一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，本实用新型专利技术包括风力发电机齿轮箱、3个信号采集卡、模数转换器、存储器、电源模块、控制器Ⅰ、WIFI发射与接收装置Ⅰ、WIFI发射与接收装置Ⅱ、PC机、控制器Ⅱ，将风力发电机齿轮箱运行下的振动信号作为实验所用数据，通过3个信号采集卡采集振动信号，并将振动信号利用模数转换器进行模数转换，将转换到的数字量传输到控制器Ⅱ中，再将信号储存到存储器中，同时经控制器I传送到WIFI发射与接收装置Ⅰ中，经网络等最终传输到PC机中，在PC机中将数据处理，实现对风力发电机齿轮箱的诊断与分析，本实用新型专利技术通过对风力发电机齿轮箱不同方位的振动信号进行实时监测，使监测到的信息更加全面有效。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置
本技术涉及一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，属于风力发电机故障诊断

技术介绍
风力发电机组长期运行在露天环境中，容易遭受风沙、雨雪等恶劣自然因素的影响，各部件虽然做了防腐蚀、防冲击等处理，但是还是不可避免的会出现疲劳强度的减弱，使用性能的退化，最终导致故障的发生。轴承是一种在风力发电机组中广泛使用的机械部件，轴承故障在风力发电机组的机械故障中占有相当高的比例，例如在风力发电机齿轮箱的机械故障中，有80%左右的故障是由于轴承的故障引起的。而如果齿轮箱、发电机、低速轴等结构的轴承发生故障，就会带来维修难度大、时间长、成本高等问题，其中齿轮箱的维护时间就需要3-4个月，严重影响风电机组场区的发电量与机组的使用率。因此，对风力发电机轴承的实时监测就显得尤为重要，对风力发电机轴承的健康状态预测的研究可以为风电场区机组的维护检修提供技术支持，从而提高了风电机组的可靠性与使用率，保证了风电机组场区的发电量。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，用于解决风力发电机齿轮箱监测与诊断时人工判断成本大、误判可能性大、维护成本高的问题。本技术技术方案是：一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，包括风力发电机齿轮箱、3个信号采集卡、模数转换器、存储器、电源模块、控制器Ⅰ、WIFI发射与接收装置Ⅰ、WIFI发射与接收装置Ⅱ、PC机、控制器Ⅱ；所述3个信号采集卡分别安装在风力发电机齿轮箱上，所述3个信号采集卡的输出端分别与模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与控制器Ⅱ的输入端连接，所述控制器Ⅱ的输出端与控制器Ⅰ的输入端连接，所述控制器Ⅱ还分别与存储器、电源模块连接，所述控制器Ⅰ的输出端与WIFI发射与接收装置Ⅰ的输入端连接，所述WIFI发射与接收装置Ⅰ连接至网络，所述WIFI发射与接收装置Ⅱ与网络连接，且所述WIFI发射与接收装置Ⅱ的输出端与PC机的输入端连接。所述3个信号采集卡分别固定安装在风力发电机齿轮箱的径向、轴向、垂直三个方向上，以完成对风力发电机齿轮箱径向、轴向、垂直三个方向的振动信号的采集与诊断。所述模数转换器型号为TLC5510，是一种八位的高速模数转换器，其结构为半闪速结构，采用CMOS工艺，最小采样率为20Msps，可以使系统采集到的数据保持高精度，同时可以简化数据采集模块的硬件电路设计。这样的结构保证了能在高速模数转换的同时，保持设备的低功耗。所述存储器为SDRAM。所述控制器Ⅰ为WIFI控制器CC3200，采用了TCP/IP协议，芯片体积小、成本低、传输稳定，且可以降低控制复杂度，故可以用在复杂环境的工业生产中。控制芯片具有SPI接口与MUC通信，以此来实现WIFI通信。所述控制器Ⅱ为STM32F103ZE，能够保证装置的高速运行与低功耗，完成系统所需的数据接收、数据打包，以及对WIFI的控制器的控制运行。所述电源模块为蓄电池组。所述3个信号采集卡均为ADXL001，能够有效的抑制EMI/RFI干扰，具有高线性度，低噪音与低功耗等特性，非常适合监测冲击信号，具有宽带宽的优点，故能够采集到低高频的信息，可以有效的检测到故障信号，利用采集到的信号可以有效的进行早期的故障诊断，所以适合应用在本装置的信号提取中。本技术的工作原理是：在工业现场风力发电机齿轮箱运行状态下的振动信号作为实验所用数据，通过3个信号采集卡采集到振动信号，然后将振动信号利用模数转换器进行模数转换，将转换到的数字量通过SPI接口传输到控制器Ⅱ中，再将信号储存到存储器中，同时经过控制器I传送到WIFI发射与接收装置Ⅰ中，经网络等最终传输到PC机中，在PC机中将数据进行CEEMD方法分解，最终实现对风力发电机齿轮箱的诊断与分析。若风力发电机齿轮箱被检测到故障状态，PC机中的系统产生报警，提醒工业现场的工作人员及时对设备进行维护与检修，保证了工业生产的安全进行，也有效的减少了齿轮箱的更换频率，增加生产时间。本技术的有益效果是：本系统通过对风力发电机齿轮箱的不同方位的振动信号进行实时监测，使监测到的信息更加全面有效，能够及时的发现齿轮箱的故障，提醒现场工作人员对设备进行检修，对工厂的安全与经济效益具有重要的意义。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术实施例1中数据处理结果图；图中各标号：1-风力发电机齿轮箱，2-信号采集卡，3-模数转换器，4-存储器，5-电源模块，6-控制器Ⅰ，7-WIFI发射与接收装置Ⅰ，8-WIFI发射与接收装置Ⅱ，9-PC机，10-控制器Ⅱ。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本技术作进一步说明。实施例1：如图1所示，本风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，包括风力发电机齿轮箱1、3个信号采集卡2、模数转换器3、存储器4、电源模块5、控制器Ⅰ6、WIFI发射与接收装置Ⅰ7、WIFI发射与接收装置Ⅱ8、PC机9、控制器Ⅱ10；所述3个信号采集卡2分别安装在风力发电机齿轮箱1上，所述3个信号采集卡2的输出端分别与模数转换器3的输入端连接，所述模数转换器3的输出端与控制器Ⅱ10的输入端连接，所述控制器Ⅱ10的输出端与控制器Ⅰ6的输入端连接，所述控制器Ⅱ10还分别与存储器4、电源模块5连接，所述控制器Ⅰ6的输出端与WIFI发射与接收装置Ⅰ7的输入端连接，所述WIFI发射与接收装置Ⅰ7连接至网络，所述WIFI发射与接收装置Ⅱ8与网络连接，且所述WIFI发射与接收装置Ⅱ8的输出端与PC机9的输入端连接。所述3个信号采集卡2分别固定安装在风力发电机齿轮箱1的径向、轴向、垂直三个方向上。所述模数转换器3型号为TLC5510。所述存储器4为SDRAM。所述控制器Ⅰ6为WIFI控制器CC3200。所述控制器Ⅱ10为STM32F103ZE。所述电源模块5为蓄电池组。所述3个信号采集卡型号均为ADXL001。本实施例的工作过程如下：在工业现场风力发电机齿轮箱运行状态下的振动信号作为实验所用数据，通过3个信号采集卡2采集到振动信号，然后将振动信号利用模数转换器3进行模数转换，将模拟量转变为数字量，将转换到的数字量通过SPI接口传输到控制器Ⅱ10即STM32F103ZE中，STM32F103ZE将数据打包处理后，再将信号储存到存储器4即SDRAM中，同时经过控制器I6传送到WIFI发射与接收装置Ⅰ7中，经网络等最终传输到PC机9中，在PC机9中将数据进行CEEMD方法分解，最终实现对风力发电机齿轮箱的诊断与分析。若风力发电机齿轮箱被检测到故障状态，PC机9中的系统产生报警，提醒工业现场的工作人员及时对设备进行维护与检修，保证了工业生产的安全进行，也有效的减少了齿轮箱的更换频率，增加生产时间。本技术在PC机9中的处理过程如下：利用VisualStudio2012进行上位机设计，其主要窗口包括了数据的显示部分与数据分析部分。数据显示部分显示数据采集模块采集到的信息，进行图像显示与十进制数字显示；数据分析部分使用了CEEMD方式进行数据分析，上位机与MATLAB混合编程，可以利用MATLAB进行信号的CEEMD方式分析，如图2所示。采集到的数据经过分解可以得到若干IMF分量，显示在分析界面中。当分析出的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，其特征在于，包括风力发电机齿轮箱（1）、3个信号采集卡（2）、模数转换器（3）、存储器（4）、电源模块（5）、控制器Ⅰ（6）、WIFI发射与接收装置Ⅰ（7）、WIFI发射与接收装置Ⅱ（8）、PC机（9）、控制器Ⅱ（10）；所述3个信号采集卡（2）分别安装在风力发电机齿轮箱（1）上，所述3个信号采集卡（2）的输出端分别与模数转换器（3）的输入端连接，所述模数转换器（3）的输出端与控制器Ⅱ（10）的输入端连接，所述控制器Ⅱ（10）的输出端与控制器Ⅰ（6）的输入端连接，所述控制器Ⅱ（10）还分别与存储器（4）、电源模块（5）连接，所述控制器Ⅰ（6）的输出端与WIFI发射与接收装置Ⅰ（7）的输入端连接，所述WIFI发射与接收装置Ⅰ（7）连接至网络，所述WIFI发射与接收装置Ⅱ（8）与网络连接，且所述WIFI发射与接收装置Ⅱ（8）的输出端与PC机（9）的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机齿轮箱远程监测与诊断装置，其特征在于，包括风力发电机齿轮箱（1）、3个信号采集卡（2）、模数转换器（3）、存储器（4）、电源模块（5）、控制器Ⅰ（6）、WIFI发射与接收装置Ⅰ（7）、WIFI发射与接收装置Ⅱ（8）、PC机（9）、控制器Ⅱ（10）；所述3个信号采集卡（2）分别安装在风力发电机齿轮箱（1）上，所述3个信号采集卡（2）的输出端分别与模数转换器（3）的输入端连接，所述模数转换器（3）的输出端与控制器Ⅱ（10）的输入端连接，所述控制器Ⅱ（10）的输出端与控制器Ⅰ（6）的输入端连接，所述控制器Ⅱ（10）还分别与存储器（4）、电源模块（5）连接，所述控制器Ⅰ（6）的输出端与WIFI发射与接收装置Ⅰ（7）的输入端连接，所述WIFI发射与接收装置Ⅰ（7）连接至网络，所述WIFI发射与接收装置Ⅱ（8）与网络连接，且所述WIFI发射与接收装置Ⅱ（8）的输出端与PC机（9）的输入端连接。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：范玉刚，张朝林，吴建德，王晓东，黄国勇，邹金慧，冯早，叶波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53