專利名稱：一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，屬于風(fēng)電機(jī)組安全監(jiān)測技術(shù)和信號處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重，作為一種干凈的、可再生的能源，利用風(fēng)能發(fā)電的方式是一種環(huán)保、發(fā)展前景很好的發(fā)電方式。如今，風(fēng)力發(fā)電在發(fā)電行業(yè)有著舉足輕重的作用。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由漿葉、輪轂、槳距調(diào)節(jié)、制動器、低速軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制器、風(fēng)速計、風(fēng)向標(biāo)、高速軸、偏航驅(qū)動器、偏航電機(jī)、塔架等構(gòu)成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般在偏遠(yuǎn)、環(huán)境惡劣的地方修建，由于風(fēng)力發(fā)電還有待發(fā)展，運(yùn)行故障頻發(fā)，而特定的環(huán)境導(dǎo)致其維修工作很困難，維修費(fèi)用很高，因此需要大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電安全檢測技術(shù)來減少成本，減少運(yùn)行風(fēng)險，提高運(yùn)行效率。傳感器是一種能滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求的檢測裝置，它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。如今，風(fēng)電檢測技術(shù)中，對風(fēng)電機(jī)組的振動狀態(tài)進(jìn)行檢測的方法中，通常在風(fēng)電機(jī)組的某些部件上設(shè)置振動傳感器，傳感器獲得的振動數(shù)據(jù)與正常運(yùn)行下的振動數(shù)據(jù)相比較來判斷各部件的運(yùn)行狀態(tài)。采集到的振動信號需要通過數(shù)據(jù)信號處理來得到我們所需要的信號。數(shù)據(jù)信號處理已經(jīng)在通信、聲音、圖像、自動控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)有以下幾種:振動監(jiān)測、溫度監(jiān)測、音頻監(jiān)測、電氣監(jiān)測以及視頻監(jiān)測等，且都有相關(guān)專利。振動監(jiān)測是狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中最為常見的，現(xiàn)已有不少振動監(jiān)測方法的專利，如:《一種風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)檢測系統(tǒng)》《一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程實(shí)時狀態(tài)監(jiān)測方法》；音頻監(jiān)測方法相關(guān)專利，如《一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)測與故障診斷的系統(tǒng)與方法》；溫度監(jiān)測方法相關(guān)專利，如《一種超級電容監(jiān)控系統(tǒng)》；視頻監(jiān)測方法相關(guān)專利，如《一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測裝置》。振動監(jiān)測方法最為常見且最成熟，基本都是通過各種技術(shù)的頻譜分析，不夠直觀，而視頻監(jiān)測方法則成本較高，且一般要重新安裝視頻設(shè)置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于現(xiàn)有成熟的振動監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)上，將振動信息直觀化、可視化。為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其包括安裝在風(fēng)電機(jī)組上的振動檢測傳感器、信號調(diào)理傳送模塊、信號處理模塊和監(jiān)測顯示模塊，所述振動檢測傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組要監(jiān)測部件上，采集所要監(jiān)測部件的振動信號，檢測風(fēng)電機(jī)組振動情況，振動檢測傳感器實(shí)時采集到的風(fēng)電機(jī)組的振動信號通過信號調(diào)理傳送模塊傳送給信號處理模塊，振動信號經(jīng)過信號處理后得到風(fēng)電機(jī)組的頻譜，通過監(jiān)測顯示模塊顯示詳細(xì)信息。
所述監(jiān)測顯示模塊包括:振動頻譜圖模塊，將處理后得到的所有頻率信號都通過振動頻譜圖顯示；即對所有頻段的振動進(jìn)行情況頻譜分析處理，處理后得到的所有頻率信號都通過振動頻譜顯示?？蛇x擇查看對應(yīng)安裝于風(fēng)電機(jī)組各個部件上的不同振動檢測傳感器檢測到的振動頻譜分析結(jié)果。圖像動畫模塊，將24赫茲以下的頻率振動的部件狀態(tài)通過圖像動畫顯示；對應(yīng)振動檢測傳感器安裝位置和風(fēng)電機(jī)組的三維動畫圖，對信號頻率在24Hz以內(nèi)振動情況，通過動畫視頻實(shí)時復(fù)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組及其相應(yīng)部件的振動動畫?？蛇x擇查看對應(yīng)安裝有振動檢測傳感器的風(fēng)電機(jī)組部件的放大觀看其振動動畫視頻。聲音輸出模塊，將20赫茲到20000赫茲頻率內(nèi)的振動信號通過信號處理得到音頻信號，處理得到音頻信號的聲音通過聲音輸出模塊發(fā)出。對應(yīng)安裝在風(fēng)電機(jī)組上的振動檢測傳感器，對信號頻率在在20Hz到20000Hz范圍內(nèi)的振動情況，將振動信號進(jìn)行音頻輸出復(fù)現(xiàn)處理，使得監(jiān)測人員可實(shí)時聽到風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的聲音?？蛇x擇查看對應(yīng)安裝有振動檢測傳感器的風(fēng)電機(jī)組部件的監(jiān)聽其振動音頻。所述振動檢測傳感器為非麥克風(fēng)或攝像機(jī)的振動檢測傳感器，如加速度傳感器或檢測低頻的位移傳感器。所述監(jiān)測顯示模塊通過風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)場監(jiān)控中心顯示或通過通信方法將監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)測中心或者移動設(shè)備上進(jìn)行顯示。這樣工作人員可以通過現(xiàn)場監(jiān)控中心模塊或任意設(shè)定辦公地點(diǎn)或移動設(shè)備上了解機(jī)組實(shí)時信息。發(fā)明的主要特征是:(I)利用現(xiàn)有的振動檢測的振動信號監(jiān)測風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)，得到頻譜、視頻及音頻三方面的信息，給專家或值班人員全方位的信息獲取；(2)無需安裝全向麥克風(fēng)或攝像頭，簡單易行；(3)所監(jiān)測到的振動頻率信號均繪制頻譜圖，工作人員可以對風(fēng)電機(jī)組的振動頻率有全面的了解；(4)振動頻率在24赫茲以下時，工作人員可以在監(jiān)控中心通過圖像監(jiān)控模塊看到風(fēng)機(jī)內(nèi)部的部件振動情況；(5)聲音在20赫茲 20000赫茲頻率范圍內(nèi)是可以為人們所聽到的，工作人員可以在監(jiān)測中心聽到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部不同部件的聲音。本發(fā)明通過頻譜、視頻、音頻全方位分析并復(fù)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的振動情況,將振動信息直觀化、可視化，給專家或值班人員全方位的信息獲取，為風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)提供一種直觀、高效的監(jiān)測方法。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例示意圖。圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示包括安裝在風(fēng)電機(jī)組上的振動檢測傳感器、信號調(diào)理傳送模塊、信號處理模塊和監(jiān)測顯示模塊，所述振動檢測傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組要監(jiān)測部件上，采集所要監(jiān)測部件的振動信號，檢測風(fēng)電機(jī)組振動情況，振動檢測傳感器實(shí)時采集到的風(fēng)電機(jī)組的振動信號通過信號調(diào)理傳送模塊傳送給信號處理模塊，振動信號經(jīng)過信號處理后得到風(fēng)電機(jī)組的頻譜，通過監(jiān)測顯示模塊顯示詳細(xì)信息；所述監(jiān)測顯示模塊包括:振動頻譜圖模塊，將處理后得到的所有頻率信號都通過振動頻譜圖顯示；圖像動畫模塊，將24赫茲以下的頻率振動的部件狀態(tài)通過圖像動畫顯示；聲音輸出模塊，將20赫茲到20000赫茲頻率內(nèi)的振動信號通過信號處理得到音頻信號，處理得到音頻信號的聲音通過聲音輸出模塊發(fā)出。本發(fā)明系統(tǒng)的主要工作過程:即利用安裝于風(fēng)電機(jī)組上的振動檢測傳感器全方位的檢測風(fēng)電機(jī)組振動情況，將采集到的振動信號傳送信號處理模塊；對所有頻段的振動進(jìn)行頻譜分析處理，對O 24Hz的振動信號對照其在風(fēng)電機(jī)組上的發(fā)生部件進(jìn)行圖像動畫復(fù)現(xiàn)，對20Hz 20000Hz的振動信號對照其在風(fēng)電機(jī)組上的發(fā)生部件進(jìn)行聲音輸出，工作人員可以通過監(jiān)控中心的監(jiān)測顯示模塊了解機(jī)組實(shí)時信息，不但現(xiàn)場監(jiān)控中心具有監(jiān)測顯示模塊，還可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到任意設(shè)定辦公地點(diǎn)或移動設(shè)備上。對于通過互聯(lián)網(wǎng)將處理好的振動信號傳送到遠(yuǎn)程的手持移動設(shè)備上，可結(jié)合圖2進(jìn)一步說明。圖2為本發(fā)明的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控結(jié)構(gòu)示意圖，無論是雙饋風(fēng)機(jī)或者直驅(qū)風(fēng)機(jī)除了可以將風(fēng)電機(jī)組信息發(fā)送給本地的監(jiān)控中心，還可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到任意設(shè)定具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的辦公地點(diǎn)或移動設(shè)備上，如遠(yuǎn)程的有線通信的監(jiān)控端或遠(yuǎn)程的無線的掌上電腦(PDA)，使得遠(yuǎn)方的監(jiān)測人員可隨時隨地獲取風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部的具有視聽及頻譜的振動信息。實(shí)施例1如圖3所示為雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)本地狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括葉片1、主要軸承2、齒輪箱3、加速度傳感器4、位移傳感器5、發(fā)電機(jī)6、振動頻譜圖模塊7、圖像動畫模塊8和聲音輸出模塊9。首先需要在風(fēng)電機(jī)組上安裝傳感器，風(fēng)電機(jī)組滾動軸承和齒輪箱3的狀態(tài)檢測應(yīng)選擇加速度傳感器4。測量的范圍包括主軸旋轉(zhuǎn)頻率，葉片I通過頻率，主軸承頻率等等。這些低速加速度傳感器4通?？梢蕴峁?.2-3000赫茲的頻率范圍。齒輪箱3的中間軸和輸出軸都會有比較高的旋轉(zhuǎn)速度，測量其帶動齒輪箱3和發(fā)電機(jī)組的高旋轉(zhuǎn)速度需要使用通用型加速度傳感器4。通用型加速度傳感器4可以提供0.5-15000赫茲的頻率范圍。風(fēng)電機(jī)組主軸軸向位移的狀態(tài)檢測應(yīng)選擇位移傳感器5。然后信號接收和信號處理模塊對傳輸過來的振動信號進(jìn)行接收和處理，經(jīng)處理后的振動信號按照我們所需的方式輸出，將處理后得到的所有頻率信號都通過振動頻譜圖模塊7顯示，將24赫茲以下的頻率振動的部件狀態(tài)通過圖像動畫模塊8顯示,而20赫茲到20000赫茲的頻率是人耳可以分辨的，此范圍內(nèi)的振動信號通過信號處理得到音頻信號，聲音通過聲音輸出模塊9發(fā)出，因此，工作人員在監(jiān)控中心了解機(jī)組實(shí)時信息。實(shí)施例2如圖4所示為直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)本地狀態(tài)監(jiān)控結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括葉片1、滾動軸承22、軸承33、加速度傳感器44、位移傳感器5、發(fā)電機(jī)6、振動頻譜圖模塊7、圖像動畫模塊8和聲音輸出模塊9。首先需要在風(fēng)電機(jī)組上安裝傳感器，然后信號接收和信號處理模塊對傳輸過來的振動信號進(jìn)行接收和處理，在工作人員辦公處設(shè)立兩臺電腦，即振動頻譜圖模塊1、圖像動畫模塊8，另外設(shè)置音響，即聲音輸出模塊9，經(jīng)處理后的振動信號通過振動頻譜圖模塊7、圖像動畫模塊8分別顯示直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動信號頻譜圖以及風(fēng)電機(jī)組振動狀態(tài)圖像，通過聲音輸出模塊9輸出風(fēng)電機(jī)組的聲音信號。此外，經(jīng)處理后的振動信號通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到手持移動監(jiān)控設(shè)備。實(shí)施例1、2以及圖2中信號接收和信號處理模塊即是將振動檢測傳感器實(shí)時采集到的風(fēng)電機(jī)組的振動信號通過信號調(diào)理傳送模塊傳送給信號處理模塊，振動信號經(jīng)過信號處理后得到風(fēng)電機(jī)組的頻譜。上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在風(fēng)電機(jī)組上的振動檢測傳感器、信號調(diào)理傳送模塊、信號處理模塊和監(jiān)測顯示模塊，所述振動檢測傳感器安裝在風(fēng)電機(jī)組要監(jiān)測部件上，采集所要監(jiān)測部件的振動信號，檢測風(fēng)電機(jī)組振動情況，振動檢測傳感器實(shí)時采集到的風(fēng)電機(jī)組的振動信號通過信號調(diào)理傳送模塊傳送給信號處理模塊，振動信號經(jīng)過信號處理后得到風(fēng)電機(jī)組的頻譜，通過監(jiān)測顯示模塊顯示詳細(xì)信息；所述監(jiān)測顯示模塊包括: 振動頻譜圖模塊，將處理后得到的所有頻率信號都通過振動頻譜圖顯示； 圖像動畫模塊，將24赫茲以下的頻率振動的部件狀態(tài)通過圖像動畫顯示； 聲音輸出模塊，將20赫茲到20000赫茲頻率內(nèi)的振動信號通過信號處理得到音頻信號，處理得到音頻信號的聲音通過聲音輸出模塊發(fā)出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述振動檢測傳感器為非麥克風(fēng)或攝像機(jī)的振動檢測傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述振動檢測傳感器為加速度傳感器或檢測低頻的位移傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)測顯示模塊通過風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)場監(jiān)控中心顯示或通過通信方法將監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)測中心或者移動設(shè)備上進(jìn)行顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有視聽功能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)振動檢測傳感器采集所要監(jiān)測部件的振動信號，檢測風(fēng)電機(jī)組振動情況，振動信號通過信號調(diào)理傳送模塊傳送給信號處理模塊，處理后得到風(fēng)電機(jī)組的頻譜，將處理后得到的所有頻率信號都通過振動頻譜圖模塊的振動頻譜圖顯示；將24赫茲以下的頻率振動的部件狀態(tài)通過圖像動畫模塊的圖像動畫顯示；將20赫茲到20000赫茲頻率內(nèi)的振動信號通過信號處理得到音頻信號，處理得到音頻信號的聲音通過聲音輸出模塊的聲音輸出模塊發(fā)出；本發(fā)明通過頻譜、視頻、音頻全方位分析并復(fù)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的振動情況，給專家或值班人員全方位的信息獲取，為風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)提供一種直觀、高效的監(jiān)測方法。
文檔編號G01N29/14GK103162805SQ20131008244
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者高丙團(tuán), 湯奕 申請人:南京楚通自動化科技有限公司