一种风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113757048A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202110836447.2(22)申请日2021.07.23(71)申请人国能云南新能源有限公司地址650206云南省昆明市官渡区广福路银海樱花语A1地块B幢5层505号(72)发明人韩宏才刘祥雄马太华许家才郑攀(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人鲁力(51)Int.Cl.F03D17/00(2016.01)G01M13/021(2019.01)G01M13/028(2019.01)G06N3/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统(57)摘要本发明涉及一种风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，该系统包括压电式加速度传感器、四通道动态测量模块、图形终端、可编程自动控制器、光纤收发器、光纤环网交换机、光纤环网、数据库服务器和客户终端；系统主要由三大部分组成。本发明可实时监测齿轮箱的运行状态，在故障发生前作出及时的预警和准确的诊断，该系统可扩展性强，诊断快速可靠，为风电机组齿轮箱状态监测与诊断提供了新的思路。CN113757048ACN113757048A权利要求书1/2页1.一种风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，系统包括机舱动态测量模块及其辅助电路、塔底故障诊断PLC及其辅助电路以及集控室后台计算机三部分；其特征在于：机舱动态测量模块及其辅助电路：动态测量模块用于完成齿轮箱振动信号的测量，同时提供故障诊断所需的时域指标值以及频带信息，七个通道的加速度信号在模块中通过内嵌DSP完成模数转换、滤波、FFT以及特征值测量过程，并通过以太网通信将处理后的数据传递给PLC等后续部分；塔底故障诊断PLC及其辅助电路：用于对测量模块输出的齿轮箱各位置振动时频域信息进行汇总缓存，并基于设定的时频域阈值对齿轮箱振动状态进行判断；进一步利用内部小波神经网络初步诊断齿轮箱具体故障类别；并将振动时频域信息及诊断结果通过光纤环网传输给后台；集控室后台计算机用于获取和显示齿轮箱实时振动时频域信息和PLC诊断出的故障状态，或者进一步调用齿轮箱原始振动信号进行离线分析诊断，获取更为精确的故障信息；前端传输过来的数据储存在数据库中以供查询和调用。2.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，其特征在于，所述的机舱动态测量模块及其辅助电路包括：振动信号测量采集模块与传感器：用于完成齿轮箱振动信号的采集，根据齿轮箱振动监测的要求采用五路双线制通用加速度传感器与二路双线制低频加速度传感器，采集到的七路模拟信号直接输入到动态测量模块进行预处理，得到状态监测所需的振动趋势信息以及故障诊断所需的时频域特征信息；测量模块基座：用于定义模块以太网通信所需TCP/IP地址，同时为动态测量模块提供16路可拆卸接线端子；所述测量模块基座通过DIN导轨安装到机舱安装盒内，并通过螺纹连接为动态测量模块提供固定；测量模块开关电源：用于为动态测量模块以及加速度传感器提供稳定的宽电流范围24V直流电；所述的开关电源通过基座可拆卸接线端子上的电源引脚接入测量模块。3.根据权利要求1所述的风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，其特征在于，所述的塔底故障诊断PLC及其辅助电路包括；PLC主控制器:将动态测量模块输出的测量数据进行实时缓存与打包，同时可接收远程监控中心发出的指令对监测系统运行参数进行集中调控；可编程图形终端:通过网口与PLC进行通信，接受PLC监测数据以图谱形式显示，并可通过触摸屏完成对在线测量系统的现场控制与监测；控制器供电模块:可通过接线端子同时为自动控制器与图形终端提供稳定的24V直流电；光纤环网交换机:可利用以太网与自动控制器通信，并将网络信号转换为光纤信号，并通过光缆搭接到光纤环网上，通过光纤环网与后台计算机通信。4.根据权利要求2所述的风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，其特征在于，所述的压电式加速度传感器根据转速不同在齿轮箱输入与输出端分别采用低频与通用传感器，能够更准确的地获取振动信息；同时，传感器信号线输出端屏蔽电缆连接到动态测量模块屏蔽端子上，可有效的隔离外界干扰。5.根据权利要求2所述的风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，其特征在于，2CN113757048A权利要求书2/2页所述的动态测量模块根据输入信号的特征选择动态测量或是静态测量，单个测量模块支持四路24位高精度同步模数转换、自适应滤波、提供故障诊断所需的多个频带等功能，同时还可以基于本地总线与其他动态测量模块或扩展模块通信。6.根据权利要求2所述的风电机组齿轮箱在线监测与智能故障诊断系统，其特