一种用于风力发电的风机设备在线监测系统论文和设计-吴彦

全文摘要

本实用新型公开了风机设备监测技术领域的一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，传感器单元电性输出连接采集器单元，采集器单元电性输出连接信号调理单元，信号调理单元电性输出连接CPU控制器，CPU控制器电性输入连接电源单元，CPU控制器分别电性输出连接数据显示单元、Web客户端和电路控制单元，电路控制单元电性输出连接报警单元，CPU控制器分别双向电性连接数据存储单元和数据分析单元，且数据存储单元电性输出连接数据分析单元，本实用新型通过安装在风机设备机舱内部的传感器单元对主要产生振动的部件进行实时监测，分析出轴承或者齿轮的故障，方便附近的管理人员及时赶过来进行查看及维修，实现远程控制和管理。

主设计要求

1.一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，其特征在于：包括传感器单元，传感器单元电性输出连接采集器单元，采集器单元电性输出连接信号调理单元，信号调理单元电性输出连接CPU控制器，CPU控制器电性输入连接电源单元，CPU控制器分别电性输出连接数据显示单元、Web客户端和电路控制单元，电路控制单元电性输出连接报警单元，CPU控制器分别双向电性连接数据存储单元和数据分析单元，且数据存储单元电性输出连接数据分析单元。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，其特征在于：信号调理单元包括A\/D转换单元，A\/D转换单元电性输出连接滤波单元，滤波单元电性输出连接信号放大单元，信号放大单元电性输出连接数据传输单元。

3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，其特征在于：数据分析单元包括数据接收单元，数据接收单元电性输出连接数据对比单元，数据对比单元电性输入连接数据提取单元，数据对比单元电性输出连接数据通讯单元。

4.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，其特征在于：报警单元为声光报警器，且声光报警器由一个蜂鸣器、一个绿色发光二极管和三个红色发光二极管组成，蜂鸣器、绿色发光二极管和红色发光二极管均与电路控制单元电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，其特征在于：数据存储单元包括存储单元和权限管理单元。

6.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，其特征在于：数据显示单元为LED真彩显示器，LED真彩显示器采用电容式触摸屏，且LED真彩显示器的分辨率为1440*900。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及风机设备监测技术领域，具体为一种用于风力发电的风机设备在线监测系统。

背景技术

随着科技的发展，生活水平的逐渐提高，人们也越来越注重环保工作。由于传统的烧煤发电会产生大量的废气，对环境造成严重污染，因此，目前人们常利用风能或太阳能进行发电，符合国家倡导的绿色发展观。

目前风能最大的应用是利用其带风机设备来发电，风机设备是一整套复杂的机械设备，当风机运行异常时，如不及时发现，就会损坏设备，这样严重影响工作效率，为此，我们提出一种用于风力发电的风机设备在线监测系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，包括传感器单元，传感器单元电性输出连接采集器单元，采集器单元电性输出连接信号调理单元，信号调理单元电性输出连接CPU控制器，CPU控制器电性输入连接电源单元，CPU控制器分别电性输出连接数据显示单元、Web客户端和电路控制单元，电路控制单元电性输出连接报警单元，CPU控制器分别双向电性连接数据存储单元和数据分析单元，且数据存储单元电性输出连接数据分析单元。

优选的，信号调理单元包括A\/D转换单元，A\/D转换单元电性输出连接滤波单元，滤波单元电性输出连接信号放大单元，信号放大单元电性输出连接数据传输单元。

优选的，数据分析单元包括数据接收单元，数据接收单元电性输出连接数据对比单元，数据对比单元电性输入连接数据提取单元，数据对比单元电性输出连接数据通讯单元。

优选的，报警单元为声光报警器，且声光报警器由一个蜂鸣器、一个绿色发光二极管和三个红色发光二极管组成，蜂鸣器、绿色发光二极管和红色发光二极管均与电路控制单元电性连接。

优选的，数据存储单元包括存储单元和权限管理单元。

优选的，数据显示单元为LED真彩显示器，LED真彩显示器采用电容式触摸屏，且LED真彩显示器的分辨率为1440*900。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过安装在风机设备机舱内部的传感器单元对主要产生振动的部件进行实时监测，采集器单元可连接10路振动信号，在转速稳定的情况下采集5.12秒的时域数据，通过对这段时间内的时域数据做傅里叶变换和小波变换，分析出轴承或者齿轮的故障；

2、本实用新型通过数据分析单元主要功能是将采集的新数据信息与保存在数据存储单元中往期数据进行比较，得到风机设备工作的趋势图，当发现实时数据异常或经分析预计可能出现故障时，及时将分析结果传输到CPU控制器，CPU控制器发出信号使报警单元发出不同等级的警报提示，方便附近的管理人员及时赶过来进行查看及维修，有效避免风机设备损坏；

3、本实用新型提供Web服务，管理人员可以在办公室等其他场所通过IE浏览器查看风力发电现场设备的运行情况，实现远程控制和管理。

附图说明

图1为本实用新型原理图；

图2为本实用新型信号调理单元原理框图；

图3为本实用新型数据分析单元原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种用于风力发电的风机设备在线监测系统，包括传感器单元1，传感器单元1为振动加速度传感器，振动加速度传感器安装在风机设备机舱内部的主要产生振动的部件上（如：齿轮箱、主轴及变速箱等主要发生机械振动的部件上），传感器单元1电性输出连接采集器单元2，传感器单元1根据捕获的风机设备传动链上的振动信号强弱并将振动信号转化为连续的电压信号传送给采集器单元2，传感器单元1捕获到的振动越强，输出的电压就越大，传感器单元1捕获到的振动越弱，输出的电压就越弱，采集器单元2可连接10路振动信号，采样频率为25.6KHz，采集时长为5.12s，在转速稳定的情况下采集5.12秒的时域数据，通过对这段时间内的时域数据做傅里叶变换和小波变换，分析出轴承或者齿轮的故障,对设备的健康运行做出判断，分析设备的早期故障，延长设备寿命，采集器单元2电性输出连接信号调理单元3，信号调理单元3包括A\/D转换单元12，A\/D转换单元12电性输出连接滤波单元13，滤波单元13电性输出连接信号放大单元14，信号放大单元14电性输出连接数据传输单元15，A\/D转换单元12将传感器单元1采集的信号转化为16位的数字量信号，滤波单元13采用4阶高通低通滤波，信号采用差分信号进入高速AD采样芯片，AD采样芯片采用ads1278实现，便于消除采集信号中的干扰信号，信号放大单元14将滤波处理后的采集信号进行放大处理，信号放大处理后经数据传输单元15传到CPU控制器4进行分析判断，信号调理单元3电性输出连接CPU控制器4，CPU控制器4主频为580MHz，内存256MB,存储空间8G，CPU控制器4电性输入连接电源单元5，电源单元5采用24V直流电源供电，CPU控制器4分别电性输出连接数据显示单元6、Web客户端7和电路控制单元8，电路控制单元8电性输出连接报警单元9，数据显示单元6为LED真彩显示器，LED真彩显示器采用电容式触摸屏，且LED真彩显示器的分辨率为1440*900，方便工作人员查看数据信息，增加其视觉感和触摸感，Web客户端7提供Web服务，管理人员可以在办公室等其他场所通过IE浏览器查看风力发电现场设备的运行情况，实现远程控制和管理，当CPU控制器4分析判断出传感器单元1采集的数据超出规定值时，说明风机设备振动较大，风机设备将要发生或已经发走故障，此时CPU控制器4发出信号使电路控制单元8控制报警单元9发出警报，使附近的管理人员及时赶过来进行查看及维修，有效避免风机设备损坏，延长设备的使用寿命，CPU控制器4分别双向电性连接数据存储单元10和数据分析单元11，且数据存储单元10电性输出连接数据分析单元11，数据存储单元10包括存储单元和权限管理单元，存储单元用于保存采集得到的数据及报警数据，权限管理单元可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，有效提高了数据存储单元10中数据保存的安全性，为系统维护管理提供可靠的安全保障，数据分析单元11主要功能是将采集的新数据信息与保存在数据存储单元10中往期数据进行比较，得到风机设备工作的趋势图，当发现实时数据异常或经分析预计可能出现故障时，及时将分析结果传输到CPU控制器4，CPU控制器4发出信号使报警单元9发出警报提示。

其中，数据分析单元11包括数据接收单元16，数据接收单元16电性输出连接数据对比单元18，数据对比单元18电性输入连接数据提取单元17，数据对比单元18电性输出连接数据通讯单元19，数据对比单元18将数据接收单元16接收的采集新数据与数据提取单元17提取的保存往期数据进行比较，便于分析预计风机设备可能出现故障；

报警单元9为声光报警器，且声光报警器由一个蜂鸣器、一个绿色发光二极管和三个红色发光二极管组成，蜂鸣器、绿色发光二极管和红色发光二极管均与电路控制单元8电性连接，便于根据传感器单元1采集风机设备内的振动信号数据发生不同等级的报警，例如：当检测到振动值超出规定值并小于3%时，电路控制单元8控制一个红色发光二极管工作，蜂鸣器音量较小；当检测到振动值超出规定值在3%~5%时，电路控制单元8控制二个红色发光二极管工作，蜂鸣器音量适中；当检测到振动值超出规定值大于5%时，电路控制单元8控制三个红色发光二极管工作，蜂鸣器音量较大；当检测值在规定范围内时，电路控制单元8控制红色发光二极管和蜂鸣器不工作，绿色发光二极管工作，便于管理人员及时了解风机设备的运行情况。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

设计图

一种用于风力发电的风机设备在线监测系统论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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