本实用新型专利技术涉及风力发电机监测技术领域，特别涉及一种用于风电机组塔筒的固有频率监测装置；包括：供电设备(4)、加速度传感器(3)、FFT芯片(5)、通讯设备(2)和MCU微控制器(1)；其中，加速度传感器(3)，用于实时监测风电机组塔筒振动，以得到其加速度波形时域信息；FFT芯片(5)，用于将加速度传感器(3)监测的加速度波形时域信息进行傅里叶变换，以得出风电机组塔筒的固有频率；MCU微控制器(1)，用于采集加速度波形时域信息，并将其发送至FFT芯片(5)；用于实时采集风电机组塔筒的固有频率，并刷新其内存RAM数据；用于将风电机组塔筒的固有频率通过通讯设备(2)发送至后台服务器。本实用新型专利技术结构简单，监测准确，利于广泛生产和应用。利于广泛生产和应用。利于广泛生产和应用。
【技术实现步骤摘要】
一种用于风电机组塔筒的固有频率监测装置
[0001]本技术涉及风力发电机监测
，特别涉及一种用于风电机组塔筒的固有频率监测装置。
技术介绍
[0002]随着风力发电机技术的迅速发展，机组单机容量也越来越大，风电机组塔筒是风力发电系统中的支承装置，与基础相连，承受风力发电系统运行引起的各种载荷，同时将这些载荷传递到基础设备。对于大型风力发电机组，塔筒高度一般都在数十米甚至百余米，其设计水平和工作状态直接影响风力发电机的工大，可以通过加阻方式降低塔架载荷，而无论是被动式加阻，还是主动式加阻，均需要准确的塔筒固有频率，以调整阻尼器参数，达到良好的阻尼效果；固有频率能够反应被测物体的结构稳定状态，通过对塔筒固有频率的自动化状态监测，能够对关键部件进行精准维护。因此塔筒固有频率是塔筒的一项重要技术指标。
[0003]通过监测塔筒固有频率主要有以下意义和目的：
[0004](1)监测塔筒的实际固有频率并纳入塔筒状态基础数据库，为风机出现故障时提供必要的分析诊断基础参数。
[0005](2)获取塔筒的实际固有频率并形成数据样本基准，将新吊装机组的设计固有频率进行比较，验证新吊装机组的安装工艺质量。
[0006](3)通过定期监测塔筒的固有频率数据变化，分析数据趋势，推算出塔筒的刚性变化，通过频率变化数据特征，定位如法兰连接螺栓松动、预紧力不足，塔筒结构裂纹及开焊等问题，在达到影响安全的下限阈值后，提示停机维护，避免由此引起的塔筒严重开裂甚至倾倒等问题的发生。
[0007](4)根据长期监测的固有频率数据特征，指导调整塔筒阻尼参数，达到良好的阻尼设计效果。
[0008]传统的固有频率监测设备，如专利201822103573.3提供的一种大型设备固有频率测量装置，利用动力源组件带动皮带的方式，令动力传输至大型设备，使其振动，并将大型设备固定在振动台上，通过振动信号传感器获取振动台的振动信号来监测大型设备的固有频率。
[0009]但是塔筒结构较大，传统的固有频率监测设备使用动力传输的方式无法使其明显晃动，并且塔筒体积庞大也无法安装到振动台上，因此，传统的固有频率监测设备不适用于监测风电机组塔筒的固有频率；并且传统的固有频率监测设备通过监测振动台的振动信号当做大型设备的振动信号，忽略了振动台和大型设备的相互作用力，导致监测的固有频率不准确。
技术实现思路
[0010]本技术的目的在于，克服传统的固有频率监测设备监测的固有频率准确性低
和无法对体积庞大的风电机组塔筒的固有频率进行监测的缺点，从而提出一种用于风电机组塔筒的固有频率监测装置。
[0011]为解决上述技术问题，本技术的技术方案所提供的用于风电机组塔筒的固有频率监测装置，包括：供电设备4、加速度传感器3、FFT芯片5、通讯设备2和MCU微控制器1；其中，
[0012]所述供电设备4，用于为所述监测装置的用电设备供电；
[0013]所述加速度传感器3、FFT芯片5和通讯设备2均与所述MCU微控制器1连接；其中，
[0014]所述加速度传感器3，用于实时监测风电机组塔筒振动，以得到其加速度波形时域信息；
[0015]所述FFT芯片5，用于将所述加速度传感器3监测的加速度波形时域信息进行傅里叶变换，实时计算加速度波形的频域信息，以得出风电机组塔筒的固有频率；
[0016]所述MCU微控制器1，用于采集所述加速度波形时域信息，并将其发送至FFT芯片5；用于实时采集所述风电机组塔筒的固有频率，并利用所述风电机组塔筒的固有频率刷新其内存RAM数据；所述MCU微控制器1还通过通讯设备2与后台服务器连接，用于将所述风电机组塔筒的固有频率通过通讯设备2发送至后台服务器。
[0017]作为上述装置的一种改进，所述供电设备4包括：外部供电设备、内部备用充电电池和供电管理模块；
[0018]所述供电管理模块用于切换外部供电设备或内部备用充电电池为所述加速度传感器3供电；
[0019]当外部供电设备为所述加速度传感器3供电时，所述外部供电设备，基于供电管理模块的控制，还用于为所述内部备用充电电池充电；
[0020]当所述外部供电设备断电时，所述供电管理模块用于切换所述内部备用充电电池为所述加速度传感器3供电。
[0021]作为上述装置的一种改进，所述MCU微控制器1采用MSP430单片MCU微控制器1。
[0022]作为上述装置的一种改进，所述加速度传感器3采用LIS2HH12加速度传感器，用于同时监测风电机组塔筒X轴、Y轴和Z轴的加速度。
[0023]作为上述装置的一种改进，所述加速度传感器3的加速度低频响应≤0.1Hz。
[0024]作为上述装置的一种改进，所述通讯设备2采用RS485通信协议。
[0025]本技术结构简单，利于广泛生产和应用；不需要人工激励使风电机组塔筒明显振动，就可以同时直接测量风电机组塔筒的xyz三轴向振动加速度数据，而且加速度低频响应≤0.1Hz，测量的加速度数据准确性高；还内置FFT芯片5，进行快速傅里叶变换，实时计算分析当前振动频谱信息，并将该信息以时序数据的方式上送到上位机。本技术提供的监测装置通过实时监测，可自动判断塔筒是否激起自由晃动，并实时跟踪固有频率点变化，以便后台服务器及时预警塔筒未知风险；本技术还采用外部供电设备与内部备用充电电池结合的方式为加速度传感器3供电，使其可以稳定工作。
附图说明
[0026]图1为本技术提供的用于风电机组塔筒的固有频率监测装置的示意图。
[0027]附图标识
[0028]1、微控制器
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2、通讯设备
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3、加速度传感器
[0029]4、供电设备
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5、FFT芯片
具体实施方式
[0030]以下结合实施例进一步说明本技术所提供的技术方案。
[0031]图1示出了本技术实施例1提供的用于风电机组塔筒的固有频率监测装置的工作原理图。本实施例中，采用外部供电设备配合内部备用充电电池供电的方式为加速度传感器3供电，具体的当外部供电设备掉电时，内部备用充电电池同步无缝切换，使得加速度传感器3稳定工作。采用外部供电设备供电时，外部供电设备完成两部分工作，一部分工作是直接给加速度传感器3供电，另外一部分工作给内部备用充电电池充电，确保内部备用充电电池的电量充足。
[0032]MCU微控制器1采用低功耗的MCU微控制器1MSP430MCU微控制器1，整个装置的组织运行由MCU微控制器1全程管理；
[0033]MCU微控制器1通过和高精度的LIS2HH12加速度传感器3实时数据交互，高速采集分析加速度传感器3所采集到的风电机组塔筒X轴、Y轴和Z轴的加速度波形时域信息；
[0034]MCU微控制器1将采集到的加速度波形时域信息发送本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于风电机组塔筒的固有频率监测装置，包括：供电设备(4)，其特征在于，所述监测装置还包括：加速度传感器(3)、FFT芯片(5)、通讯设备(2)和MCU微控制器(1)；其中，所述加速度传感器(3)、FFT芯片(5)和通讯设备(2)均与所述MCU微控制器(1)连接；其中，所述加速度传感器(3)，用于实时监测风电机组塔筒振动，以得到其加速度波形时域信息；所述FFT芯片(5)，用于将所述加速度传感器(3)监测的加速度波形时域信息进行傅里叶变换，实时计算加速度波形的频域信息，以得出风电机组塔筒的固有频率；所述MCU微控制器(1)，用于采集所述加速度波形时域信息，并将其发送至FFT芯片(5)；用于实时采集所述风电机组塔筒的固有频率，并利用所述风电机组塔筒的固有频率刷新其内存RAM数据；所述MCU微控制器(1)还通过通讯设备(2)与后台服务器连接，用于将所述风电机组塔筒的固有频率通过通讯设备(2)发送至后台服务器。2.根据权利要求1所述的用于风电机组塔筒的固有频率监测装置，其特征在于，所述供电设备(4)包括：外...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵世柏，赵小伟，孙岩，刘嵩，唐婉莹，刘世涛，郑伟，曹玮琦，刘冬，李正东，张晓明，郑安明，
申请(专利权)人：国家电投集团数字科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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