下，急停按鈕動作后，啟動故障處理程序。
權利要求一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控裝置，其特征在于，包括有設置在低速軸承(7)上的加速度傳感器(1)、設置在齒輪箱(8)上的加速度傳感器(2)和加速度傳感器(3)、設置在發(fā)電機(10)的前軸承(9)上的速度傳感器(4)和設置在發(fā)電機(10)的后軸承(11)上的速度傳感器(5)以及設置在機艙(12)上的加速度傳感器(6)，加速度傳感器(1)、加速度傳感器(2)、加速度傳感器(3)、速度傳感器(4)、速度傳感器(5)以及加速度傳感器(6)與可編程控制器PLC的輸入模塊(16)電信號連接，可編程控制器PLC的中央處理器模塊CPU(14)與觸摸屏(18)總線連接，網(wǎng)絡擴展模塊(15)與交換機(20)電連接，交換機(20)與主控系統(tǒng)(19)相連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控裝置，其特征在于，所 述的加速度傳感器(1)、加速度傳感器(2)、加速度傳感器(3)、速度傳感器(4)、速度傳感器 (5)以及加速度傳感器(6)工作溫度范圍為-4(TC +7(TC，并與相應的部件采用3-M4X12 三角法蘭的方式安裝。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控裝置，其特征在于，所 述的加速度傳感器(6)為雙向的壓電式。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控裝置，其特征在于，所 述的加速度傳感器(6)也可以是兩個壓電式振動傳感器，一個用來測量縱向的振動，一個 用來測量橫向的振動。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控裝置，其特征在于，所 述的觸摸屏(18)有監(jiān)視界面與急停手動操作界面。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于信息融合技術風機振動監(jiān)控裝置，其特征在于，所 述的主控系統(tǒng)(19)，安裝有st印7的控制處理程序、wincc可視化人機界面。
專利摘要一種基于信息融合技術的風機振動監(jiān)控裝置，包括有低速軸承7上的加速度傳感器1、齒輪箱8上的加速度傳感器2和加速度傳感器3、發(fā)電機10的前軸承9上的速度傳感器4和發(fā)電機10的后軸承11上的速度傳感器5以及機艙12上的加速度傳感器6，加速度傳感器與可編程控制器PLC的輸入模塊16電信號連接，可編程控制器PLC的中央處理器模塊CPU14與觸摸屏18總線連接，網(wǎng)絡擴展模塊15與交換機20電連接，交換機20與主控系統(tǒng)19相連，對各振源進行信號采集，將采集的信號進行分析處理，對故障進行處理，通過觸摸屏監(jiān)視界面觀察風機的振動情況，具有測量準確、安裝方便、精度高、監(jiān)控方便、控制可靠的優(yōu)點。
文檔編號F03D11/00GK201448194SQ200920033449
公開日2010年5月5日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權日2009年6月8日
發(fā)明者孟彥京, 常杰, 張文苑, 朱玉國, 楊海艷, 鄭恩讓, 陳景文, 馬匯海 申請人:山東長星集團有限公司;陜西科技大學