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一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置，包括有無線多類傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，所述無線多類傳感器終端包括有集成的聲發(fā)、振動和溫度的多類傳感器模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、以及無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；監(jiān)測時，多個無線多類傳感器終端分布在的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測點(diǎn)上，無線多類傳感器終端實(shí)時檢測監(jiān)測點(diǎn)的溫度、振動和聲發(fā)射數(shù)據(jù)，經(jīng)無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、模塊化和無線傳輸技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測裝置的接線過長、安裝復(fù)雜和維修困難等問題，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足。
【專利說明】一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置
【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【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)測裝置多為有線方式，接線過長而且安裝復(fù)雜，維修困難，不適合長期的風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)場在線監(jiān)測，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)傳輸和無人值守需求，而且傳統(tǒng)監(jiān)測裝置使用的傳感器多為單一類的振動測量，不能完全反映出齒輪箱故障程度，并對早期故障預(yù)報(bào)無能為力。
[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)行開發(fā)研究，以提供一種方案，以解決傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測裝置的接線過長、安裝復(fù)雜和維修困難等問題，克服傳統(tǒng)監(jiān)測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，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)測裝置，以解決傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測裝置的接線過長、安裝復(fù)雜和維修困難等問題，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足。
[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)測裝置，包括有無線多類傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，所述無線多類傳感器終端包括有集成的聲發(fā)、振動和溫度的多類傳感器模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、以及無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；監(jiān)測時，多個無線多類傳感器終端分布在的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測點(diǎn)上，無線多類傳感器終端實(shí)時檢測監(jiān)測點(diǎn)的溫度、振動和聲發(fā)射數(shù)據(jù)，經(jīng)無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，所述多類傳感器模塊包括有聲發(fā)射傳感器、溫度傳感器、以及振動傳感器；所述放大模塊包括對聲發(fā)射傳感器輸出信號放大的第一放大器以及對溫度傳感器輸出信號放大的第二放大器。
[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)終端包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、ARM控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、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，熱電偶的輸出信號端接一運(yùn)算放大器，直流電壓信號經(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)采集和處理模塊對放大后的模擬信號進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)無線數(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控制模塊按照編號區(qū)別各點(diǎn)無線多類傳感器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲模塊，同時將數(shù)據(jù)實(shí)時通過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)測裝置采用數(shù)字化、模塊化和無線傳輸技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測裝置的接線過長、安裝復(fù)雜和維修困難等問題，克服了傳統(tǒng)監(jiān)測裝置使用振動傳感器單一類測量的不足，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。
【專利附圖】

【附圖說明】 [0016]圖1是本發(fā)明的無線多類傳感器網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的單個無線多類傳感器終端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的多類傳感器電路原理圖。
[0019]圖4是本發(fā)明的無線嵌入式路由及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，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。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)測裝置包括有無線多類傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，無線多類傳感器終端包括多類傳感器模塊1，放大模塊2，數(shù)據(jù)采集和處理模塊3和無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊4。所述多類傳感器模塊I包括聲發(fā)射傳感器11、溫度傳感器12和振動傳感器13 ;放大模塊2包括給聲發(fā)射傳感器輸出信號放大的第一放大器21和給溫度傳感器輸出信號放大的第二放大器22,它將傳感器檢測到微弱信號進(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)終端包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊10，ARM控制模塊20，數(shù)據(jù)存儲模塊30和GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)模塊40。
[0022]無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎脴浯匦瓮負(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)過中間需要經(jīng)過V1, V2,…，Vnri多個節(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)測裝置，其特征在于:包括有無線多類傳感器終端、嵌入式路由器及GPRS數(shù)據(jù)收發(fā)終端；其中，所述無線多類傳感器終端包括有集成的聲發(fā)、振動和溫度的多類傳感器模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、以及無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊；監(jiān)測時，多個無線多類傳感器終端分布在的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測點(diǎn)上，無線多類傳感器終端實(shí)時檢測監(jiān)測點(diǎn)的溫度、振動和聲發(fā)射數(shù)據(jù)，經(jīng)無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)測裝置，其特征在于:所述多類傳感器模塊包括有聲發(fā)射傳感器、溫度傳感器、以及振動傳感器；所述放大模塊包括對聲發(fā)射傳感器輸出信號放大的第一放大器以及對溫度傳感器輸出信號放大的第二放大器。
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)終端包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、ARM控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、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，熱電偶的輸出信號端接一運(yùn)算放大器，直流電壓信號經(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)測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊對放大后的模擬信號進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)無線數(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)測裝置，其特征在于:所述無線數(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控制模塊按照編號區(qū)別各點(diǎn)無線多類傳感器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲模塊，同時將數(shù)據(jù)實(shí)時通過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】G01H17/00GK104019917SQ201410205836
【公開日】2014年9月3日 申請日期: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, 王國新 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)