專利名稱：一種風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風(fēng)電機組技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說涉及風(fēng)電機組的監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景風(fēng)力發(fā)電機組是風(fēng)電場的關(guān)鍵設(shè)備，工作條件惡劣。為了提高大型風(fēng)電機組運行 的安全可靠性和使用壽命，研究開發(fā)風(fēng)電機組的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)是一項十分重要 的工作。目前，國外兆瓦級以上機組普遍采用變速變槳距控制技術(shù)，該項技術(shù)已經(jīng)成熟，正 處于功能完善化、運行穩(wěn)定化、技術(shù)智能化的方向發(fā)展。在風(fēng)電機組建模方面，從1977年開始國外研究人員就采用建模方式分析研究風(fēng) 力發(fā)電機組的機械及動力學(xué)特性。此后，國外研究人員還建立了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組 的完整的動態(tài)模型以及控制系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，主要是為了對其控制方式進行研 究。這些都為解決并網(wǎng)型風(fēng)力機的并網(wǎng)控制和功率調(diào)節(jié)問題奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，還 出現(xiàn)了多組風(fēng)電機組的模型，采用功率模型來考慮風(fēng)電場中風(fēng)力機組的布置、尾流效應(yīng)對 風(fēng)力機輸出功率的影響等。國外有關(guān)機構(gòu)還建立了完整的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模型，對風(fēng)電場 進行控制和研究。目前，國際上在兆瓦級變速恒頻風(fēng)電機組的控制技術(shù)研究方面已經(jīng)對載荷優(yōu)化、 在線監(jiān)測、遠程控制方面有了一定的研究。例如，法國Clipper風(fēng)能技術(shù)公司(Clipper Windpower Technology, INC.)已經(jīng)對風(fēng)輪掃掠面的風(fēng)流變化和塔架的運動進行預(yù)測研究， 所獲得的這些數(shù)據(jù)都將用在控制系統(tǒng)中以調(diào)整風(fēng)機的運行點、調(diào)節(jié)控制器、控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、 減少塔架的振動等。丹麥維斯塔斯(Vestas Wind Systems A/S)已經(jīng)對風(fēng)電系統(tǒng)中的獨立 變槳控制技術(shù)展開了研究。其中，部分研究內(nèi)容已經(jīng)轉(zhuǎn)化為成熟技術(shù)。風(fēng)電機組在線監(jiān)測系統(tǒng)在國外也已有應(yīng)用，但缺乏一個面向整機組所有重要部件 關(guān)鍵參數(shù)的綜合性在線監(jiān)測系統(tǒng)。另外，有些在線監(jiān)測系統(tǒng)還具有信號預(yù)處理能力，與傳 統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)相比有了很大改進。國外風(fēng)電機組故障診斷專家系統(tǒng)發(fā)展很快，近年來也有 將模糊技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入專家系統(tǒng)，構(gòu)成模糊專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)故障診斷專家系 統(tǒng)，這些模型改善了知識獲取的瓶頸問題，但是這些模型也存在不足之處，如冗余的故障信 息處理問題
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)， 它對風(fēng)電機組整個機組所有重要部件關(guān)鍵參數(shù)的綜合性都實行了在線監(jiān)測，并通過事故預(yù) 警程序軟件對檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；通過故障診斷專家程序軟件 對運行情況給出診斷，提高大型風(fēng)電機組的運行安全可靠性和使用壽命，提高風(fēng)電機組運 行質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案[0009]一種風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)，各類傳感器對風(fēng)電機組中的風(fēng)力機、主軸、軸承、齒輪箱、異步發(fā)電機、偏航機構(gòu)、 機艙和塔架進行如下原始信號取樣a)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速傳感器對發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速和葉輪轉(zhuǎn)速進行信號取樣；b)溫度溫度傳感器對發(fā)電機溫度、齒輪箱油溫、高速軸承溫度和機組環(huán)境溫度 進行溫度信號取樣；c)油位油位傳感器對潤滑油位和液壓系統(tǒng)油位進行信號取樣；d)振動振動傳感器對齒輪箱振動、主軸振動、軸承振動進行信號取樣；將上述各類傳感器取得的信號經(jīng)適配電路處理后，再經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號傳輸給現(xiàn)場控制器進行數(shù)據(jù)處理并上傳至上位計算機；計算機分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；計算機對檢測數(shù)據(jù)進行分析得出診斷結(jié)論并在顯示器上文字顯示。所述計算機對檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并以文字、LED或語音形式顯示。所述現(xiàn)場控制器為PLC或單片機。本實用新型的優(yōu)點在于 1、它對風(fēng)電機組整個機組所有重要部件關(guān)鍵參數(shù)都實行了在線監(jiān)測，并通過事故 預(yù)警程序軟件對檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；通過故障診斷專家程序 軟件對運行情況給出診斷，提高我國大型風(fēng)電機組的運行安全可靠性和使用壽命，提高風(fēng) 電機組運行質(zhì)量。降低風(fēng)電機組的維護成本，提高年發(fā)電量，因此其市場和利潤空間很大。2、基于專家系統(tǒng)進行故障診斷與預(yù)警的風(fēng)電機組一體化在線監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng) 可以在不影響風(fēng)電機組運行的狀態(tài)下實時地監(jiān)測其運行狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化等信 息，利用主元分析(PCA)與獨立成分分析(ICA)等方法對風(fēng)電機組的狀況做出分析，以達到 故障預(yù)警的目的。從而提高設(shè)備運行的安全性與可靠性，延長設(shè)備的使用壽命，并降低維修 成本。3、利用模糊理論及粗糙集等方法構(gòu)建風(fēng)電機組故障診斷專家系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)專 家系統(tǒng)知識獲取的瓶頸和推理單調(diào)性等問題，具有更新知識容易，規(guī)則易于理解等優(yōu)點，從 而提高風(fēng)電機組的故障診斷正確率。4、提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)建立風(fēng)電機組設(shè)備事故預(yù)警模型，能根據(jù)在線監(jiān)測數(shù) 據(jù)自動判別機組設(shè)備是否異常，并啟動相關(guān)的故障診斷程序，保證機組的安全運行。5、使用本實用新型可以有效降低結(jié)構(gòu)疲勞載荷，提高發(fā)電量。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本實用新型的其中一種實施方式的原理示意圖；圖3為本實用新型的另一種實施試的原理示意圖。
具體實施方式
實施例，見圖1 3所示，一種風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)，各類傳感 器2對風(fēng)電機組1中的風(fēng)力機、主軸、軸承、齒輪箱、異步發(fā)電機、偏航機構(gòu)、機艙和塔架進行如下原始信號取樣a)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速傳感器對發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速和葉輪轉(zhuǎn)速進行信號取樣；b)溫度溫度傳感器對發(fā)電機溫度、齒輪箱油溫、高速軸承溫度和機組環(huán)境溫度 進行溫度信號取樣；c)油位油位傳感器對潤滑油位和液壓系統(tǒng)油位進行信號取樣；d)振動振動傳感器對齒輪箱振動、主軸振動、軸承振動進行信號取樣；將上述各類傳感器取得的信號經(jīng)適配電路3處理后，再經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊4轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號傳輸給現(xiàn)場控制器5進行數(shù)據(jù)處理并上傳至上位計算機6 ；計算機6分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；計算機6對檢測數(shù)據(jù)進行分析得出診斷結(jié)論并在顯示器7上文字顯示。所述計算機6對檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并以文字、LED或語音形式顯示。所述現(xiàn)場控制器5為PLC或單片機。其中，1、溫度傳感器可采用PT100、AD590、DS18B20等；2、轉(zhuǎn)速傳感器可采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器如Hal-12、HE-Ol等；3、油位傳感器可采用如6PR 008079-2,4G24等4、振動傳感器可采用如霍爾振動傳感器、電流渦流振動傳感器、微型全向振動器 m315161 等；5、用于單片機控制的A/D轉(zhuǎn)換器，可采用ADC0809、TLC1549, TLC0831等；用于 PLC控制的A/D轉(zhuǎn)換器，比如PLC為三菱FX2N，則可采用FX2N_4AD等；6、單片機芯片繁多，常規(guī)如AT89S51、AT89S52等；PLC種類亦是繁多，如三菱FX2N、 西門子、歐姆龍等。圖2所示為控制器采用單片機模式。經(jīng)現(xiàn)場控制器5處理后的檢測數(shù)據(jù)傳輸給上 位計算機6處理。圖3所示為控制器采用可編程控制器(PLC)模式。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)，其特征在于各類傳感器( 對風(fēng)電機組(1)中的風(fēng)力機、主軸、軸承、齒輪箱、異步發(fā)電機、偏航機 構(gòu)、機艙和塔架進行如下原始信號取樣a)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速傳感器對發(fā)電機主軸轉(zhuǎn)速和葉輪轉(zhuǎn)速進行信號取樣；b)溫度溫度傳感器對發(fā)電機溫度、齒輪箱油溫、高速軸承溫度和機組環(huán)境溫度進行 溫度信號取樣；c)油位油位傳感器對潤滑油位和液壓系統(tǒng)油位進行信號取樣；d)振動振動傳感器對齒輪箱振動、主軸振動、軸承振動進行信號取樣；將上述各類傳感器取得的信號經(jīng)適配電路C3)處理后，再經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊(4)轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號傳輸給現(xiàn)場控制器( 進行數(shù)據(jù)處理并上傳至上位計算機(6)； 計算機(6)分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；計算機(6)對檢測數(shù)據(jù)進行分析得出診斷結(jié)論并在顯示器(7)上文字顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)，其特征在于計算 機(6)對檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并以文字、LED或語音形式顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)，其特征在于現(xiàn) 場控制器( 為PLC或單片機。
專利摘要一種風(fēng)電機組集中和遠程監(jiān)控、故障診斷系統(tǒng)，各類傳感器對風(fēng)電機組進行原始信號取樣，將上述各類傳感器取得的信號經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給現(xiàn)場控制器，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后傳送給上位計算機，包括集中和遠程二種方式；計算機檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；計算機對檢測數(shù)據(jù)進行分析得出診斷結(jié)論并在顯示屏上文字顯示。它對風(fēng)電機組整個機組所有重要部件關(guān)鍵參數(shù)的綜合性都實行了在線監(jiān)測，并通過事故預(yù)警程序軟件對檢測數(shù)據(jù)分析判斷后得出結(jié)論并進行事故預(yù)警；通過本實用新型對運行情況給出診斷，提高大型風(fēng)電機組的運行安全可靠性和使用壽命。
文檔編號G05B19/418GK201820121SQ201020207148
公開日2011年5月4日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者王培良, 顏文俊 申請人:湖州師范學(xué)院