風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究

1、Automation &Instrumentation 2012(1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究文章編號(hào) :1001-9944(2012 01-0006-05呂躍剛 , 關(guān)曉慧 , 劉俊承(華北電力大學(xué) 控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 , 北京 102206摘要 :針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行要求 , 提出一種先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng) , 該系統(tǒng) 以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱等設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)等實(shí)際測(cè)量信號(hào)作為信號(hào)源 , 利用自主研發(fā)的 嵌入式微處理器對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)分析 , 并可通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在 線監(jiān)測(cè) ; 同時(shí)嵌入了視頻 、 音頻實(shí)時(shí)監(jiān)控 , 可以實(shí)現(xiàn)工作人員對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的全面

2、、 實(shí)時(shí) 遠(yuǎn)程監(jiān)控 。 該系統(tǒng)已在某風(fēng)電場(chǎng)投入使用 , 其有效性和準(zhǔn)確性得到了驗(yàn)證 。 關(guān)鍵詞 :風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 ; 狀態(tài)監(jiān)測(cè) ; 故障診斷 ; 嵌入式微處理器 ; 振動(dòng) 中圖分類號(hào) :TH165+.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :AResearch on Condition Monitoring System of Wind TurbineLV Yue -gang , GUAN Xiao -hui , LIU Jun -cheng(School of Control and Computer Engineering , North China Electric Power University , Beiji

3、ng 102206, China Abstract :Operation conditions of wind turbine generator system request an advanced condition monitoring system that can predict the faults and help operators to make decisions. It uses vibration signals from gearboxes in wind farms as the signal source , conducts signal analysis to

4、 sampled data with self-developed embedded microprocessor , and mon -itors the operating parameters on line through remote computers ; with the video-audio monitoring system , the operators can get the comprehensive , real-time remote monitoring of the operating status of the wind turbine. Now the s

5、ystem has been put into use , and the validity and the accuracy have been proved.Key words :wind turbine generator system ; condition monitoring ; fault diagnosis ; embedded microprocessor ; vibration收稿日期 :2011-06-30; 修訂日期 :2011-09-05作者簡(jiǎn)介 :呂躍剛 (1958-, 男 , 教授 , 研究方向?yàn)橹悄軝z測(cè)與控制 ; 關(guān)曉慧 (1989-, 女 , 在讀碩士研究生

6、, 研究方向?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù) 。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障機(jī)理十分復(fù)雜 , 影響因素 眾多 , 它是決定機(jī)組能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素 。 建立一套完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷 系統(tǒng) , 對(duì)于正確評(píng)價(jià)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài) , 預(yù)防和減少機(jī)組 故障的發(fā)生 , 實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修都有重要的意義 。目前風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)人員主要通過機(jī)組主控系 統(tǒng)和定期巡視檢查方式來了解機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài) 。 但 是目前風(fēng)電場(chǎng)所使用的典型監(jiān)控系統(tǒng)尚不能很好地 解決以下問題 :1 現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)一般較分散 , 要了解各臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài) , 現(xiàn)有的系統(tǒng)不能完全滿足設(shè)備遠(yuǎn) 程監(jiān)控要求 。2 由于風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)不同 ,

7、往往需要對(duì)不同設(shè)備的運(yùn)行情況作具體分析 , 并做出具有針對(duì)性 的分析處理 。3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組屬于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)電設(shè)備 ,現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)缺乏對(duì)機(jī)組振動(dòng)等狀態(tài)的監(jiān)測(cè)手段 。4 風(fēng)電場(chǎng)的多臺(tái)機(jī)組布置距離較遠(yuǎn) , 機(jī)組在數(shù)6自動(dòng)化與儀表2012(1 十米高度 , 地理環(huán)境及氣候條件比較惡劣 , 需要工作 人員進(jìn)行日常的巡檢維護(hù) , 增加了維護(hù)人員的勞動(dòng) 強(qiáng)度 。反映風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組狀態(tài)的信息量大 , 處理運(yùn)算程 度復(fù)雜 , 將所有機(jī)組狀態(tài)信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳集中處 理十分困難 , 因此 , 設(shè)計(jì)一種能夠就地進(jìn)行實(shí)時(shí)處理 的分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要的研究意義及實(shí)用價(jià) 值 , 所實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將成為行業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)

8、。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開展了針對(duì)大型風(fēng)電機(jī)組狀態(tài) 監(jiān) 測(cè) 系 統(tǒng) 的 研 究 , 并 有 實(shí) 際 應(yīng) 用 的 報(bào) 道 。 例 如Pruftechnik 公 司 的 VIBXPERT FFT 數(shù) 據(jù) 采 集 與 信 號(hào)分析儀 、 通 用 電 氣 公 司 的 Bently Nevada 系 統(tǒng) 、 VIBROWEB XP 診斷型的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 、 SKF公司的 SKF WindCon 系統(tǒng) 、 德國(guó) SCHENCK VIBROGMBH 公司的 VIBRO-IC 系統(tǒng)等 。 國(guó)內(nèi)目前也有有關(guān)單位開始研發(fā)針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 產(chǎn)品 , 應(yīng)用到風(fēng)電機(jī)組上的主要有 :金風(fēng)科技公司的 風(fēng)電機(jī)組在線監(jiān)

9、測(cè)系統(tǒng) ; 北京唐智科技有限公司的JK07460風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷裝置 ; 西北工 業(yè) 大 學(xué) 旋 轉(zhuǎn) 機(jī) 械 與 風(fēng) 能 裝 置 測(cè) 控 研 究 所 的CAMD-6100; 東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所的 DASP系統(tǒng)等 1。上述多種產(chǎn)品中 , 有些產(chǎn)品的分析和診斷功能 較弱 。 而分析功能強(qiáng)的產(chǎn)品通常系統(tǒng)比較復(fù)雜 , 現(xiàn)場(chǎng) 安裝不方便 , 適合實(shí)驗(yàn)室使用 。 目前非常需要一種狀 態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品 , 既適合現(xiàn)場(chǎng)安裝而且功能豐富 , 能夠?qū)?時(shí)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)并具有一定分析能力 , 以便進(jìn)行精 密故障診斷 。 本文所介紹的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故 障分析系統(tǒng)滿足了上述要求 , 并具有視頻 、 語音傳輸

10、 功能 , 在某風(fēng)電場(chǎng)投入了實(shí)際運(yùn)行 。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1方案總體描述本系統(tǒng)主要功能包括 :通過安裝在機(jī)艙內(nèi)外的多路視頻監(jiān)控信號(hào) , 對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行視頻監(jiān)控 , 方便 維護(hù)人員遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài) ; 通過語音監(jiān)控信 息可以發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行過程中的異常響動(dòng) , 及時(shí)采取 措施避免更大的經(jīng)濟(jì)損失 , 并可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)人員的 通話 ; 通過對(duì)齒輪箱 、 軸系等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)監(jiān)測(cè) , 對(duì)機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析 , 對(duì)設(shè)備異 常情況進(jìn)行報(bào)警 , 減少故障發(fā)生率 , 提高風(fēng)機(jī)系統(tǒng)安 全可靠性 ; 通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及遠(yuǎn)程多媒體技術(shù) , 為檢修人員提供與主控單元之間的多媒體交互及遠(yuǎn)程維修 指導(dǎo)功能 。本系統(tǒng)由

11、多臺(tái)安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的視頻攝 像 、 振動(dòng) 、 聲音 、 溫度等信號(hào)采集裝置及監(jiān)控處理裝 置組成 , 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)光纖與機(jī)組監(jiān)控單 元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 , 對(duì)狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)與深入診斷 。 圖 1和圖 2分別為系統(tǒng)方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖和功能 結(jié)構(gòu)圖 。系統(tǒng)采用基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)及數(shù)據(jù)采集 、 數(shù)據(jù)分析 、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 、 數(shù)據(jù)檢索等技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) , 并 具有良好的可擴(kuò)展性 , 使本系統(tǒng)能更好地為風(fēng)電場(chǎng) 提供多種綜合功能服務(wù) 。1.2系統(tǒng)特點(diǎn)*基于自主開發(fā)的嵌入式處理裝置能實(shí)現(xiàn)高速信息采集 、 就地處理分析功能 , 用來實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組進(jìn)行視頻 、 聲音 、 振動(dòng)以及環(huán)境溫度等

12、信息 的狀態(tài)監(jiān)測(cè) 。*具備視頻圖像 , 振動(dòng)及聲音綜合采集處理 , 用來完善遠(yuǎn)程檢修手段 , 提高機(jī)組安全性 。 視頻攝像具振動(dòng)信號(hào)采集 音頻信號(hào)采集 溫度等信號(hào)采集 視頻信號(hào)采集基于 DSP 的嵌入式數(shù)據(jù)采集模塊視頻壓縮模塊供 電 電 源HDZTJC-4P智能數(shù)據(jù)處理器就地信息存儲(chǔ)基于 RAM 的就地嵌入式智能處理裝置 ; 數(shù)據(jù) 處理 、 故障分析與診 斷 ; 網(wǎng)絡(luò)傳輸與控制攝像機(jī)姿態(tài)控制語音交互終端網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備去主監(jiān)控中心光纜去其它機(jī)組光纖網(wǎng)絡(luò)光端機(jī) 智能數(shù)據(jù) 處理器光端機(jī) 智能數(shù)據(jù) 處理器光端機(jī) 智能數(shù)據(jù) 處理器光端機(jī) 智能數(shù)據(jù) 處理器光端機(jī) 智能數(shù)據(jù) 處理器振動(dòng)溫度振動(dòng)溫度振動(dòng)溫度振動(dòng)

13、溫度振動(dòng)溫度7Automation &Instrumentation 2012(1 有照明 、 角度 、 焦距遠(yuǎn)方控制功能 。*具有視頻圖像分析功能 , 具有煙霧報(bào)警 、 非法人員入侵報(bào)警功能 。*具有機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)分析功能 。 對(duì)機(jī)組齒輪箱 、軸系進(jìn)行多路數(shù)據(jù)高速采集 、 實(shí)時(shí)分析 , 對(duì)機(jī)組進(jìn)行 振動(dòng)越線報(bào)警及故障分析 。*該系統(tǒng)具備良好的開放性與可擴(kuò)展性 , 能提供多路模擬 、 開關(guān)量擴(kuò)展接口與信號(hào)數(shù)據(jù)處理通道 , 方便系統(tǒng)的升級(jí)改造 。*系統(tǒng)依靠完善的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及設(shè)備 ,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息傳輸功能 。 先進(jìn)的數(shù)據(jù)流壓縮技術(shù)保 障了信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性 , 數(shù)據(jù)容錯(cuò)功能保障了傳輸 的可

14、靠性 。*系統(tǒng)設(shè)計(jì)有語音交互功能 , 支持現(xiàn)場(chǎng)與主控單元間的直接對(duì)話 。*具有完善的視頻顯示與控制終端 , 振動(dòng) 、 聲音實(shí)時(shí)分析界面 。 通過遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器具有對(duì)上述信 息的顯示 、 分析 、 長(zhǎng)期存儲(chǔ)功能 。*就地裝置具有溫度自動(dòng)調(diào)節(jié) 、 防雷功能 , 保障在當(dāng)?shù)貧夂驐l件下設(shè)備正常運(yùn)行 。1.3系統(tǒng)各模塊功能具體描述 1.3.1機(jī)組多媒體監(jiān)測(cè)模塊風(fēng)電場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是目前 24h 掌握機(jī)組設(shè)備運(yùn)行情況及指揮處理設(shè)備障礙的重要手段 。 根據(jù)機(jī) 組主要監(jiān)視場(chǎng)所及要害部位進(jìn)行視頻監(jiān)控 , 如機(jī)艙 、 齒輪箱 、 扭纜 、 塔底等部位 。 通過視頻編碼服務(wù)器對(duì) 模擬圖像進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)成 IP 數(shù)據(jù)流 ,

15、 同時(shí)與部分控制 信號(hào)編碼 , 通過光纖以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng) , 在監(jiān)控中心進(jìn) 行統(tǒng)一解碼及管理 , 實(shí)現(xiàn)基于無人值守的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān) 控指揮系統(tǒng) 。采用 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻監(jiān)控是近年比較 流行的監(jiān)控方案 , 符合網(wǎng)絡(luò)化 、 IP 化的時(shí)代潮流 , 技 術(shù)含量高 , 其最大的特點(diǎn)是傳輸距離不受限制 , 且能 很方便地與其它系統(tǒng)互連互通 , 錄像與事故調(diào)查都 很方便 , 另外還可以方便地接入其它安全防范設(shè)備 , 如溫度 、 濕度 、 煙感 、 入侵等報(bào)警器 ; 同時(shí)可以連動(dòng)燈 光 、 警號(hào) 、 鎖具等動(dòng)作設(shè)備 , 可以方便地組成一套功 能強(qiáng)大的安全防范系統(tǒng) 。 利用 IP 專用網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ) , 集成各

16、種視頻監(jiān)控 、 報(bào)警 、 模擬設(shè)備資源建立一體化 的風(fēng)電機(jī)組視頻監(jiān)控管理平臺(tái) 2。系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮可靠性 、 先進(jìn)性 、 開放性 、 經(jīng) 濟(jì)性等原則 。 同時(shí)采用嵌入式設(shè)計(jì)理念 , 高性能CPU , 外擴(kuò)豐富外設(shè)接口 , 極大滿足客戶的實(shí)際應(yīng)用需求 。 采用 ARM+DSP芯片對(duì)圖像進(jìn)行處理 , 達(dá)到D1解析度 , 具有極佳的圖像畫質(zhì)和完美的功能特性 。 采用 H.264視頻壓縮技術(shù) , 壓縮比高 , 且處理非 常靈活 。系統(tǒng)軟件工作在嵌入式 Linux 平臺(tái)上 , 嵌入式Linux 是標(biāo)準(zhǔn) Linux 經(jīng)裁減得到的 , 同 Linux 一樣 ,具有穩(wěn)定 、 安全不易受計(jì)算機(jī)病毒攻擊 、 高效

17、率 、 實(shí) 時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn) 。分布式多攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 4所示 。1.3.2機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊傳動(dòng)系統(tǒng)是大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件 , 用來連接風(fēng)輪與發(fā)電機(jī) 。 它是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換和傳遞過 程的主要承載部件 。 根據(jù)有關(guān)資料對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行的大 型風(fēng)電機(jī)組故障統(tǒng)計(jì) , 傳動(dòng)系統(tǒng)故障 , 特別是齒輪箱 故障在風(fēng)電機(jī)組故障中占很大比例 1。 目前國(guó)內(nèi)外 對(duì)于齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷主要采用振動(dòng)監(jiān)測(cè) 技術(shù) 。 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行中 , 由于受到內(nèi)外部交變 載荷的激勵(lì)作用產(chǎn)生振動(dòng) , 當(dāng)零部件發(fā)生故障時(shí) , 激 勵(lì)發(fā)生變化 , 結(jié)構(gòu)振動(dòng)狀態(tài)也將發(fā)生相應(yīng)變化 。 利用 振動(dòng)加速度傳感器測(cè)量齒輪箱體的振動(dòng)信

18、號(hào) , 通過圖 3單個(gè)接入點(diǎn)硬件系統(tǒng)組成Fig.3Hardware system with single access point云臺(tái)控制器RS485接口CPU 視頻壓縮 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器以太網(wǎng)視 頻 編 碼圖 4視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.4Topology of video monitoring system遠(yuǎn)程監(jiān) 控用戶服務(wù)器電視墻磁盤陣列LAN/WANInternet8自動(dòng)化與儀表2012(1 先進(jìn)的信號(hào)分析方法提取振動(dòng)信號(hào)中的故障特征信 息 , 判斷齒輪箱內(nèi)部發(fā)生的故障 , 并對(duì)故障原因 、 部 位 、 程度等進(jìn)行分析識(shí)別 , 形成齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài) 的綜合分析結(jié)果 。 為設(shè)計(jì) 、

19、運(yùn)行和維護(hù)維修提供有 用信息 。圖 6給出了齒輪箱振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 框圖 。1.3.3智能數(shù)據(jù)處理器為了完成數(shù)據(jù)采集 、 分析 、 處理及傳輸 , 本課題自主研發(fā) HDZTJC-4P 智能數(shù)據(jù)處理器設(shè)備 。 其核心 技術(shù)已在多個(gè)項(xiàng)目中成功使用 , 具有很好的穩(wěn)定性 和擴(kuò)展性 。 主要負(fù)責(zé)機(jī)組的振動(dòng) 、 溫度等信號(hào)數(shù)據(jù)采 集 ; 視頻 、 音頻多媒體數(shù)據(jù)采集 ; 數(shù)據(jù)分析 、 壓縮 、 傳 輸 ; 攝像機(jī)控制 ; 語音通話及其他擴(kuò)展接口參數(shù)控制 等 。 該裝置集 RAM-DSP 技術(shù)為一體 , 采用嵌入式設(shè) 計(jì)理念 , 高性能 CPU , 外擴(kuò)豐富外設(shè)接口 , 極大滿足 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

20、與分析系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求 。1 硬件設(shè)計(jì) 。 課題選用的 DSP 為 TI 公 司 的 TMS320F2812。 它是 TI 公司主推的面向工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用的定點(diǎn) DSP 芯片 , 是目前國(guó)際市場(chǎng)上功能強(qiáng) 大的 32位定點(diǎn) DSP 芯片 。 它既具有數(shù)字信號(hào)處理 能力 , 又具有強(qiáng)大的事件管理能力和嵌入式控制功 能 , 特別適用于有大批量數(shù)據(jù)處理的測(cè)控場(chǎng)合 3。 齒 輪箱振動(dòng)信號(hào)經(jīng)傳感器采樣 , 送至信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn) 行濾波隔直處理 。 之后經(jīng) A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號(hào) , 進(jìn)入 DSP 就地處理 。2 軟件算法部分 。 主要包括對(duì)信號(hào)的時(shí)域參數(shù)計(jì)算 , FFT 頻譜分析等 :a. FF

21、T 頻譜分析 4。 譜分析是進(jìn)行故障診斷的依據(jù) , 利用軟件計(jì)算有限長(zhǎng)度序列的離散傅里葉變換 即快速傅里葉變換 , 得到振動(dòng)信號(hào)的頻譜 , 在頻域內(nèi) 研究振動(dòng)特性 。 對(duì)于一個(gè)有限長(zhǎng)度振動(dòng)信號(hào)序列 x (n , 設(shè)其長(zhǎng)度為 N (0 n N -1, 其傅里葉變換為X (k =DFT x (n =N -1n =0x (n W nkN (0 k N -1式中 W N =e -j2/N 。 計(jì)算 X (k 時(shí) , 利用 W nkN 的對(duì)稱性和 周期性 , 采用 FFT 算法 , 可減少計(jì)算次數(shù) 。該 部 分 主 要 調(diào) 用 TI 為 DSP 提 供 的 FFT (1024點(diǎn) 算法庫(kù) 。 聲明 FFT

22、 模塊后 , 直接調(diào)用模塊即可 。 該模塊的輸入數(shù)據(jù)為 16位無符號(hào)整型變量 , 輸出為32位有符號(hào)結(jié)果 。b. 時(shí)域分析 5。 負(fù)責(zé)對(duì)輸入信號(hào)的峰值 、 峰峰值 、均值 、 絕對(duì)均值 、 均方值 、 有效值 、 方差 、 標(biāo)準(zhǔn)差 、 方根 幅值 、 斜度 、 峭度 、 波形指標(biāo) 、 峰值指標(biāo) 、 脈沖指標(biāo) 、 裕 度指標(biāo) 、 峭度指標(biāo)等 16個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算 。1.3.4監(jiān)控中心狀態(tài)分析及故障診斷系統(tǒng)振動(dòng)監(jiān)控部分 。 每臺(tái)機(jī)組采集 2路齒輪箱原始振動(dòng)信號(hào) (如圖 5所示 進(jìn)行信號(hào)處理 、 傳輸和顯示 。 上位機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的圖像顯示軟件為 LabVIEW , 實(shí)時(shí) 顯示原振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形圖 、

23、頻譜圖 、 時(shí)域特征參 數(shù)值趨勢(shì)圖 、 機(jī)艙內(nèi)外溫度值 、 報(bào)警值 。圖 7所示即為本課題設(shè)計(jì)的監(jiān)控界面 。 通過將 這些圖形與正常狀況時(shí)相比較 , 可以得出機(jī)組故障 所在和故障類別 。多媒體監(jiān)控部分 。 所有圖像信號(hào)經(jīng)視頻服務(wù)器 處理后的數(shù)字視頻流匯集到監(jiān)控中心的局域網(wǎng)上 。 如圖 8監(jiān)控界面所示 , 客戶端可實(shí)時(shí)監(jiān)視多路實(shí)時(shí) 圖像信息并實(shí)現(xiàn)一機(jī)同屏同時(shí)監(jiān)視 ; 多個(gè)網(wǎng)絡(luò)客戶圖 5振動(dòng)加速度傳感器安裝位置Fig.5Location of vibration acceleration sensor風(fēng)輪齒 輪 箱主軸發(fā)電機(jī) 圖 6齒輪箱振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Fig.6Vibration monitorin

24、g system for gearbox圖 7狀態(tài)監(jiān)測(cè)界面Fig.7Condition monitoring interface轉(zhuǎn)速 傳感器 振動(dòng)加速 度傳感器信號(hào) 調(diào)理電路CAP 電平 轉(zhuǎn)接電路 TMS320f2812核心板AD 校正電路W5100光端機(jī) 光端機(jī)上位機(jī)底板Automation &Instrumentation 2012(1 端可以同時(shí)監(jiān)控任一前端圖像 ; 可以在任一客戶端 和全屏等多種畫面中切換顯示 ; 在網(wǎng)絡(luò)條件支持下 , 位于不同地點(diǎn)的多個(gè)用戶可同時(shí)在線觀看系統(tǒng)內(nèi)任 意網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)視頻資料 。2結(jié)語該系統(tǒng)利用嵌入式微處理器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行就地處理 , 只需將處理結(jié)果送

25、至上位機(jī)進(jìn)行顯示 , 實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警與遠(yuǎn)程故障診斷 。 同時(shí) 還加入了視頻 、 音頻監(jiān)控功能 , 采用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸方 式 , 極大地提高了信息處理及傳輸效率 。 系統(tǒng)安裝并 使用后 , 大大減少了巡檢次數(shù)和強(qiáng)度 , 同時(shí)設(shè)備巡視 的及時(shí)性大大提高 , 對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)調(diào)度和指揮具有 極大的幫助 。 該系統(tǒng)已在吉林某風(fēng)電場(chǎng)投入使用 , 并 且成功監(jiān)測(cè)出某臺(tái)風(fēng)機(jī)高速軸齒輪存在故障 ; 從整 體監(jiān)測(cè)過程看來 , 安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅必要 , 而且 可行 , 對(duì)機(jī)組直觀監(jiān)控具有重要的實(shí)際意義 。參考文獻(xiàn) :1李虎 . 大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā) D.北京 :華北 電力大學(xué) , 2009.2王先來 . 基于 IP 組播與 MPEG-4的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系 統(tǒng)中的應(yīng)用 J.廣東輸電與變電技術(shù) , 2004(1:28-32.3馬莉 , 任健 , 王澤勇 , 等 . 基于 DSP 的車輪踏面擦傷檢測(cè)系統(tǒng) J.現(xiàn)代電子技術(shù) , 2009(17:149-150.4Texas Instruments. FFT LibraryZ, 2002.5樊永生 . 機(jī)械設(shè)備診斷的現(xiàn)代信號(hào)處理方法 M.北京 :國(guó)防工業(yè) 出版社 , 2009.圖 8多媒體監(jiān)