一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，包括数据采集前端、自研数据采集和共享单元及数据后处理软件，数据采集前端与自研数据采集和共享单元连接，自研数据采集和共享单元连接数据后处理软件；整体测试系统集成度高、测试对象全面且可实现数据远程共享和数据批量处理；从多维度对偏航系统各部件的运行情况进行分析，进而为产品优化升级提供数据支持；另外，本测试系统还具备阈值分析和异常数据分析能力，能对偏航系统各部件的工作状态进行实时监测和预警，并对异常数据进行溯源分析，寻找异常运行的原因，有效地提高滑动偏航系统运行的可靠性。系统运行的可靠性。系统运行的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，尤其是涉及一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统。

技术介绍

[0002]为了缓解化石能源利用所产生的环境问题，风能，作为一种已开发的清洁能源，已经较为普遍地应用于多个领域。其中，利用风能发电是目前发展较为迅速的一个领域。风力发电机组(本文简称风电机组)是实现风能发电的重要设备。
[0003]陆上和海上风电平价时代接踵而来，各整机厂商都在研发更大功率、更低成本的机组来满足市场需求，其中滑动偏航系统能够有效降低机组生产成本和维护成本而得到推广，但新系统的推广和使用，需要大量的可靠性数据做支撑。大功率风电机组滑动偏航系统结构部件复杂且数量多，为了解各个部件的运行情况，需要采集各部件运行时的性能参数，包括偏航电机的扭矩、转速及电流，偏航制动器的碟簧预紧力和连接螺栓的拉伸力，因此，需对滑动偏航系统各部件安装多个传感器，进而采集各种工况下滑动偏航系统的运行数据。这些都给数据采集和处理带来了不少困难，比如前端采集设备搭建困难，采集数据量大，远程共享不便，数据分析处理复杂等，本专利技术开发了一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，该测试系统融合了所有的传感器采集前端，并自主开发了数据采集和共享单元，能对滑动偏航系统各部件进行长期在线监测，提高了数据采集的稳定性，实现数据的远程获取和共享，并搭建了数据处理和分析的标准化软件。
[0004]例如，一种在中国专利文献上公开的“一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法”，其公开号为CN110082100A，包括只针对偏航驱动部件进行测试，无法实时反应滑动偏航系统全部部件的工作状态，且无法将采集数据可视化的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中无法实时反应滑动偏航系统全部部件的工作状态，且无法将采集数据可视化等问题，提供一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，该系统集成度高，测试对象全面且可实现数据远程共享和批量处理，有效解决了现有技术中测试目标单一、采集数据可视化困难的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，其特征是，包括数据采集前端、自研数据采集和共享单元及数据后处理软件，所述数据采集前端与所述自研数据采集和共享单元连接，所述自研数据采集和共享单元连接所述数据后处理软件。
[0007]作为优选，所述数据采集前端通过放大器或整流器将采集到的信号转换成4~20mA的直流信号传输至自研数据采集和共享单元。
[0008]作为优选，所述数据采集前端包括扭矩
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转速传感器、拉伸力传感器、碟簧预紧力传感器和电流环，所述扭矩
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转速传感器采集偏航电机的扭矩和转速，所述拉伸力传感器采集偏航电机的螺栓拉伸力，所述碟簧预紧力传感器采集偏航电机制动器上碟簧的预紧力，
所述电流环采集偏航电机的电流信号。
[0009]结合机组参数从多维度对偏航系统的各个部件进行运行状态分析，为产品优化升级和后续的产品迭代提供数据支持，所有传感器的信号接入数据接入模块，然后接入自研数据采集和共享单元，最后利用数据后处理软件对采集数据进行高效精准的批量化处理，整个过程集成度高，数据采集全面，准确度高。
[0010]作为优选，所述自研数据采集和共享单元包括恒源供电模块、数据接入模块、散热模块、数据采集模块及远程共享模块。恒源供电模块提供稳定的24V直流电源，为数据接入模块、散热模块、数据采集模块和远程共享模块供电，同时还能通过数据接入模块为前端采集传感器供电；数据接入模块由数据转换单元和硬件转接端子组成，主要实现各前端采集信号的转换和数据接入功能，该模块具有快速有序接线、抗干扰等能力。散热模块由进气风扇和出气风扇组成，一进一出，提高散热效率，主要为恒源供电模块及数据采集模块散热，防止恒源供电模块和数据采集模块因散热不通畅而发生元器件过热甚至烧坏现象，保障测试系统长时间稳定运行；数据采集模块由可编程逻辑控制器和模拟量输入单元组成，可编程逻辑控制器为工业级控制器，具有可靠性高、稳定性好、采样频率高的优点，该可编程逻辑控制器最高采样率可达100Hz，可有效采集各部件运行中的冲激信号，并能高效准确地采集和储存数据；模拟量输入单元体积小且安装方便，本专利技术中设计了12个模拟量输入单元，后续可依据测试需要增加或减少模拟量输入单元，工业化程度高，能主动与可编程逻辑控制器连接并实现多通道数据采集的功能；远程共享模块由交换机和云服务器组成，交换机实现了风电机组主控系统和滑动偏航测试系统数据采集模块的连接，从而可编程逻辑控制器能够采集所需的风电机组参数，如风速、功率、对风误差，风向等，同时远程共享模块可以将采集到的偏航系统数据和机组参数共享给云服务器，高效精准地实现了数据的远程获取。
[0011]作为优选，所述数据后处理软件基于Matlab编制，能够实现批量数据快速处理，并形成分析结果和报告，具体数据处理过程包括以下步骤：步骤SA1：将采集到的数据进行数据清理、筛选和分割，将批量采集数据重新定义；步骤SA2：针对步骤SA1中的筛选数据进行阈值分析和异常数据分析，通过阈值分析判断偏航过程中的数值是否超出理论值，异常数据分析主要依据滑动偏航系统中扭矩和电流的趋势关系；步骤SA3
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1：若阈值分析判断偏航过程中的数值超出理论值，则发出警告并提取超标数据进行分析，找出超标原因，若数据均在理论值范围内，则出具正常运行报告；步骤SA3
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2：当异常数据分析判断当数据存在异常偏离的情况时，则追溯异常数据，并找出异常数据发生的原因；步骤SA4：结合风速、功率、对风误差、风向等机组参数展开趋势预测分析，通过环境温度、湍流强度、切变函数、均载性对滑动偏航数据进行分析。
[0012]通过阈值分析、异常数据分析、趋势分析和多维度分析等功能，实现数据的快速处理，并形成分析结果和报告，为产品的调整和优化提供数据支持，多维度分析提高数据的准确性，提高滑动偏航系统的运行稳定性。
[0013]作为优选，所述恒源供电模块、数据接入模块、散热模块、数据采集模块和远程共享模块集成安装在采集控制柜中。
[0014]作为优选，所述散热风扇安装在所述数据采集控制柜的左右斜对面。
[0015]散热风扇在数据采集控制柜的左右斜对面安装，方便冷气进入和热气散出，有效对各模块进行降温，自制的数据采集控制柜具有重量轻、易搬运、易安装等优点，其背面钻四个安装孔，方便后续固定和安装。
[0016]因此，本专利技术的有益效果如下所示：整体测试系统集成度高、测试对象全面且可实现数据远程共享和数据批量处理；从多维度对偏航系统各部件的运行情况进行分析，进而为产品优化升级提供数据支持；另外，本测试系统还具备阈值分析和异常数据分析能力，能对偏航系统各部件的工作状态进行实时监测和预警，并对异常数据进行溯源分析，寻找异常运行的原因，有效地提高滑动偏航系统运行的可靠性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术系统结构示意图；图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，其特征是，包括数据采集前端、自研数据采集和共享单元及数据后处理软件，所述数据采集前端与所述自研数据采集和共享单元连接，所述自研数据采集和共享单元连接所述数据后处理软件。2.根据权利要求1所述的一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，其特征是，所述数据采集前端通过放大器或整流器将采集到的信号转换成4~20mA的直流信号传输至自研数据采集和共享单元。3.根据权利要求1所述的一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，其特征是，所述数据采集前端包括扭矩
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转速传感器、拉伸力传感器、碟簧预紧力传感器和电流环，所述扭矩
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转速传感器采集偏航电机的扭矩和转速，所述拉伸力传感器采集偏航电机的螺栓拉伸力，所述碟簧预紧力传感器采集偏航电机制动器上碟簧的预紧力，所述电流环采集偏航电机的电流信号。4.根据权利要求1所述的一种风电机组滑动偏航可靠性测试系统，其特征是，所述自研数据采集和共享单元包括恒源供电模块、数据接入模块、散热模块、数据采集模块和远程共享模块，所述恒源供电模块提供稳定的24V直流电源，为数据接入模块、散热模块、数据采集模块和远程共享模块供电，同时通过数据接入模块为前端采集传感器供电；所述数据接入模块由数据转换单元和硬件转接端子组成，实现前端采集信号的转换和数据接入功能；所述散热模块由进气风扇和出气风扇组成，为恒源供电模块及数据采集模块散热；所述数据采集模块由可编程逻辑控制器和模拟量输入单元组成，实现多通道数据采集的功能；所述远程...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长春，王潇，许斌，陈建鹏，贾季涛，余清清，叶积炜，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：