專利名稱：變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及振動(dòng)測(cè)試及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種針對(duì)低速變轉(zhuǎn)速變エ況風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)電機(jī)組是ー個(gè)剛?cè)狁詈系亩囿w系統(tǒng)，其動(dòng)カ源是具有很強(qiáng)隨機(jī)性和不連續(xù)性的自然風(fēng)能。作用在風(fēng)電機(jī)組上的空氣動(dòng)力、慣性カ和弾性力等交變載荷會(huì)使風(fēng)電機(jī)組發(fā)生 變形和振動(dòng)，這會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組損壞。目前使用的數(shù)據(jù)采集及分析裝置均為通用型裝置，數(shù)據(jù)采集主要完成數(shù)據(jù)的記錄，并進(jìn)行抗混疊濾波等常規(guī)處理，數(shù)據(jù)分析集成了各種通用分析方法，而并未考慮風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的特殊性。風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)在低轉(zhuǎn)速(一般〈20rpm)、動(dòng)載荷下，且轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，長(zhǎng)期變エ況運(yùn)行，運(yùn)行エ況不同于普通旋轉(zhuǎn)機(jī)械，因此，常規(guī)的數(shù)據(jù)采集及分析裝置難以有效采集和分析風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)中的特征信息，這對(duì)風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的分析及故障診斷帶來了困難。由此可見，如何能創(chuàng)設(shè)ー種可通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)及轉(zhuǎn)速信號(hào)的同步采集、周期劃分及插值復(fù)采樣，從而直接獲得利于分析的波形圖譜，為風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)分析和故障診斷提供依據(jù)的新的變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置，實(shí)屬當(dāng)前的重要研發(fā)課題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置，使其可通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)及轉(zhuǎn)速信號(hào)的同步采集、周期劃分及插值復(fù)采樣，從而直接獲得利于分析的波形圖譜，為風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)分析和故障診斷提供依據(jù)，從而克服現(xiàn)有采集及分析裝置的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置，包括振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、采集上述傳感器數(shù)據(jù)的采集單元以及對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析的分析芯片。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的采集単元包括電源模塊、采集模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊和通訊模塊，其中電源模塊為整個(gè)采集単元供電；采集模塊同步采集轉(zhuǎn)速信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)；處理模塊對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理、轉(zhuǎn)速區(qū)間計(jì)算及整周期劃分；存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)處理得到的信號(hào)和信息；通訊模塊負(fù)責(zé)采集単元與分析芯片之間的通訊連接。采用這樣的設(shè)計(jì)后，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn)I、在采集單元中內(nèi)置處理模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的整周期信號(hào)序列截取，可智能判定采樣長(zhǎng)度是否滿足后續(xù)分析要求；2、采集單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的智能存儲(chǔ)；[0012]3、分析芯片與采集単元獨(dú)立，分析芯片實(shí)現(xiàn)了插值復(fù)采樣和指定轉(zhuǎn)速時(shí)間延拓，簡(jiǎn)化了采集單元處理模塊部分的設(shè)計(jì)。

上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。圖I是本實(shí)用新型變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置的工作流程示意圖。 圖3、圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施例中分析芯片對(duì)指定轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖I所示，本實(shí)用新型變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置1，包括振動(dòng)傳感器11、轉(zhuǎn)速傳感器12、采集單元13以及分析芯片14。其中，采集單元13包括電源模塊、采集模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊和通訊模塊電源模塊負(fù)責(zé)整個(gè)采集單元13的供電，采集模塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)速信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的同步采集，處理模塊負(fù)責(zé)信號(hào)的濾波處理、轉(zhuǎn)速區(qū)間計(jì)算及整周期劃分，存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)對(duì)處理完信號(hào)及相關(guān)信息的智能存儲(chǔ)，通訊模塊負(fù)責(zé)采集単元13與分析芯片14之間的通訊。采集單元13以等時(shí)間間隔同步采集振動(dòng)傳感器11和轉(zhuǎn)速傳感器12的振動(dòng)信號(hào)和等相位轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，自動(dòng)判斷采樣長(zhǎng)度是否達(dá)到后續(xù)分析要求，智能存儲(chǔ)轉(zhuǎn)速序列和振動(dòng)序列數(shù)據(jù)和整周期數(shù)、轉(zhuǎn)速變化區(qū)間等信息。分析芯片14實(shí)現(xiàn)對(duì)整周期振動(dòng)信號(hào)的插值復(fù)采樣及指定轉(zhuǎn)速下的時(shí)間延拓。請(qǐng)配合參閱圖2所示，本實(shí)用新型應(yīng)用上述裝置的變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置的工作流程包括以下步驟步驟A，利用轉(zhuǎn)速傳感器12和振動(dòng)傳感器11獲取轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)。其中，轉(zhuǎn)速傳感器12采集轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，有以下采集方式沿主軸3旋轉(zhuǎn)角度均布多個(gè)反光條4 (對(duì)于風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速小于20rpm的風(fēng)輪，等分點(diǎn)數(shù)應(yīng)至少滿足n ^ 30)獲得等相位脈沖，利用轉(zhuǎn)速傳感器12獲取反光條4脈沖信號(hào)；利用轉(zhuǎn)速傳感器12計(jì)數(shù)輪轂與機(jī)艙連接處螺栓或漲緊套處螺栓獲得等相位脈沖；從風(fēng)電機(jī)組的編碼器引出等相位脈沖信號(hào)；或者其它類似可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子等相位脈沖采集的方式。步驟B，采集單元13中的采集模塊以等時(shí)間間隔同步采集轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)，較佳的，采樣長(zhǎng)度應(yīng)不小于8個(gè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期。步驟C，采集單元13中的處理模塊對(duì)步驟B所得信號(hào)進(jìn)行處理，定位脈沖上升沿或下降沿時(shí)刻序列，依此計(jì)算轉(zhuǎn)速序列，并按脈沖序列將對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)劃分為振動(dòng)信號(hào)段，并截取成風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)整周期的振動(dòng)信號(hào)序列。較佳的，采集單元13中的存儲(chǔ)模塊對(duì)步驟C所得轉(zhuǎn)速序列及信號(hào)序列進(jìn)行智能存儲(chǔ)，并將信號(hào)序列數(shù)據(jù)與整周期數(shù)、轉(zhuǎn)速序列區(qū)間等信息分開存儲(chǔ)。[0025]步驟D，分析芯片14通過采集単元的通訊模塊訪問采集單元存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)速序列和信號(hào)序列數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)整周期振動(dòng)信號(hào)序列進(jìn)行插值復(fù)采樣，對(duì)復(fù)采樣得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行指定轉(zhuǎn)速下的時(shí)間延拓，得到指定轉(zhuǎn)速的整周期連續(xù)振動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行頻譜分析。較佳的，分析芯片14的分析過程中應(yīng)保證每個(gè)相鄰轉(zhuǎn)速脈沖對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)段具有相同的采樣點(diǎn)數(shù)；指定轉(zhuǎn)速在計(jì)算所得轉(zhuǎn)速序列變化區(qū)間內(nèi)。以下列舉具體實(shí)施例來說明應(yīng)用本實(shí)用新型裝置的處理步驟在風(fēng)電機(jī)組的主軸3上周向均布有反光條4，將振動(dòng)傳感器11和轉(zhuǎn)速傳感器12分別安裝在風(fēng)電機(jī)組的主軸承2和主軸3處，并將其采集到的信號(hào)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集単元13，分析過程如下a)在風(fēng)電機(jī)組主軸承座處用磁吸方式安裝低頻振動(dòng)加速度傳感器，用磁力表架安裝轉(zhuǎn)速傳感器。
b)設(shè)定采集模塊采樣頻率，并按采集單元默認(rèn)采樣長(zhǎng)度為8個(gè)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期同步采集轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)。c)采集單元對(duì)采集到的轉(zhuǎn)速脈沖序列和振動(dòng)信號(hào)序列進(jìn)行處理并智能存儲(chǔ)，將信號(hào)序列數(shù)據(jù)與整周期數(shù)、轉(zhuǎn)速序列區(qū)間等信息分開存儲(chǔ)。d)分析芯片通過采集單元通訊模塊訪問采集單元存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)速序列和信號(hào)序列數(shù)據(jù)及相關(guān)特征信息，對(duì)各個(gè)整周期振動(dòng)信號(hào)序列分別進(jìn)行插值復(fù)采樣，對(duì)復(fù)采樣得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行指定轉(zhuǎn)速15rpm下的時(shí)間延拓，得到15rpm的整周期連續(xù)振動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行頻譜分析如圖3、圖4所示。本實(shí)用新型主要考慮了風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速、變エ況的運(yùn)行特點(diǎn)，利用數(shù)據(jù)采集裝置以等時(shí)間間隔同步采集轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)及轉(zhuǎn)速脈沖串信號(hào)，并在數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)置的處理模塊中實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的整周期劃分，在分析芯片中實(shí)現(xiàn)整周期信號(hào)的插值復(fù)采樣及指定轉(zhuǎn)速下的時(shí)間延拓，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的有效分析，為風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集和分析提供了一種途徑。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置，其特征在于包括振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、采集上述傳感器數(shù)據(jù)的采集單元以及對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析的分析芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置，其特征在于所述的采集單元包括電源模塊、采集模塊、處理模塊、存儲(chǔ)模塊和通訊模塊，其中 電源模塊為整個(gè)采集単元供電； 采集模塊同步采集轉(zhuǎn)速信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)； 處理模塊對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理、轉(zhuǎn)速區(qū)間計(jì)算及整周期劃分； 存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)處理得到的信號(hào)和信息； 通訊模塊負(fù)責(zé)采集単元與分析芯片之間的通訊連接。
專利摘要本實(shí)用新型是有關(guān)于一種變轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的采集及分析裝置，包括振動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、采集上述傳感器數(shù)據(jù)的采集單元以及對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析的分析芯片。本實(shí)用新型在采集單元中內(nèi)置處理模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的整周期信號(hào)序列截取，可智能判定采樣長(zhǎng)度是否滿足后續(xù)分析要求；采集單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的智能存儲(chǔ)；分析芯片與采集單元獨(dú)立，分析芯片實(shí)現(xiàn)了插值復(fù)采樣和指定轉(zhuǎn)速時(shí)間延拓，簡(jiǎn)化了采集單元處理模塊部分的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G01H17/00GK202648789SQ20122023123
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者董禮, 蘇寶定, 于遲, 程慶陽, 楊懷宇 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司