[发明专利]风力发电机状态监测系统及方法

权利要求书

1.风力发电机状态监测系统，为上下位两级计算机监测结构，下位机为数字信号处理系统DSP，固定于风力发电机顶部的机舱内，上位机为PC计算机，位于风力发电机地面监控室内，下位机DSP与上位机PC计算机利用通信接口实现数字信号的通信；其特征在于，还包括固定在风力发电机机械传动系统上的传感器，传感器的输出端与信号调理单元的输入端连接，信号调理单元的输出端再与信号采集单元的输入端连接，信号采集单元输出端与数字信号处理系统DSP的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机状态监测系统，其特征在于，传感器包括：转速传感器、加速度传感器、速度传感器。

3.根据权利要求2所述的风力发电机状态监测系统，其特征在于，风力发电机的机舱上安装有速度传感器；发动机输入轴上安装有转速传感器；主轴承座、发动机轴承座及增速箱上分别安装有加速度传感器。

4.风力发电机状态监测系统的监测方法，其特征在于，传感器采集的风力发电机振动信号经过信号调理单元的变换、滤波、放大，由信号采集单元完成模拟量到数字量的转换，再送入数字信号处理系统DSP分析处理。数字信号处理系统DSP对各个振动信号进行时域有量纲特征参数、无量纲特征参数的提取以及通过AR模型在频域进行频谱的快速估计，从而获得风力发电机振动状态的信息，然后数字信号处理系统DSP将这些特征参数通过通信接口传送到PC计算机，PC计算机实时显示风力发电机的状态，显示振动特征参数变化趋势图，存储异常状态下的各种特征参数，供查看分析。

5.根据权利要求4所述的风力发电机状态监测系统的监测方法，其特征在于，所述数字信号处理系统DSP处理信号的流程如下：

①.DSP对各个传感器采样，将模拟信号转换为数字量，采样按固定频率和数据量进行，边采样边将数字量保存在DSP内存中；

②.由转速传感器的采样值计算出风力发电机转速；由各个振动传感器的采样数据分别计算出振动信号的时域统计特征值，时域统计特征包括：平均值、有效值、方差、概率密度函数、相关分析、峭度、波形系数、裕度指标，将以上计算结果保存到DSP内存；

③.利用AR模型快速计算出各个振动传感器信号的功率谱，并保存功率谱信息到DSP内存中；

④.DSP请求与上位机PC通信，将风力发电机转速值、各个振动传感器信号的时域统计特征和功率谱信息传送到上位机PC计算机；DSP完成一次大循环工作；

DSP处理信号的流程按上述步骤①至步骤④依次循环进行。

6.根据权利要求4或5所述的风力发电机状态监测系统的监测方法，其特征在于，PC计算机监测程序为：显示风力发电机状态监测界面菜单，响应数字信号处理系统DSP的传送信号请求，接收DSP传送的每一帧信号，以曲线或棒图方式显示时域、频域特征参数，根据各个振动传感器的振动特征参数，对照风力发电机振动判定标准，判断风力发电机的状态，若振动值属于正常则以绿色显示当前振动值；当出现异常振动且超标不大时以黄色闪烁显示报警状态并存储报警值和报警时间；当出现异常振动且超标较大时，表明需停机检修排除故障，计算机以红色闪烁方式显示振动特征值并以声音提示，存储异常值和发生时间。