[实用新型]一种风电机组传动部件远程监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于监测风力发电机组齿轮箱运行状态的装置，属监测技术领域。

背景技术

近几年，风力发电产业开始进入一个高速增长期，但是随着大规模风电场的投入运行，也出现了很多风电机组运行故障。风电作为一种新技术，要取得长期稳定发展，除了降低制造、安装成本以外，还必须降低运行维护成本。

齿轮箱是风力发电机组中的重要机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副来增速，故齿轮箱也称为增速箱。大型风力发电机组主传动齿轮箱位于风轮和发电机之间，是一种在无规律变向载荷和瞬间强冲击载荷作用下工作的重载齿轮增速传动装置。齿轮箱是风电机组传动轴系中一个最重要而又是最脆弱的部件。其特殊的环境和使用工况条件，对传动装置提出了不同寻常的要求，而大量的不确定因素，如外部动载荷和变化多端的风轮、电网异常载荷的作用、机舱刚性不足引起的强烈振动、只能通过估算和模拟的载荷谱和极限载荷分布等，都会对传动装置的运行产生不良影响。

在国外对风力发电机各主要部件的故障统计中，齿轮箱的故障率也是居高不下，据西班牙纳瓦拉水电能源集团公司最近几年对风电机组主要部件的故障统计：风电机组的故障主要是由齿轮箱、发电机、叶片引起的，其中齿轮箱的故障发生率在逐年增高，故障百分比已超过60％，是机组中故障发生率最高的部件。

同时，风电机组所处的自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，且维修成本极高，所以风电机组齿轮箱的状态监测与故障诊断就显得非常重要。

目前,业界普遍采用普通旋转机械惯用的单测点加速度( 或速度) 传感器测量振动的方法来识别风力发电机的轴承故障。风力发电机虽属旋转机械，但其低速、重载的特点又与普通旋转机械有着明显的差异，振动与冲击已不是其运行故障的主要特征，因而采用单测点加速度、速度传感器来测量和分析轴承故障是非常困难的,效果很不理想，监测结果不能精准反映轴承的运行状况。

部分采用多点测量的监测装置利用DSP或者FPGA等设计，通过ARM处理器来控制，通过以太网来传输监测信息,这种监测装置虽然功能强大，但是制造成本较高，而且由于工作频率较高，其抗干扰能力较差。另外，这种监测装置对多路监测信号进行采集时，每个采集节点都需要与主控单元相连,其接线工作量大，维护困难。

现有的监测装置采用有线方式实现监测信息的远程传输，由于风电机组分布地域较广，且地形复杂，因此监测装置成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种监测效果好、制造成本低、维护方便的风电机组传动部件远程监测装置。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种风电机组传动部件远程监测装置，构成中包括单片机、DTU数据传输模块、六个加速度传感器和六个模数转换芯片，六个加速度传感器分别安装在风电机组齿轮箱的不同监测点上，它们的输出端分别接六个模数转换芯片的模拟信号输入端，六个模数转换芯片依次排列，每两个相邻的模数转换芯片中，前一芯片的DOUT端接后一芯片的DIN端，第六模数转换芯片通过SPI接口与单片机连接，所述DTU数据传输模块通过485总线与单片机连接。

上述风电机组传动部件远程监测装置，在每个加速度传感器与对应的模数转换芯片之间均设置有信号调理电路，所述信号调理电路包括低通滤波器、差分运算放大器、两个电容和六个电阻，所述低通滤波器的输入端接加速度传感器的信号输出端，输出端经第一电阻接差分运算放大器的VIN+端并经第二电阻接模数转换芯片的VINP端，所述差分运算放大器的VOUT-端经第一电容接其VIN+端并经第三电阻接模数转换芯片的VINP端，差分运算放大器的VIN-端经第四电阻接地并经第五电阻接模数转换芯片的VINN端，差分运算放大器的VOUT+端经第二电容接其VIN-端并经第六电阻接模数转换芯片的VINN端。

上述风电机组传动部件远程监测装置，构成中还包括SD卡存储模块，所述SD卡存储模块与单片机的通讯接口连接。

上述风电机组传动部件远程监测装置，所述加速度传感器由ICP传感器和恒流源构成，二者并联连接后构成双线制加速度传感器。

上述风电机组传动部件远程监测装置，所述低通滤波器采用贝塞尔四阶低通滤波器。