CN102141565A

CN102141565A - 一种风力发电机组油品在线监测及故障诊断的方法

Info

Publication number: CN102141565A
Application number: CN2010101047721A
Authority: CN
Inventors: 金鑫; 王东亚; 殷伟
Original assignee: Beijing Tianyuan Science and Creation Wind Power Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Tianyuan Science and Creation Wind Power Technology Co Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-08-03

Abstract

一种风力发电机组油品在线监测及故障诊断的方法，该方法通过传感器、传感器连接件、控制采集器及PC机以风力发电机组油品为对象进行在线监测及故障诊断。控制采集器包括箱体以及内设的电路板，其对风力发电机组油品中的金属颗粒计数和油中水分含量进行在线监测，把传感器连接件接在油路中，传感器分别向各自调理电路传输电信号，再经A/D采集，将二者信号传输至工业主板，工业主板通过采集分析模块对数据进行打包压缩，检测风场内部网络，发送数据至PC机，进行数据解包、处理、分析以及显示金属颗粒数量和油中的水含量是否超过警戒线，初步判断设备中的润滑油的污染程度，通过金属颗粒尺寸等级分布，即可初步判断设备故障，并可做趋势分析。

Description

一种风力发电机组油品在线监测及故障诊断的方法

技术领域：

本发明涉及一种油品监测及故障诊断方法，尤其涉及一种应用于风力发电机组如齿轮箱、发电及等关键设备中的润滑油油品在线监测及故障诊断的方法。

背景技术：

由于国内风力发电行业起步较晚，风力发电机组的制造技术还不成熟，各种检测手段尚不完备，为了提高风机可利用率及发电量，通常需要专业的技术服务人员对风力发电机组进行定期检修、维护或故障处理以保证风力发电机组的可靠运行。其中，设备的失效与润滑油的品质存在很大关系，因此对润滑油的品质进行监测，也是非常必要的。

润滑油检测技术分在线实时监测和离线分析测定两种方法。在线监测已成为机械故障诊断中油液分析的前沿技术，能发现异常及时报警，常用于在线监测的指标有铁磁性颗粒、水分、粘度等。离线方式是技术服务人员需要在风力发电机组处于停机状态下，攀登到一般高度在40米至80米的风力发电机机舱，先取样再分析。由于风电场风力发电机组数量较多，离线方式一般会导致技术服务人员重复性劳动；同时，取走样品后还需要在实验室进行数据分析，结果明显存在滞后性，造成风电机组设备错过最佳维修期，缩短设备寿命，增加风电场业主维护成本，同时，因检修造成的停机也给风电场业主带来了发电量的损失。

风电机组油品在线监测作为风电机组的一种故障检测手段，十分必要，与振动检测相辅相成。油品监测属于事前检测，振动监测属于事后检测。随着风电行业的发展，迫切需要对风力发电机组关键设备中的润滑油油品进行在线监测，以期合理的、科学的维护风机关键设备，延长设备使用寿命，降低维护成本。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明以风力发电机组关键设备中的润滑油为监测对象，提供一种在线式油品监测和故障诊断的方法。该方法通过传感器、传感器连接件、控制采集器及PC机以风力发电机组油品为对象进行在线监测及故障诊断。控制采集器包括箱体以及内设的电路板，电路板是由金属颗粒传感器信号调理板卡、油中水分含量信号调理板卡，A/D采集板卡，总线板卡、电源板卡和工业主板组成。该控制采集器对风力发电机组油品中的金属颗粒计数和油中水分含量进行在线监测，把传感器连接件接在油路中，传感器分别向各自调理电路传输电信号，再经A/D采集，采集后将二者信号传输至工业主板，工业主板通过采集分析模块对数据进行打包压缩，检测风场内部网络，发送数据至PC机，PC机检测到数据后，进行数据解包、处理、分析以及显示，通过观看金属颗粒数量以及油中的水含量是否超过警戒线即可初步判断设备中的润滑油的污染程度。通过查看金属颗粒尺寸等级分布，即可初步判断设备故障，并可做趋势分析。

上述方法中，油中水分含量信号输入，通过独立程控增益，抗混滤波来实现，金属颗粒计数信号输入，通过DC光电隔离来实现信号调理，可调理频率范围1-500KHz，5-30V。

上述方法中，该方法同时可扩展适用到多个具体监测指标。

上述方法中，A/D可以扩展至多路DI/DO，多路模拟通道，最大采样频率为51.2KSPS，扩展可达200KSPS，精确度14位，并行无误码采样。

上述方法中，采集分析模块通过打包、发送、接收、数据运算，数据处理和显示的方式来实现报警及数据传输。

上述方法中，警戒线的逻辑输出，其开关触点输出为24VDC，0.5A。

采用嵌入式工业主板，建立可靠稳定的硬件平台，既提高了硬件的稳定性、可靠性，又利用软件方便开发、维护各种处理环境；可以配备大容量存储器，进行长期的油品状态监测，并按预定周期进行数据采集、处理；多种预留接口，方便与其他设备进行信息交换或传输。

控制采集器中的工业主版可以为PC104，PC104工业主板内的采样程序，打包程序，发送程序；PC机内部的接收程序，数据运算、数据处理和显示程序组成控制采集器。

附图说明

图1是本发明的结构组成方框图；

图2是本发明的控制采集器立体图；

图3是本发明的采集分析模块流程图。

具体实施方式

一种在线式油品监测和故障诊断的方法，包括硬件部分和软件部分。如图1，金属颗粒传感器2与安装在连接件7上的油中水分传感器3，固定在油泵1与过滤器5之间的管路上，位于油管4的一侧；检测到的电信号传给控制采集器6中。

图2给出本发明中控制采集器的立体图，1为机箱；8为前面板；9为电源开关与电源指示灯，通常开关为打开；10为信号调理板卡前面板，可以拧开两端螺丝将信号调理板卡2或3、或电源板卡5拔出，方便维修以及升级；11为信号调理板卡前面板上的传感器插头；12为电源指示灯，以便检查仪器是否正常工作；13是工业主板在前面板的端口，有1个USB接口、1个RJ45网络接口、1个VGA接口、1对SP/2鼠标键盘接口、3个RS232接口、1个RS485接口，以备不同风场、不同型号风机的网络连接，调试仪器硬件，升级维护软件；4为A/D采集板卡，依靠插排连接在总线板卡6上。7为PC104工业主板，负责控制A/D采集板卡采集数据，和打包数据，传送数据。其中，电信号分别经过信号调理板卡2、3进行信号调理，调理后的信号经过总线板卡6将信号送给A/D采集板卡4，A/D转换后的数字信号经过USB口传送给PC104工业主板中打包、发送或存储；PC104工业主板配置大容量存储器，以防网络不通畅时存储数据，网络通畅时，将储存器中的数据通过USB口或串口经风场网络传送至中控室的PC机8上，再解包、运算，将油品中的金属颗粒数与油中水分含量运算结果显示出来。

参照图3，PC104工业主板程序控制A/D数据采集板卡采集金属颗粒数和油中水分含量两个传感器的电信号，再低通滤波，除去高频干扰。每隔三分钟存储一次数据，将数据打包，数据包仅包含金属颗粒数数值与油中水分含量的平均值。所有数据包缓存至消息队列，等待发送。若通信不正常，暂存至大容量存储器，待通信正常时传送；若通信正常，则传送数据包。中控室PC机收到数据包后解包，经过警戒值比较，进行初步预警判断，同时将数据等相关信息存入数据中心。数据中心是所有采集数据、分析结果、设置信息、报警信息的存储中心。PC机可以直观显示预警信息，自动判断油品的污染度以及可能的故障类型。经过成功经验的积累，故障诊断模块判断准确性将逐渐提高。

Claims

1.一种风力发电机组油品在线监测及故障诊断的方法，该方法通过传感器、传感器连接件、控制采集器及PC机以风力发电机组油品为对象进行在线监测及故障诊断，其特征在于：所述控制采集器包括箱体以及内设的电路板，所述电路板是由金属颗粒传感器信号调理板卡、油中水分含量信号调理板卡，A/D采集板卡，总线板卡、电源板卡和工业主板组成，所述控制采集器对所述风力发电机组油品中的金属颗粒计数和油中水分含量进行在线监测，把所述传感器连接件接在油路中，所述传感器分别向各自调理电路传输电信号，再经A/D采集，采集后将二者信号传输至工业主板，所述工业主板通过采集分析模块对数据进行打包压缩，检测风场内部网络，发送数据至所述PC机，所述PC机检测到数据后，进行数据解包、处理、分析，从而显示金属颗粒数量及油中的水含量是否超过警戒线即可初步判断设备中的润滑油的污染程度，通过金属颗粒尺寸等级分布，判断设备故障并进行趋势分析。

2.按照权利要求1所述方法，其它特征在于，所述油中水分含量信号输入，通过独立程控增益，抗混滤波来实现，所述金属颗粒计数信号输入，通过DC光电隔离来实现信号调理，可调理频率范围1-500KHz，5-30V。

3.按照权利要求2所述方法，其特征在于，所述方法同时可扩展适用到多个具体监测指标。

4.按照权利要求3所述方法，其特征在于，所述A/D可以扩展至16路DI/DO，32路模拟通道，最大采样频率为51.2KSPS，扩展可达200KSPS，精确度14位，并行无误码采样。

5.按照权利要求4所述方法，其特征在于，所述采集分析模块通过打包、发送、接收、数据运算，数据处理和显示的方式来实现报警及数据传输。

6.按照权利要求5所述方法，其特征在于，所述警戒线的逻辑输出，其开关触点输出为24VDC，0.5A。