专利名称：变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及振动测试及信号处理技术领域，特别是涉及ー种针对低速变转速变エ况风电机组转子振动信号的数据采集及分析装置。
背景技术：
风电机组是ー个刚柔耦合的多体系统，其动カ源是具有很强随机性和不连续性的自然风能。作用在风电机组上的空气动力、惯性カ和弾性力等交变载荷会使风电机组发生 变形和振动，这会影响风电机组的正常运行，严重时会导致风电机组损坏。目前使用的数据采集及分析装置均为通用型装置，数据采集主要完成数据的记录，并进行抗混叠滤波等常规处理，数据分析集成了各种通用分析方法，而并未考虑风电机组转子振动信号的特殊性。风电机组转子运转在低转速(一般〈20rpm)、动载荷下，且转速不稳定，长期变エ况运行，运行エ况不同于普通旋转机械，因此，常规的数据采集及分析装置难以有效采集和分析风电机组转子振动中的特征信息，这对风电机组转子振动信号的分析及故障诊断带来了困难。由此可见，如何能创设ー种可通过对风电机组转子振动信号及转速信号的同步采集、周期划分及插值复采样，从而直接获得利于分析的波形图谱，为风电机组转子振动信号分析和故障诊断提供依据的新的变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，实属当前的重要研发课题之一。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，使其可通过对风电机组转子振动信号及转速信号的同步采集、周期划分及插值复采样，从而直接获得利于分析的波形图谱，为风电机组转子振动信号分析和故障诊断提供依据，从而克服现有采集及分析装置的不足。为解决上述技术问题，本实用新型一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。作为本实用新型的一种改进，所述的采集単元包括电源�？�、采集�？�、处理�？�、存储�？楹屯ㄑ赌？椋渲械缭茨？槲霾杉瘏g元供电；采集模块同步采集转速信号和振动信号；处理�？槎圆杉降男藕沤新瞬ù�、转速区间计算及整周期划分；存储模块存储处理得到的信号和信息；通讯�？楦涸鸩杉瘏g元与分析芯片之间的通讯连接。采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点I、在采集单元中内置处理�？椋迪至硕哉穸藕藕妥俾龀逍藕诺恼芷谛藕判蛄薪厝。芍悄芘卸ú裳ざ仁欠衤愫笮治鲆螅�2、采集单元可实现对转速脉冲信号和振动信号的智能存储；[0012]3、分析芯片与采集単元独立，分析芯片实现了插值复采样和指定转速时间延拓，简化了采集单元处理�？椴糠值纳杓�。
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进ー步的详细说明。图I是本实用新型变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的结构示意图。图2是本实用新型变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的工作流程示意图。 图3、图4是本实用新型具体实施例中分析芯片对指定转速信号进行频谱分析的示意图。
具体实施方式
请參阅图I所示，本实用新型变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置1，包括振动传感器11、转速传感器12、采集单元13以及分析芯片14。其中，采集单元13包括电源�？�、采集�？�、处理�？椤⒋娲⒛？楹屯ㄑ赌？榈缭茨？楦涸鹫霾杉ピ�13的供电，采集模块负责转速信号和振动信号的同步采集，处理�？楦涸鹦藕诺穆瞬ù�、转速区间计算及整周期划分，存储�？楦涸鸲源硗晷藕偶跋喙匦畔⒌闹悄艽娲ⅲㄑ赌？楦涸鸩杉瘏g元13与分析芯片14之间的通讯。采集单元13以等时间间隔同步采集振动传感器11和转速传感器12的振动信号和等相位转速脉冲信号，自动判断采样长度是否达到后续分析要求，智能存储转速序列和振动序列数据和整周期数、转速变化区间等信息。分析芯片14实现对整周期振动信号的插值复采样及指定转速下的时间延拓。请配合參阅图2所示，本实用新型应用上述装置的变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的工作流程包括以下步骤步骤A，利用转速传感器12和振动传感器11获取转速脉冲信号和振动信号。其中，转速传感器12采集转速脉冲信号，有以下采集方式沿主轴3旋转角度均布多个反光条4 (对于风轮额定转速小于20rpm的风轮，等分点数应至少满足n ^ 30)获得等相位脉冲，利用转速传感器12获取反光条4脉冲信号；利用转速传感器12计数轮毂与机舱连接处螺栓或涨紧套处螺栓获得等相位脉冲；从风电机组的编码器引出等相位脉冲信号；或者其它类似可实现转子等相位脉冲采集的方式。步骤B，采集单元13中的采集�？橐缘仁奔浼涓敉讲杉俾龀逍藕藕驼穸藕牛霞训模裳ざ扔Σ恍∮�8个风轮旋转周期。步骤C，采集单元13中的处理�？槎圆街鐱所得信号进行处理，定位脉冲上升沿或下降沿时刻序列，依此计算转速序列，并按脉冲序列将对应的振动信号划分为振动信号段，并截取成风轮旋转整周期的振动信号序列。较佳的，采集单元13中的存储模块对步骤C所得转速序列及信号序列进行智能存储，并将信号序列数据与整周期数、转速序列区间等信息分开存储。[0025]步骤D，分析芯片14通过采集単元的通讯�？榉梦什杉ピ娲⒌淖傩蛄泻托藕判蛄惺荩愿鞲稣芷谡穸藕判蛄薪胁逯蹈床裳愿床裳玫降恼穸藕沤兄付ㄗ傧碌氖奔溲油兀玫街付ㄗ俚恼芷诹穸藕挪⒔衅灯追治�。较佳的，分析芯片14的分析过程中应保证每个相邻转速脉冲对应的振动信号段具有相同的采样点数；指定转速在计算所得转速序列变化区间内。以下列举具体实施例来说明应用本实用新型装置的处理步骤在风电机组的主轴3上周向均布有反光条4，将振动传感器11和转速传感器12分别安装在风电机组的主轴承2和主轴3处，并将其采集到的信号发送至数据采集単元13，分析过程如下a)在风电机组主轴承座处用磁吸方式安装低频振动加速度传感器，用磁力表架安装转速传感器。
b)设定采集模块采样频率，并按采集单元默认采样长度为8个风轮旋转周期同步采集转速脉冲信号和振动信号。c)采集单元对采集到的转速脉冲序列和振动信号序列进行处理并智能存储，将信号序列数据与整周期数、转速序列区间等信息分开存储。d)分析芯片通过采集单元通讯�？榉梦什杉ピ娲⒌淖傩蛄泻托藕判蛄惺菁跋喙靥卣餍畔ⅲ愿鞲稣芷谡穸藕判蛄蟹直鸾胁逯蹈床裳愿床裳玫降恼穸藕沤兄付ㄗ�15rpm下的时间延拓，得到15rpm的整周期连续振动信号并进行频谱分析如图3、图4所示。本实用新型主要考虑了风电机组转子低转速、变エ况的运行特点，利用数据采集装置以等时间间隔同步采集转子振动信号及转速脉冲串信号，并在数据采集装置内置的处理模块中实现对信号的整周期划分，在分析芯片中实现整周期信号的插值复采样及指定转速下的时间延拓，实现了风电机组转子振动信号的有效分析，为风电机组转子振动信号的采集和分析提供了一种途径。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述掲示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，其特征在于包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。
2.根据权利要求I所述的变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，其特征在于所述的采集单元包括电源模块、采集�？�、处理�？�、存储模块和通讯�？椋渲� 电源�？槲霾杉瘏g元供电； 采集�？橥讲杉傩藕藕驼穸藕牛� 处理模块对采集到的信号进行滤波处理、转速区间计算及整周期划分； 存储�？榇娲⒋淼玫降男藕藕托畔ⅲ� 通讯�？楦涸鸩杉瘏g元与分析芯片之间的通讯连接。
专利摘要本实用新型是有关于一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。本实用新型在采集单元中内置处理�？椋迪至硕哉穸藕藕妥俾龀逍藕诺恼芷谛藕判蛄薪厝。芍悄芘卸ú裳ざ仁欠衤愫笮治鲆螅徊杉ピ墒迪侄宰俾龀逍藕藕驼穸藕诺闹悄艽娲ⅲ环治鲂酒氩杉ピ懒ⅲ治鲂酒迪至瞬逯蹈床裳椭付ㄗ偈奔溲油兀蚧瞬杉ピ砟？椴糠值纳杓�。
文档编号G01H17/00GK202648789SQ20122023123
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者董礼, 苏宝定, 于迟, 程庆阳, 杨怀宇 申请人:国电联合动力技术有限公司
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