风机结构物健康诊断与预测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种风机结构物健康诊断与预测系统，包括风机处理单元、风场监测单元和风场管理单元，风机处理单元包括差阻式传感器、振弦式传感器、CPU控制器、差阻式采集装置和振弦式采集装置。通过在风机塔筒和基础的重点部位布置传感器，即采集塔筒挠度、钢板法兰应力和基础钢筋应力等数据，并通过采集装置将采集的数据传输至风场监测单元服务器，然后再将数据上传到风场管理单元服务器，能对风机塔筒和基础的健康状况进行诊断，并根据数据模型预测塔筒应力、位置等的变化趋势，对基础不均匀沉降和塔筒法兰部位螺栓强度能实时监控进行风机结构健康状况综合评判与关键指标研究，及时发现隐患，采取措施，避免重大损失。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电结构物安全监测
，尤其是一种风机结构物健康诊断与预测系统。
技术介绍
国内风电场监测技术随着风电规模的迅猛发展，得到国家、行业的广泛关注，已成为风电行业的一项重要研究、开发的技术。2012年，国家能源局开始筹划建立全国风电监测体系，当时计划将风电企业的信息上传情况与风电项目核准挂钩。但是直到目前，该技术还没有现行可依据的规范标准，对风机安全的监测设施严重缺失，风机安全监测健康诊断与预报方面的研究基本还是空白，多数风机监测系统仅侧重于机组监测。风力发电安全破坏引起的风电安全事故越来越多，迫切需要对风力发电机组的运行状态及健康状况进行实时监控与有效评估。近年来风力发电结构物破坏引起的风电不安全事故比较频繁，如发电机轴承故障、齿轮箱轴系和齿轮损坏、风叶断裂、法兰破坏、塔筒折断、基础钢筋锚固破坏、机组倾覆等。与水力发电建筑物的安全监控技术相比，国内外在风机结构物安全监测健康诊断与预报方面的研究较少，风电工程安全监测项目也较少，没有全面的结构物监测数据，同时机组设备质量和风电场运行管理水平也参差不齐，即便是政府部门，也很难了解一线的真实情况，发生事故时往往“后知后觉”，不能及时发现隐患，从而延误了时机，造成不必要的损失。尤其是风力较强月份，需要及时了解风机的安全运行状况，这种矛盾显得尤为突出。1.5MW单机容量的风机，轮毂高度均在65m以上，轻微的地基不均匀沉降，将使风机产生较大的水平偏差，在机舱、叶片风力等荷载作用下，产生较大偏心弯矩，从而使原先在水平方向未能保持平整度的风机更加倾斜，法兰破坏和塔筒折断现象时有发生，给风电机组的运行带来了较大的安全隐患。目前多数是布置测量标点方式进行人工观测，采集数据少，测量误差大，无法实时的评判风机结构的安全运行状况。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本技术提供一种实时监控风机运行状况的风机结构物健康诊断与预测系统。实现本技术目的的技术方案是：风机结构物健康诊断与预测系统，包括风机处理单元、风场监测单元和风场管理单元，风机处理单元和风场监测单元通过第二通讯网络设备相连接，风场监测单元和风场管理单元通过第三通讯网络设备相连接，风机处理单元包括差阻式传感器、振弦式传感器、CPU控制器、差阻式采集装置和振弦式采集装置，差阻式传感器和差阻式采集装置通过第一通讯网络设备相连接，振弦式传感器和振弦式采集装置通过第一通讯网络设备相连接，CPU控制器分别与所述的差阻式采集装置和振弦式采集装置相连接。作为本技术的优化方案，风场监测单元和风场管理单元均包含服务器。作为本技术的优化方案，差阻式传感器包含钢板计、钢筋计、倾斜仪中的一种或几种组合。作为本技术的优化方案，振弦式传感器包含差阻式钢板计、差阻式钢筋计、差阻式倾斜仪中的一种或几种组合。作为本技术的优化方案，振弦式传感器包含差阻式钢板计、差阻式钢筋计、差阻式倾斜仪中的一种或几种组合。作为本技术的优化方案，差阻式采集装置包括差阻式测量模块、通道切换模块和防雷模块，差阻式传感器和防雷模块相连接，防雷模块和通道切换模块相连接，通道切换模块和CPU控制器相连接。作为本技术的优化方案，振弦式采集装置包括振弦式测量模块、通道切换模块和防雷模块，振弦式传感器和防雷模块相连接，防雷模块和通道切换模块相连接，通道切换模块和CPU控制器相连接。本技术具有积极的效果：通过提供风机结构物健康诊断与预测系统，在风机塔筒和基础的重点部位布置传感器，即采集塔筒挠度、钢板法兰应力和基础钢筋应力等数据，并通过采集装置将采集的数据传输至风场监测单元服务器，然后再将数据上传到风场管理单元服务器，能对风机塔筒和基础的健康状况进行诊断，并根据数据模型预测塔筒应力、位置等的变化趋势，对基础不均匀沉降和塔筒法兰部位螺栓强度能实时监控进行风机结构健康状况综合评判与关键指标研究，及时发现隐患，采取措施，避免重大损失。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明：其中：图1为本专利技术的结构框图。其中：100、风机处理单元，200、风场监测单元，300、风场管理单元，400、第二通讯网络设备，500、第三通讯网络设备，110、差阻式传感器，120、振弦式传感器，130、CPU控制器，11、差阻式采集装置，12、振弦式采集装置，111、差阻式测量模块，112、通道切换模块，113、防雷模块，121、振弦式测量模块，122、通道切换模块，123、防雷模块。具体实施方式如图1所示，本技术公开一种风机结构健康诊断与预测系统，包括风机处理单元100、风场监测单元200和风场管理单元300，风机处理单元100和风场监测单元200通过第二通讯网络设备400相连接，风场监测单元200和风场管理单元300通过第三通讯网络设备500相连接，其中，风机处理单元100包括差阻式传感器110、振弦式传感器120、CPU控制器130、差阻式采集装置11和振弦式采集装置12，差阻式传感器110和差阻式采集装置11通过第一通讯网络设备140相连接，振弦式传感器120和振弦式采集装置12通过第一通讯网络设备140相连接，CPU控制器130分别与差阻式采集装置11和振弦式采集装置12相连接。其中，差阻式传感器110包含钢板计、钢筋计、倾斜仪中的一种或几种组合。振弦式传感器120包含差阻式钢板计、差阻式钢筋计、差阻式倾斜仪中的一种或几种组合，差阻式采集装置11包括差阻式测量模块111、通道切换模块112和防雷模块113，差阻式测量模块111和防雷模块113相连接，防雷模块113和通道切换模块112相连接，通道切换模块112和CPU控制器130相连接。振弦式采集装置12包括振弦式测量模块121、通道切换模块122和防雷模块123，振弦式测量模块121和防雷模块123相连接，防雷模块123和通道切换模块122相连接，通道切换模块122和CPU控制器130相连接。使用时，为了判断风机的不均匀沉降，在风机的表面安装倾斜仪进行不均匀沉降监测，倾斜仪采集的数据传输给差阻式采集装置11中的防雷模块113，数据经防雷模块113传输给通道切换模块112，通过CPU控制器130对通道切换模块112进行通道切换控制，把数据经AD模数转换器等测量模块最后传输给CPU控制器130进行处理，处理后的数据经第二通讯网络设备400传输给风场监测单元200的服务器进行存储和处理，最后，数据经第三通讯网络设备5本文档来自技高网...

【技术保护点】
风机结构物健康诊断与预测系统，其特征在于：包括风机处理单元(100)、风场监测单元(200)和风场管理单元(300)，所述的风机处理单元(100)和风场监测单元(200)通过第二通讯网络设备(400)相连接，所述的风场监测单元(200)和风场管理单元(300)通过第三通讯网络设备(500)相连接，所述的风机处理单元(100)包括差阻式传感器(110)、振弦式传感器(120)、CPU控制器(130)、差阻式采集装置(11)和振弦式采集装置(12)，所述的差阻式传感器(110)和差阻式采集装置(11)通过第一通讯网络设备(140)相连接，所述的振弦式传感器(120)和振弦式采集装置(12)通过第一通讯网络设备(140)相连接，所述的CPU控制器(130)分别与所述的差阻式采集装置(11)和振弦式采集装置(12)相连接。

【技术特征摘要】
1.风机结构物健康诊断与预测系统，其特征在于：包括风机处理单元(100)、风场监测
单元(200)和风场管理单元(300)，所述的风机处理单元(100)和风场监测单元(200)通
过第二通讯网络设备(400)相连接，所述的风场监测单元(200)和风场管理单元(300)通
过第三通讯网络设备(500)相连接，所述的风机处理单元(100)包括差阻式传感器(110)、
振弦式传感器(120)、CPU控制器(130)、差阻式采集装置(11)和振弦式采集装置(12)，
所述的差阻式传感器(110)和差阻式采集装置(11)通过第一通讯网络设备(140)相连接，
所述的振弦式传感器(120)和振弦式采集装置(12)通过第一通讯网络设备(140)相连接，
所述的CPU控制器(130)分别与所述的差阻式采集装置(11)和振弦式采集装置(12)相
连接。
2.根据权利要求1所述的风机结构物健康诊断与预测系统，其特征在于：所述的风场监
测单元(200)和风场管理单元(300)均包含服务器。
3.根据权利要求1或2所述的风机结构物健康诊断与预测系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维，秦淑芳，徐晓乐，孙勇，谈敬，林径，
申请(专利权)人：南京河海南自水电自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32