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一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，包括有無(wú)線多類(lèi)傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，所述無(wú)線多類(lèi)傳感器終端包括有集成的聲發(fā)、振動(dòng)和溫度的多類(lèi)傳感器模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、以及無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；監(jiān)測(cè)時(shí)，多個(gè)無(wú)線多類(lèi)傳感器終端分布在的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，無(wú)線多類(lèi)傳感器終端實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度、振動(dòng)和聲發(fā)射數(shù)據(jù)，經(jīng)無(wú)線嵌入式路由器傳送給GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端，并遠(yuǎn)程傳送給總站的數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算機(jī)。本發(fā)明采用數(shù)字化、模塊化和無(wú)線傳輸技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測(cè)裝置的接線過(guò)長(zhǎng)、安裝復(fù)雜和維修困難等問(wèn)題，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置使用振動(dòng)傳感器單一類(lèi)測(cè)量的不足。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個(gè)非常重要的也是最昂貴的部件之一，它的主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。由于齒輪箱本身工作環(huán)境惡劣，故容易受到損害和出現(xiàn)故障；而其中的零部件如齒輪、軸、軸承等加工工藝復(fù)雜，裝配精度要求高，又常常在高速度、變載荷下連續(xù)工作，故障率較高，是誘發(fā)機(jī)器故障的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，齒輪箱故障占風(fēng)力發(fā)電機(jī)半數(shù)以上。在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)可以幫助發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的初始故障，遏制重大事故，防止連帶故障的發(fā)生?’狀態(tài)監(jiān)測(cè)還有利于發(fā)現(xiàn)一些極端外部環(huán)境，如結(jié)冰、顫振導(dǎo)致的塔架共振等，從而及早采取措施，避免大故障的發(fā)生，最終極大地降低維護(hù)費(fèi)用，減少停機(jī)時(shí)間。
[0003]但傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置多為有線方式，接線過(guò)長(zhǎng)而且安裝復(fù)雜，維修困難，不適合長(zhǎng)期的風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱均在幾十米高處，不適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)人值守需求，而且傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置使用的傳感器多為單一類(lèi)的振動(dòng)測(cè)量，不能完全反映出齒輪箱故障程度，并對(duì)早期故障預(yù)報(bào)無(wú)能為力。
[0004]故，為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，以提供一種方案，以解決傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測(cè)裝置的接線過(guò)長(zhǎng)、安裝復(fù)雜和維修困難等問(wèn)題，克服傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置使用振動(dòng)傳感器單一類(lèi)測(cè)量的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，以解決傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測(cè)裝置的接線過(guò)長(zhǎng)、安裝復(fù)雜和維修困難等問(wèn)題，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置使用振動(dòng)傳感器單一類(lèi)測(cè)量的不足。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，包括有無(wú)線多類(lèi)傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，所述無(wú)線多類(lèi)傳感器終端包括有集成的聲發(fā)、振動(dòng)和溫度的多類(lèi)傳感器模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、以及無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；監(jiān)測(cè)時(shí)，多個(gè)無(wú)線多類(lèi)傳感器終端分布在的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，無(wú)線多類(lèi)傳感器終端實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度、振動(dòng)和聲發(fā)射數(shù)據(jù)，經(jīng)無(wú)線嵌入式路由器傳送給GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端，并遠(yuǎn)程傳送給總站的數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算機(jī)。
[0008]進(jìn)一步地，所述多類(lèi)傳感器模塊包括有聲發(fā)射傳感器、溫度傳感器、以及振動(dòng)傳感器；所述放大模塊包括對(duì)聲發(fā)射傳感器輸出信號(hào)放大的第一放大器以及對(duì)溫度傳感器輸出信號(hào)放大的第二放大器。
[0009] 進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊包括高速AD數(shù)據(jù)模塊和ARM控制模塊。[0010]進(jìn)一步地，所述嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、ARM控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。
[0011]進(jìn)一步地，所述聲發(fā)射傳感器采用微尺寸瓦楞結(jié)構(gòu)的PVDF聲發(fā)射傳感器。
[0012]進(jìn)一步地，所述溫度傳感器采用B型熱電偶，熱電偶的輸出信號(hào)端接一運(yùn)算放大器，直流電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后輸出給數(shù)據(jù)采集和處理模塊。
[0013]進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊對(duì)放大后的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將處理后將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
[0014]進(jìn)一步地，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將各點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)接收到并給ARM控制模塊，ARM控制模塊按照編號(hào)區(qū)別各點(diǎn)無(wú)線多類(lèi)傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，同時(shí)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊遠(yuǎn)程傳送給總站的數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算機(jī)。
[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置采用數(shù)字化、模塊化和無(wú)線傳輸技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測(cè)裝置的接線過(guò)長(zhǎng)、安裝復(fù)雜和維修困難等問(wèn)題，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置使用振動(dòng)傳感器單一類(lèi)測(cè)量的不足，具有功能齊全、監(jiān)控準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、還利用網(wǎng)絡(luò)，便于擴(kuò)展，移植性好。本發(fā)明可以應(yīng)用到環(huán)境復(fù)雜的風(fēng)力發(fā)電和其他工業(yè)領(lǐng)域中。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】 [0016]圖1是本發(fā)明的無(wú)線多類(lèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的單個(gè)無(wú)線多類(lèi)傳感器終端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的多類(lèi)傳感器電路原理圖。
[0019]圖4是本發(fā)明的無(wú)線嵌入式路由及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置包括有無(wú)線多類(lèi)傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，無(wú)線多類(lèi)傳感器終端包括多類(lèi)傳感器模塊1，放大模塊2，數(shù)據(jù)采集和處理模塊3和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊4。所述多類(lèi)傳感器模塊I包括聲發(fā)射傳感器11、溫度傳感器12和振動(dòng)傳感器13 ;放大模塊2包括給聲發(fā)射傳感器輸出信號(hào)放大的第一放大器21和給溫度傳感器輸出信號(hào)放大的第二放大器22,它將傳感器檢測(cè)到微弱信號(hào)進(jìn)行放大；數(shù)據(jù)采集和處理模塊3包括高速AD數(shù)據(jù)模塊31和ARM控制模塊32，嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10，ARM控制模塊20，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊30和GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊40。
[0022]無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎脴?shù)簇形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出基于果蠅優(yōu)化算法最小能耗的單徑路由協(xié)議的算法。本發(fā)明創(chuàng)作的原理如下:網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)Ui期望將單位比特的數(shù)據(jù)傳送到目的節(jié)點(diǎn)S，中間需要經(jīng)過(guò)中間需要經(jīng)過(guò)V1, V2,…，Vnri多個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā),形成路徑path = (Ui =V0, V1,…，Vnri, S = Vffl)那么數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)Ui傳送到目的節(jié)點(diǎn)S所需要消耗的能量為
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括有無(wú)線多類(lèi)傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，所述無(wú)線多類(lèi)傳感器終端包括有集成的聲發(fā)、振動(dòng)和溫度的多類(lèi)傳感器模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、以及無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；監(jiān)測(cè)時(shí)，多個(gè)無(wú)線多類(lèi)傳感器終端分布在的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，無(wú)線多類(lèi)傳感器終端實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度、振動(dòng)和聲發(fā)射數(shù)據(jù)，經(jīng)無(wú)線嵌入式路由器傳送給GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端，并遠(yuǎn)程傳送給總站的數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述多類(lèi)傳感器模塊包括有聲發(fā)射傳感器、溫度傳感器、以及振動(dòng)傳感器；所述放大模塊包括對(duì)聲發(fā)射傳感器輸出信號(hào)放大的第一放大器以及對(duì)溫度傳感器輸出信號(hào)放大的第二放大器。
3.如權(quán)利要求2所述風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊包括高速AD數(shù)據(jù)模塊和ARM控制模塊。
4.如權(quán)利要求3所述風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端包括無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、ARM控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。
5.如權(quán)利要求4所述風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述聲發(fā)射傳感器采用微尺寸瓦楞結(jié)構(gòu)的PVDF聲發(fā)射傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述溫度傳感器采用B型熱電偶，熱電偶的輸出信號(hào)端接一運(yùn)算放大器，直流電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大后輸出給數(shù)據(jù)采集和處理模塊。
7.如權(quán)利要求6所述風(fēng) 電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊對(duì)放大后的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將處理后將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
8.如權(quán)利要求7所述風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將各點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)接收到并給ARM控制模塊，ARM控制模塊按照編號(hào)區(qū)別各點(diǎn)無(wú)線多類(lèi)傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，同時(shí)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊遠(yuǎn)程傳送給總站的數(shù)據(jù)分析處理計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK104019917SQ201410205836
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】韓龍, 李成偉, 彭鵬, 李曉莉, 鄭爽, 劉凱威, 王晶, 王國(guó)新 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)