本實用新型涉及一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，尤其是涉及一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路，用于對各類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的監(jiān)測維修方式已無法滿足保證大型風(fēng)電機(jī)組的長期安全、穩(wěn)定運行的要求，因此亟需開發(fā)一種風(fēng)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測，可方便對風(fēng)電機(jī)組制定預(yù)知性主動維修策略，為風(fēng)電機(jī)組的健康運行提供了很好的保障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行實時狀態(tài)監(jiān)測以保證長期安全運行的風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包含有自保護(hù)寬電壓電路、多通道同步采集電路、多個通訊接口、全振動輸入匹配電路，

傳感器獲取的振動信號輸入全振動輸入匹配電路的輸入端，該輸入端經(jīng)電阻接入第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻接入芯片U3A的5腳（芯片U3A的型號是MAX4675，主要是控制±5V電壓，6腳的RS_1是模擬開關(guān)控制位，由處理器部分電路完成）；所述第一運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第一運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻接入第一運算放大器的同相輸入端，所述第一運算放大器的輸出端為第一輸出端；

上述輸入端經(jīng)電容和電阻后接入第二運算放大器的同相輸入端，所述第二運算放大器的反相輸入端連接至第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的輸出端經(jīng)第一耦合電容和第一電阻后接入第三運算放大器的同相輸入端，所述第三運算放大器的同相輸入端和反向輸入端分別經(jīng)電阻接地，所述第三運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻和第一電阻后接入第三運算放大器的同相輸入端，所述第三運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻連接至第三運算放大器的反相輸入端，所述第三運算放大器的輸出端經(jīng)第二耦合電容和第二電阻后接入第四運算放大器的反向輸入端，所述第四運算放大器的反相輸入端經(jīng)電容接地，所述第四運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第四運算放大器的輸出端經(jīng)電阻和第二電阻后接入第四運算放大器的反向輸入端，所述第四運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電容后接入第四運算放大器的同相輸入端，且第四運算放大器的輸出端經(jīng)兩個串聯(lián)的電阻后接入第四運算放大器的同相輸入端，所述第四運算放大器的輸出端為第二輸出端；

上述第四運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和電阻后接入第五運算放大器的同相輸入端，所述第五運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第五運算放大器的輸出端分別經(jīng)積分電容和電阻后接入第五運算放大器的同相輸入端；所述第五運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和兩個相互并聯(lián)的電阻后接入第六運算放大器的同相輸入端，所述第六運算放大器反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第六運算放大器的輸出單經(jīng)兩個串聯(lián)的電阻后接入第六運算放大器的同相輸入端，所述第六運算放大器的輸出端為第三輸出端；

上述第六運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和電阻后接入第七運算放大器的同相輸入端，所述第七運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第七運算放大器的輸出端分別經(jīng)積分電容和電阻后接入第七運算放大器的同相輸入端；所述第七運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和兩個相互并聯(lián)的電阻后接入第八運算放大器的同相輸入端，所述第八運算放大器反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第八運算放大器的輸出單經(jīng)兩個串聯(lián)的電阻后接入第八運算放大器的同相輸入端，所述第八運算放大器的輸出端為第四輸出端；

上述第一輸出端、第二輸出端、第三輸出端和第四輸出端接入多通道芯片后對外輸出。

本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由自保護(hù)寬電壓電路供電，所述自保護(hù)寬電壓電路包含有AC/DC轉(zhuǎn)換模塊（該AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的型號是LH40-10B24），交流電的火線經(jīng)自恢復(fù)保險器件（JK250/R2000）后熱敏電阻后接入AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的火線輸入端，交流電的零線接入AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的零線輸入端，交流電的地線接入AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的接地端；且AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的火線接入端和零線接入端之間連接有壓敏電阻，所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出單經(jīng)穩(wěn)壓二極管后輸出電壓。

本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還包含有多通道同步采集電路，多通道同步采集電路采用信號為AD7605的芯片。

本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還包含有通訊接口，通訊接口為RS485接口、USB接口、CAN總線接口、以太網(wǎng)接口中的一個或多個。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（CMS）通過在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)的主軸，齒輪箱，發(fā)電機(jī)端的關(guān)鍵測點加裝振動傳感器，并通過數(shù)據(jù)采集裝置及集控室數(shù)據(jù)服務(wù)器對信號進(jìn)行采集匯總，分析處理來獲得風(fēng)電機(jī)組實時健康狀況，預(yù)估出風(fēng)電機(jī)組可能發(fā)生的故障及隱患，協(xié)助工程師及時制定維修計劃。

附圖說明

圖1為本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的自保護(hù)寬電壓電路的電路圖。

圖2為本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的多通道同步采集電路的電路圖。

圖3-1~圖3-4為本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的不同的通訊接口的電路圖。

圖4為本實用新型一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的全振動輸入匹配電路的電路圖。

具體實施方式

參見圖1~4，本實用新型涉及的一種風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包含有自保護(hù)寬電壓電路、多通道同步采集電路、多個通訊接口、全振動輸入匹配電路，

傳感器獲取的振動信號輸入全振動輸入匹配電路的輸入端IN，該輸入端IN經(jīng)電阻接入第一運算放大器的反相輸入端，所述第一運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第一運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻接入第一運算放大器的同相輸入端，所述第一運算放大器的輸出端為第一輸出端GAP1；

另外，所述第一運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻接入芯片U3A的5腳所述芯片U3A的型號是MAX4675，主要是控制±5V電壓，6腳的RS_1是模擬開關(guān)控制位，由處理器部分電路完成；

上述輸入端IN經(jīng)電容和電阻后接入第二運算放大器的同相輸入端，所述第二運算放大器的反相輸入端連接至第二運算放大器的輸出端，所述第二運算放大器的輸出端經(jīng)第一耦合電容C2A和第一電阻R8A后接入第三運算放大器的同相輸入端，所述第三運算放大器的同相輸入端和反向輸入端分別經(jīng)電阻接地，所述第三運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻和第一電阻R8A后接入第三運算放大器的同相輸入端，所述第三運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電阻連接至第三運算放大器的反相輸入端，所述第三運算放大器的輸出端經(jīng)第二耦合電容C6A和第二電阻R13A后接入第四運算放大器的反向輸入端，所述第四運算放大器的反相輸入端經(jīng)電容接地，所述第四運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第四運算放大器的輸出端經(jīng)電阻和第二電阻R13A后接入第四運算放大器的反向輸入端，所述第四運算放大器的輸出端經(jīng)反饋電容后接入第四運算放大器的同相輸入端，且第四運算放大器的輸出端經(jīng)兩個串聯(lián)的電阻后接入第四運算放大器的同相輸入端，所述第四運算放大器的輸出端為第二輸出端DD1；

上述第四運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和電阻后接入第五運算放大器的同相輸入端，所述第五運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第五運算放大器的輸出端分別經(jīng)積分電容和電阻后接入第五運算放大器的同相輸入端；所述第五運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和兩個相互并聯(lián)的電阻后接入第六運算放大器的同相輸入端，所述第六運算放大器反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第六運算放大器的輸出單經(jīng)兩個串聯(lián)的電阻后接入第六運算放大器的同相輸入端，所述第六運算放大器的輸出端為第三輸出端V1；

上述第六運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和電阻后接入第七運算放大器的同相輸入端，所述第七運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第七運算放大器的輸出端分別經(jīng)積分電容和電阻后接入第七運算放大器的同相輸入端；所述第七運算放大器的輸出端經(jīng)耦合電容和兩個相互并聯(lián)的電阻后接入第八運算放大器的同相輸入端，所述第八運算放大器反相輸入端經(jīng)電阻接地，所述第八運算放大器的輸出單經(jīng)兩個串聯(lián)的電阻后接入第八運算放大器的同相輸入端，所述第八運算放大器的輸出端為第四輸出端V1；

上述第一輸出端GAP1、第二輸出端DD1、第三輸出端V1和第四輸出端V1接入多通道芯片MAX4052后對外輸出；從而可根據(jù)實際需求，通過多通道芯片選擇不同的信號輸出，從而實現(xiàn)多信號的實時同步測量；

進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由自保護(hù)寬電壓電路供電，所述自保護(hù)寬電壓電路包含有AC/DC轉(zhuǎn)換模塊，交流電的火線經(jīng)自恢復(fù)保險器件（JK250/R2000）后熱敏電阻R1后接入AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的火線輸入端，交流電的零線接入AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的零線輸入端，交流電的地線接入AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的接地端；且AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的火線接入端和零線接入端之間連接有壓敏電阻R2，所述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出單經(jīng)穩(wěn)壓二極管D1后輸出電壓；上述AC/DC轉(zhuǎn)換模塊的型號為LH40-10B24；

參見圖2，多通道同步采集電路采用信號為AD7605的芯片；

參見圖3，多個通訊接口為RS485接口、USB接口、CAN總線接口、以太網(wǎng)接口等；

本實用新型風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路部分，這是整個狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它采用采用ARM+CPLD (ARM9以上) 架構(gòu)，采用16位、128KSPS ADC 采樣芯片AD7606，如圖2所示為部分ADC采用電路，這是采用多通道（8路）同步采集設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采樣，保證了風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件的測量精度和采樣速度；

該風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的供電采用自保護(hù)寬電壓設(shè)計，如圖1所示；電壓輸入端采用JK250/R2000自恢復(fù)保險器件，作為輸入保護(hù)；另外輸入端也增加了熱敏電阻和壓敏電阻的過流和過壓保護(hù)，防止電源浪涌對電源的損害，很好的滿足風(fēng)電機(jī)組惡劣應(yīng)用環(huán)境的要求。同時，采用交直流通用寬電壓專用AC/DC電源模塊作為電源部分的主要核心，寬輸入電壓范圍:85~264VAC/100~370VDC；

另外，風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計了多種通訊接口類型，有以太網(wǎng)接口（如圖3-1）、USB接口（如圖3-2）、CAN總線接口（如圖3-3所示）、RS485接口（如圖3-4所示）等，以滿足風(fēng)電行業(yè)不同接口標(biāo)準(zhǔn)的需求；如圖3-1~3-4所示多重通訊接口設(shè)計所示。

風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)硬件的全振動輸入匹配設(shè)計是為了滿足該裝置硬件可以匹配各種振動類型傳感器，如：壓電式加速度傳感器、壓電式速度傳感器、電渦流傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等等。同時，硬件電路也為各種傳感器提供不同類型的供電需求；如圖4所示，電路主要包括間隙測量電路部分GAP1、濾波電路部分DD1、一次積分電路V1、二次積分電路G1及通道控制電路等。通過，軟件程序的控制可以實現(xiàn)不同傳感器及不同振動測量類型的要求。

另外：需要注意的是，上述具體實施方式僅為本專利的一個優(yōu)化方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述構(gòu)思所做的任何改動或改進(jìn)，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。