一种风电机组状态监控系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111594396 A(43)申请公布日 2020.08.28

(21)申请号 202010519498.8(22)申请日 2020.06.09

(71)申请人 中国华能集团清洁能源技术研究院

有限公司

地址 102209 北京市昌平区北七家镇未来

科技城华能人才创新创业基地实验楼A楼(72)发明人 焦冲　刘鑫　王绍民　郭辰　

张立英　蔡安民　贾蓉　李家川　(74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任

公司 61200

代理人 房鑫(51)Int.Cl.

F03D 17/00(2016.01)F03D 80/00(2016.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

()发明名称

一种风电机组状态监控系统(57)摘要

本发明公开了一种风电机组状态监控系统，包括上位机、DSP处理器、用于采集机组和风场运行图像、齿轮箱接口处图像、机舱内机组运行图像及机组偏航图像的图像采集系统、用于获取齿轮箱工作时的声音信号的拾音器、用于检测机舱内及机舱外温度的温度传感器以及用于检测齿轮箱振动信号的振动传感器，其中，振动传感器的输出端、温度传感器的输出端、拾音器的输出端及图像采集系统的输出端与DSP处理器的输入端相连接，DSP处理器的输出端与上位机相连接，该系统能够实现风电机组运行状态的在线监测。

CN 111594396 ACN 111594396 A

权　利　要　求　书

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1.一种风电机组状态监控系统，其特征在于，包括上位机(10)、DSP处理器(9)、用于采集机组和风场运行图像、齿轮箱接口处图像、机舱内机组运行图像及机组偏航图像的图像采集系统(2)、用于获取齿轮箱工作时的声音信号的拾音器(3)、用于检测机舱内及机舱外温度的温度传感器(4)以及用于检测齿轮箱振动信号的振动传感器(1)，其中，振动传感器(1)的输出端、温度传感器(4)的输出端、拾音器(3)的输出端及图像采集系统(2)的输出端与DSP处理器(9)的输入端相连接，DSP处理器(9)的输出端与上位机(10)相连接。

2.根据权利要求1所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，所述图像采集系统(2)包括四组摄像机，其中，第一组摄像机安装于机舱外侧，第二组摄像机安装于机组齿轮箱侧，第三组摄像机安装于机舱内部的顶部，第四组摄像机安装于塔筒扭缆处。

3.根据权利要求1所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，振动传感器(1)的数目为两个，其中一个振动传感器(1)安装于高速轴上，另一个振动传感器(1)安装于低速轴上。

4.根据权利要求1所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，振动传感器(1)通过第一滤波放大电路(5)与DSP处理器(9)相连接。

5.根据权利要求4所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，图像采集系统(2)通过第二滤波放大电路(6)与DSP处理器(9)相连接。

6.根据权利要求5所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，拾音器(3)通过第三滤波放大电路(7)与DSP处理器(9)相连接。

7.根据权利要求6所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，温度传感器(4)通过第四滤波放大电路(8)与DSP处理器(9)相连接。

8.根据权利要求7所述的风电机组状态监控系统，其特征在于，还包括与DSP处理器(9)相连接的显示器及存储器。

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一种风电机组状态监控系统

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技术领域

[0001]本发明属于风力发电领域，涉及一种风电机组状态监控系统。

背景技术

[0002]双馈风力发电机组与直驱风力发电机组相比较，齿轮箱出现故障的频率较高，当齿轮箱出现故障时，维修更换也比较麻烦，且成本高。如果能在齿轮箱出现故障早期及时采取有效措施，可以大大降低机组的维护成本。目前运行的机组虽然都大多装有振动监测装置，但只是检测出了振动信号，未对信号进行分析和处理，最后导致了机组齿轮箱的损坏。并且由于风电场都位于环境比较恶劣的野外，同时风机之间的距离又比较远，这样出现故障时，机组维护的难度就会更大。基于以上情况，需在传统风机监控系统的基础上设计了一套比较完善的风电机组的智能监控系统。

发明内容

[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种风电机组状态监控系统，该系统能够实现风电机组运行状态的在线监测。[0004]为达到上述目的，本发明所述的风电机组状态监控系统包括上位机、DSP处理器、用于采集机组和风场运行图像、齿轮箱接口处图像、机舱内机组运行图像及机组偏航图像的图像采集系统、用于获取齿轮箱工作时的声音信号的拾音器、用于检测机舱内及机舱外温度的温度传感器以及用于检测齿轮箱振动信号的振动传感器，其中，振动传感器的输出端、温度传感器的输出端、拾音器的输出端及图像采集系统的输出端与DSP处理器的输入端相连接，DSP处理器的输出端与上位机相连接。[0005]所述图像采集系统包括四组摄像机，其中，第一组摄像机安装于机舱外侧，第二组摄像机安装于机组齿轮箱侧，第三组摄像机安装于机舱内部的顶部，第四组摄像机安装于塔筒扭缆处。

[0006]振动传感器的数目为两个，其中一个振动传感器安装于高速轴上，另一个振动传感器安装于低速轴上。

[0007]振动传感器通过第一滤波放大电路与DSP处理器相连接。[0008]图像采集系统通过第二滤波放大电路与DSP处理器相连接。[0009]拾音器通过第三滤波放大电路与DSP处理器相连接。[0010]温度传感器通过第四滤波放大电路与DSP处理器相连接。[0011]还包括与DSP处理器相连接的显示器及存储器。[0012]本发明具有以下有益效果：

[0013]本发明所述的风电机组状态监控系统在具体操作时，DSP处理器通过图像采集系统采集机组和风场的运行图像、齿轮箱的接口处图像、机舱内机组的运行图像及机组偏航图像，通过振动传感器获取齿轮箱的振动信号，通过拾音器获取齿轮箱工作时的声音信号，通过温度传感器获取机舱内及机舱外的温度信号，并判断采集到的信号是否正常，当采集

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到的数据费正常时，则产生报警信号给上位机，以实现风电机组运行状态的在线监测，结构简单，操作方便，实用性极强。附图说明

[0014]图1为本发明的原理图。[0015]其中，1为振动传感器、2为图像采集系统、3为拾音器、4为温度传感器、5为第一滤波放大电路、6为第二滤波放大电路、7为第三滤波放大电路、8为第四滤波放大电路、9为DSP处理器、10为上位机。具体实施方式

[0016]下面结合附图对本发明做进一步详细描述：[0017]参考图1，本发明所述的风电机组状态监控系统包括上位机10、DSP处理器9、用于采集机组和风场运行图像、齿轮箱接口处图像、机舱内机组运行图像及机组偏航图像的图像采集系统2、用于获取齿轮箱工作时的声音信号的拾音器3、用于检测机舱内及机舱外温度的温度传感器4以及用于检测齿轮箱振动信号的振动传感器1，其中，振动传感器1的输出端、温度传感器4的输出端、拾音器3的输出端及图像采集系统2的输出端与DSP处理器9的输入端相连接，DSP处理器9的输出端与上位机10相连接。另外，本发明还包括与DSP处理器9相连接的显示器及存储器。

[0018]所述图像采集系统2包括四组摄像机，其中，第一组摄像机安装于机舱外侧，第二组摄像机安装于机组齿轮箱侧，第三组摄像机安装于机舱内部的顶部，第四组摄像机安装于塔筒扭缆处。

[0019]振动传感器1的数目为两个，其中一个振动传感器1安装于高速轴上，另一个振动传感器1安装于低速轴上。

[0020]振动传感器1通过第一滤波放大电路5与DSP处理器9相连接；图像采集系统2通过第二滤波放大电路6与DSP处理器9相连接；拾音器3通过第三滤波放大电路7与DSP处理器9相连接；温度传感器4通过第四滤波放大电路8与DSP处理器9相连接。[0021]本发明的具体工作过程为：

[0022]DSP处理器9通过图像采集系统2采集机组和风场的运行图像、齿轮箱的接口处图像、机舱内机组的运行图像及机组偏航图像，并以此分别判断机组及风电场运行是否正常，齿轮箱接口处是否漏油，机舱内机组运行是否正常，机组偏航是否扭缆，当机组及风电场运行非正常、齿轮箱接口处出现漏油、机舱内机组运行非正常或机组偏航存在扭缆时，则发出第一报警信号给上位机10，在判断时，一般是通过图像对比的方式实现；[0023]DSP处理器9通过振动传感器1获取齿轮箱的振动信号，并以此判断当前齿轮箱的振动信号是否正常，当当前齿轮箱的振动信号非正常时，则发出第二报警信号给上位机10，判断时一般通过振幅峰值的门限进行判断，即当振动信号的振幅峰值大于其门限时，则为非正常；

[0024]DSP处理器9通过拾音器3获取齿轮箱工作时的声音信号，并判断当前齿轮箱工作时的声音信号是否正常，当当前齿轮箱工作时的声音信号非正常是，则发出第三报警信号给上位机10，判断时一般通过振幅峰值的门限进行判断，即当声音信号的振幅峰值大于其

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门限时，则为非正常；

[0025]DSP处理器9通过温度传感器4获取机舱内及机舱外的温度信号，并以此判断机舱内及机舱外的温度是否超过预设范围，当机舱内的温度不在预设机舱内温度范围内或者机舱外温度不在预设机舱外温度范围内时，则产生第四报警信号给上位机10；[0026]上位机10接收并显示到的第一报警信号、第二报警信号、第三报警信号及第四报警信号，同时DSP处理器9将接收到的信号存储到存储器中，以供上位机10查询。[0027]本发明具有很强的适应性和很好的功能性，能够高效可靠地完成实时数据接收，数据显示、报警，数据储存和数据查询的功能，为机组的运行状态的监测提供了有利地保障，减少维修成本，提高工作效率，实现远程信息共享，达到资源合理利用的目的。[0028]上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

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说　明　书　附　图

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图1

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