專利名稱：一種基于信息融合技術(shù)的風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于信息融合技術(shù)的風(fēng)機(jī)振動(dòng)
監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，能源與環(huán)境問(wèn)題是人類面臨的緊迫問(wèn)題，煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的短 缺危機(jī)愈演愈烈，綠色環(huán)保的太陽(yáng)能、潮汐能、生物能、地?zé)崮芎惋L(fēng)能等能源越來(lái)越受到人 們的重視。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用最重要的形式，因此近年來(lái)受到世界各國(guó)高度重視，同時(shí)為 了提高風(fēng)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，不同機(jī)型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也應(yīng)運(yùn)而生，世界發(fā)達(dá)國(guó)家的風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組更是創(chuàng)意很多，比如美國(guó)Helix Wind公司的螺旋風(fēng)輪機(jī)、Quietrevolution公司的 安靜革新風(fēng)力發(fā)電機(jī)、加州的企業(yè)家Doug Selsam實(shí)用新型的天空巨蛇風(fēng)輪機(jī)和超級(jí)離岸 風(fēng)輪機(jī)、還有英國(guó)設(shè)計(jì)的風(fēng)箏風(fēng)力機(jī)等層出不窮的新意風(fēng)力機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般風(fēng)速在3m/ s 50m/s，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到10r/min 25r/min的范圍內(nèi)發(fā)電，超過(guò)這個(gè)范圍風(fēng)力發(fā)電機(jī)就 要采取措施。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，大體可以分為正常、異常與故障三種狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)力發(fā) 電機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)，如果不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并檢修，就會(huì)進(jìn)入故障狀態(tài)并很容易產(chǎn)生 嚴(yán)重的后果。機(jī)械振動(dòng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于尋找振源，振動(dòng)強(qiáng)度和可靠性，隔振，減震，舒適性等 問(wèn)題分析，近年來(lái)又成功應(yīng)用于重要機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制、預(yù)報(bào)、識(shí)別和分析故障方面。 這樣極大的提高了機(jī)械設(shè)備的效率于可靠性。因而，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)來(lái)源的分析、測(cè)量與 處理就顯得很重要。風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期處于無(wú)人監(jiān)控測(cè)野外，需要可靠運(yùn)行20年，又屬于大 慣性裝置。振動(dòng)對(duì)于風(fēng)機(jī)的影響非常大，而且對(duì)于振動(dòng)信號(hào)的處理比較麻煩。 要對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)來(lái)源包括風(fēng)機(jī)振動(dòng)是由于風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)子不平衡與磨損，轉(zhuǎn)子不平衡是風(fēng)機(jī)振動(dòng)的主要振源之一，由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面的原因， 使轉(zhuǎn)子有一個(gè)質(zhì)量偏心，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)，或者材質(zhì)不勻，制造安裝誤差以及使用過(guò)程中的磨損、積灰等，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子中心慣性軸 往往會(huì)偏離其旋轉(zhuǎn)軸線。這些慣性力在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)引起多余的附加動(dòng)壓力，最終都將傳 到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的 平衡，使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，加速軸承、軸承密封零件的損壞，風(fēng)機(jī)的地基松散或偶合器、 電機(jī)的地腳螺絲松動(dòng)，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(jì)，轉(zhuǎn)子不平衡所造成的故障占旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的80%以上。另外，還有像滾動(dòng)軸承損 壞，傳動(dòng)皮帶損壞，油膜渦動(dòng)和油膜振蕩，風(fēng)速太大、不穩(wěn)定，電氣方面的原因，空氣動(dòng)力不 平衡或葉片角度引起的振動(dòng)等。其次風(fēng)力發(fā)電機(jī)在我國(guó)多數(shù)情況下普遍位于西北、華北、東 北等低溫多風(fēng)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(diǎn)要求風(fēng) 機(jī)傳感器具有良好的耐低溫、高濕度、抗風(fēng)沙、耐腐蝕、性能穩(wěn)定無(wú)需維護(hù)等特性。由于風(fēng)力 發(fā)電機(jī)處于惡劣環(huán)境，所以對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)有很高的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于信息融合技 術(shù)的風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)控裝置，具有測(cè)量準(zhǔn)確、安裝方便、精度高、監(jiān)控方便、控制可靠的優(yōu)點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī) 振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括有設(shè)置在低速軸承7上的加速度傳感器1、設(shè)置在齒輪箱8上的加速度 傳感器2和加速度傳感器3、設(shè)置在發(fā)電機(jī)10的前軸承9上的速度傳感器4和設(shè)置在發(fā)電 機(jī)10的后軸承11上的速度傳感器5以及設(shè)置在機(jī)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(hào)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(luò)擴(kuò)展模塊15與交換機(jī)20電連接，交換機(jī)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(yīng)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(gè)壓電式振動(dòng)傳感器，一個(gè)用來(lái)測(cè)量縱向的振 動(dòng)， 一個(gè)用來(lái)測(cè)量橫向的振動(dòng)。 所述的觸摸屏18有監(jiān)視界面與急停手動(dòng)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(jī)界面。 本實(shí)用新型由于設(shè)置了多個(gè)加速度傳感器，對(duì)于多處振源進(jìn)行測(cè)量，具有信息來(lái) 源可靠，測(cè)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)；由于選擇了壓電式工業(yè)振動(dòng)傳感器，具有測(cè)量精度高的特點(diǎn)；由 于選擇了法蘭方式安裝，具有安裝方便的特點(diǎn)，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(diǎn)；由于對(duì)個(gè)加速度傳感器對(duì)于信號(hào)采集，使得信息之 間存在因果關(guān)系，對(duì)于進(jìn)行振動(dòng)故障診斷的時(shí)候，進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)的融合，利用信息融合技 術(shù)，獲取了對(duì)不確定信息的精確認(rèn)識(shí)，具有測(cè)量準(zhǔn)確、安裝方便、精度高、監(jiān)控方便、控制可 靠的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型傳感器設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)圖。 圖3為本實(shí)用新型監(jiān)控處理流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 參見(jiàn)圖l，一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括有設(shè)置在低速軸承7上 的加速度傳感器1、設(shè)置在齒輪箱8上的加速度傳感器2和加速度傳感器3、設(shè)置在發(fā)電機(jī) 10的前軸承9上的速度傳感器4和設(shè)置在發(fā)電機(jī)10的后軸承11上的速度傳感器5以及 設(shè)置在機(jī)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(hào)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(luò)擴(kuò)展模塊 15與交換機(jī)20電連接，交換機(jī)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(yīng)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(gè)壓電式振動(dòng)傳感器，一個(gè)用來(lái)測(cè)量縱向的 振動(dòng)， 一個(gè)用來(lái)測(cè)量橫向的振動(dòng)。 參見(jiàn)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(hào)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(luò)擴(kuò)展模塊15與交換機(jī)20電連接，交 換機(jī)20與主控系統(tǒng)19相連接，可以顯示風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的狀況，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行 緊急處理，主控系統(tǒng)19可以遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)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(jī)界面，st印7 軟件對(duì)信息進(jìn)行編程處理與判斷，運(yùn)用信息統(tǒng)合技術(shù)準(zhǔn)確的判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)的振動(dòng)是否超 差，振動(dòng)來(lái)源等問(wèn)題，監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)情況，并在風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生緊急故障的情況下， 及時(shí)的處理問(wèn)題，進(jìn)行維護(hù)，保證風(fēng)機(jī)的可靠運(yùn)行。 參見(jiàn)圖3，振動(dòng)傳感器采集的信號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)于信號(hào)進(jìn)行采濾波、標(biāo)定處理，運(yùn)用信息 融合技術(shù)對(duì)于振動(dòng)來(lái)源，方向做出分析，最后判斷各個(gè)振源是否超過(guò)限制，超過(guò)限制做報(bào)警 處理，沒(méi)有風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，故障處理判斷是否是嚴(yán)重故障，小故障待風(fēng)機(jī)不工作時(shí)候，檢修 維護(hù)處理，嚴(yán)重故障啟動(dòng)順槳裝置與剎車裝置，做停機(jī)處理。 本實(shí)用新型的工作原理是 加速度傳感器對(duì)各個(gè)振源進(jìn)行信號(hào)采集，并將采集到得信號(hào)輸入可編程控制器 PLC系統(tǒng)的輸入模塊，運(yùn)用信息融合技術(shù)對(duì)于信號(hào)做分析處理，最后通過(guò)可編程控制器輸出 模塊對(duì)于故障進(jìn)行處理。同時(shí)，觸摸屏可以通過(guò)設(shè)置的急停，監(jiān)視界面，用來(lái)觀察風(fēng)機(jī)的振 動(dòng)情況，并在緊急情況下，急停按鈕動(dòng)作后，啟動(dòng)故障處理程序。
權(quán)利要求一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)控裝置，其特征在于，包括有設(shè)置在低速軸承(7)上的加速度傳感器(1)、設(shè)置在齒輪箱(8)上的加速度傳感器(2)和加速度傳感器(3)、設(shè)置在發(fā)電機(jī)(10)的前軸承(9)上的速度傳感器(4)和設(shè)置在發(fā)電機(jī)(10)的后軸承(11)上的速度傳感器(5)以及設(shè)置在機(jī)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(hào)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(luò)擴(kuò)展模塊(15)與交換機(jī)(20)電連接，交換機(jī)(20)與主控系統(tǒng)(19)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(yīng)的部件采用3-M4X12 三角法蘭的方式安裝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(quán)利要求1所述的一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(gè)壓電式振動(dòng)傳感器，一個(gè)用來(lái)測(cè)量縱向的振動(dòng)，一個(gè) 用來(lái)測(cè)量橫向的振動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(dòng)操作界面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信息融合技術(shù)風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(jī)界面。
專利摘要一種基于信息融合技術(shù)的風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(jī)10的前軸承9上的速度傳感器4和發(fā)電機(jī)10的后軸承11上的速度傳感器5以及機(jī)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(hào)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(luò)擴(kuò)展模塊15與交換機(jī)20電連接，交換機(jī)20與主控系統(tǒng)19相連，對(duì)各振源進(jìn)行信號(hào)采集，將采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，對(duì)故障進(jìn)行處理，通過(guò)觸摸屏監(jiān)視界面觀察風(fēng)機(jī)的振動(dòng)情況，具有測(cè)量準(zhǔn)確、安裝方便、精度高、監(jiān)控方便、控制可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D11/00GK201448194SQ200920033449
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者孟彥京, 常杰, 張文苑, 朱玉國(guó), 楊海艷, 鄭恩讓, 陳景文, 馬匯海 申請(qǐng)人:山東長(zhǎng)星集團(tuán)有限公司;陜西科技大學(xué)