一种海上风电机组在线运行状态评估系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种海上风电机组在线运行状态评估系统，包括数据采集模块、NI主控处理器和上位机显示模块，所述上位机显示模块与NI主控处理器连接，所述数据采集模块包括齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块，所述齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块分别与NI主控处理器连接。本实用新型通过其提供的海上风电机组在线运行状态评估系统，实现了对海上风电机组运行状态的监测，及时监测风电机组及子系统运行性能提供了监测信息。对于节省运行维护成本，保障风电机组安全稳定运行具有重要的现实意义。
【专利说明】
一种海上风电机组在线运行状态评估系统
技术领域
[0001]本实用新型属于海上风电机组在线运行状态监测技术领域，涉及一种适用于根据风电机组在线运行监测数据对风电机组运行状态进行综合性评估的装置。
【背景技术】
[0002]我国风电总装机容量逐年增长，随着风电技术的发展单机总装机容量也由陆上的几十兆瓦级向近海的几百兆瓦发展。海上恶劣的运行环境将造成风电机组更大的维护成本。目前海上风电机组的检修一般采用定期维护或者是事后维护的方式，对于定期维护一般根据经验时间来确定，时间间隔太近则浪费了很大的维护成本，间隔太远则易造成严重事故。因此，如果能对风电机组的运行状态进行评估，在事故发生前合理地提出维修时机，对于风电机组的安全稳定运行具有重要意义。目前，针对风电机组的状态监测一般采用SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisit1n,数据采集与监视控制)来完成。现有SCADA系统仅能对风电机组不同部位的运行量进行监测，各个运行量超过阈值时都会发出警报，使运行人员无法综合评判风电机组的整体运行状态。因此，如果能对风电机组在线运行状态进行综合性评价并提出综合性评价指标，对于监测风电机组运行状态并及时有效地提出维修计划，保证风电机组安全稳定运行具有重要意义。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种海上风电机组在线运行状态评估系统，用于在线监测风电机组的运行状态。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的，一种海上风电机组在线运行状态评估系统，包括数据采集模块、NI主控处理器和上位机显示模块，所述上位机显示模块与NI主控处理器连接，所述数据采集模块包括齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块，所述齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块分别与NI主控处理器连接。
[0005]进一步，所述齿轮箱运行数据采集模块包括传感器模块1、信号调理模块I和齿轮箱运行数据采集卡，所述齿轮箱运行数据采集卡与NI主控处理器连接。
[0006]进一步，所述发电机运行数据采集模块包括传感器模块Π、信号调理模块Π和发电机运行数据采集卡，所述发电机运行数据采集卡与NI主控处理器连接。
[0007]进一步，所述机舱运行数据采集模块包括传感器模块m、信号调理模块m和机舱运行数据采集卡，所述机舱运行数据采集卡与NI主控处理器连接。
[0008]进一步，所述控制柜运行数据采集模块包括传感器模块IV、信号调理模块IV和控制柜运行数据采集卡，所述控制柜运行数据采集卡与NI主控处理器连接。
[0009]进一步，所述传感器模块I包括分别用于测量齿轮箱轴承温度的第一温度传感器、用于测量齿轮箱回油温度的第二温度传感器和用于测量齿轮箱油池温度的第三温度传感器。
[0010]进一步，所述传感器模块II包括用于测量发电机轴承温度的第四温度传感器、用于测量发电机绕组温度的第五温度传感器、用于测量是发电机冷却水温度的第六温度传感器和用于测量发电机转速的电机转速测量传感器。
[0011]进一步，所述传感器模块m包括用于测量电抗器温度的第七温度传感器、用于测量电容器温度的第八温度传感器、用于测量IGBT温度的第九温度传感器、用于测量整流器温度的第十温度传感器、用于测量控制柜柜内温度的第十一温度传感器和用于测量出口风温度的第十二温度传感器。
[0012]进一步，所述传感器模块IV包括用于测量机舱位置的位置传感器和用于测量机舱振动加速度的加速度传感器。
[0013]本实用新型的优点在于:
[0014]本实用新型通过其提供的海上风电机组在线运行状态评估系统，实现了对海上风电机组运行状态的监测，及时监测风电机组及子系统运行性能提供了监测信息。对于节省运行维护成本，保障风电机组安全稳定运行具有重要的现实意义。
【附图说明】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中:
[0016]图1为本实用新型所述一种海上风电机组在线运行状态评估系统原理图；
[0017]图2为本实用新型所述一种海上风电机组在线运行状态评估系统的二级评价指标层次图；
[0018]图3为齿轮箱数据采集模块原理框图；
[0019]图4为发电机数据采集模块原理框图；
[0020]图5为控制柜数据采集模块原理框图；
[0021 ]图6为机舱数据采集板模块理框图；
[0022]图7为信号调理模块的电路图。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述;应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
[0024]如图1所示，一种海上风电机组在线运行状态评估系统，包括数据采集模块、NI主控处理器和上位机显示模块，所述上位机显示模块与NI主控处理器连接，所述数据采集模块包括齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块，所述齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块分别与NI主控处理器连接。
[0025]所述NI主控处理器，用于根据采集数据进行计算处理，形成二级系统层评价指标。一级评价系统层包括齿轮箱、发电机、控制柜、机舱四个子项目，二级系统层为风电机组整体综合性能。评估结果分为良好、合格、注意、严重四个等级。
[0026]所述齿轮箱运行数据采集模块包括传感器模块1、信号调理模块I和齿轮箱运行数据采集卡，所述齿轮箱运行数据采集卡与NI主控处理器连接。所述发电机运行数据采集模块包括传感器模块Π、信号调理模块Π和发电机运行数据采集卡，所述发电机运行数据采集卡与NI主控处理器连接。所述机舱运行数据采集模块包括传感器模块m、信号调理模块m和机舱运行数据采集卡，所述机舱运行数据采集卡与Ni主控处理器连接。所述控制柜运行数据采集模块包括传感器模块IV、信号调理模块IV和控制柜运行数据采集卡，所述控制柜运行数据采集卡与NI主控处理器连接。
[0027]齿轮箱运行数据采集卡、发电机运行数据采集卡、机舱运行数据采集卡和控制柜运行数据采集卡都采用NI公司的ΡΧΙΘ6361数据采集卡，用于读取的SCADA参数包括4个子系统的15个运行参数，分别为齿轮箱子系统层的齿轮箱轴承温度、齿轮箱回油温度、齿轮箱油池温度;发电机子系统层的发电机轴承温度、发电机绕组温度、发电机冷却水温度、发电机转速;控制柜子系统层的电抗器温度、电容器温度、IGBT温度、整流器温度、控制柜柜内温度、出口风温度;机舱子系统层的机舱位置、机舱振动加速度。
[0028]所述传感器模块I包括分别用于测量齿轮箱轴承温度的第一温度传感器、用于测量齿轮箱回油温度的第二温度传感器和用于测量齿轮箱油池温度的第三温度传感器。所述传感器模块II包括用于测量发电机轴承温度的第四温度传感器、用于测量发电机绕组温度的第五温度传感器、用于测量是发电机冷却水温度的第六温度传感器和用于测量发电机转速的电机转速测量传感器。所述传感器模块m包括用于测量电抗器温度的第七温度传感器、用于测量电容器温度的第八温度传感器、用于测量IGBT温度的第九温度传感器、用于测量整流器温度的第十温度传感器、用于测量控制柜柜内温度的第十一温度传感器和用于测量出口风温度的第十二温度传感器。所述传感器模块IV包括用于测量机舱位置的位置传感器和用于测量机舱振动加速度的加速度传感器。
[0029]所述上位机显示模块为与NI主控处理器所连接的液晶显示器，包括采用LabVIEW开发的监测界面，界面显示内容为齿轮箱、发电机、控制柜、机舱4个一级指标以及I个风电机组整体综合性能二级指标。
[0030]传感器模块1、传感器模块I1、传感器模块II和传感器模块IV，用于将15个运行参数信号转换成电信号，该信号输入调理模块进行调理；
[0031]信号调理模块，用于将对传感器模块输出的信号进行调理，对传感器输出的信号进行放大、滤波，信号调理模块输出信号输入数据采集卡，数据采集卡的输出信号输入到NI主控处理器中。信号调理模块如图7所示，包括运算放大器U1(LTC1250)、电阻Rl?R5和电容Cl、电容C2，运算放大器Ul的同相端接传感器的输出端，运算放大器的反相端接反馈电阻R4以及增益选择电阻R1、R2、R3，反馈电阻R4并联于运算放大器Ul的同相端与输出端之间，电容Cl并联于运算放大器Ul的同相端与输出端之间，运算放大器Ul的输出端经电阻R5与数据采集卡连接，运算放大器Ul的输出端经电容C2接地，增益选择电阻的另一端通过模拟开关接地。
[0032 ] 本实用新型对海上风电机组在线运行状态进行评估的流程包括以下三方面:
[0033]首先对齿轮箱轴承温度、齿轮箱回油温度、齿轮箱油池温度信号进行采集，采用一级模糊综合评判方法进行实时在线计算，得出齿轮箱一级子系统的运行状态，将该信息显示在上位机即为风电机组在线运行状态监测的第一个指标。
[0034]对发电机轴承温度、发电机绕组温度、发电机冷却水温度、发电机转速齿轮箱轴承温度信号进行采集，采用一级模糊综合评判方法进行实时在线计算，得出发电机一级子系统层的运行状态，将该信息显示在上位机即为风电机组在线运行状态监测的第二个指标。
[0035]对控制柜的电抗器温度、电容器温度、IGBT温度、整流器温度、控制柜柜内温度、出口风温度信号进行采集，采用一级模糊综合评判方法进行实时在线计算，得出控制柜一级子系统的运行状态，将该信息显示在上位机即为风电机组在线运行状态监测的第三个指标。
[0036]对机舱子系统的机舱位置、机舱振动加速度信号进行采集，采用一级模糊综合评判方法进行实时在线计算，得出机舱一级子系统的运行状态，将该信息显示在上位机即为风电机组在线运行状态监测的第四个指标。
[0037]对齿轮箱、发电机、控制柜、机舱四个子系统的评估结果进一步采用二级模糊综合评判方法进行实时在线计算，得出风电机组整体综合运行状态，将该信息显示在上位机即为风电机组在线运行状态监测的第五个指标。
[0038]本实用新型实现了对海上风电机组运行状态的监测，所提出的二级评价指标可以对机组的齿轮箱、发电机、控制柜、机舱四个子系统层以及机组整体运行性能给予评估。
[0039]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:包括数据采集模块、NI主控处理器和上位机显示模块，所述上位机显示模块与NI主控处理器连接，所述数据采集模块包括齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块，所述齿轮箱运行数据采集模块、发电机运行数据采集模块、机舱运行数据采集模块和控制柜运行数据采集模块分别与NI主控处理器连接。2.根据权利要求1所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述齿轮箱运行数据采集模块包括传感器模块1、信号调理模块I和齿轮箱运行数据采集卡，所述齿轮箱运行数据采集卡与NI主控处理器连接。3.根据权利要求1所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述发电机运行数据采集模块包括传感器模块Π、信号调理模块Π和发电机运行数据采集卡，所述发电机运行数据采集卡与NI主控处理器连接。4.根据权利要求1所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述机舱运行数据采集模块包括传感器模块m、信号调理模块m和机舱运行数据采集卡，所述机舱运行数据采集卡与NI主控处理器连接。5.根据权利要求1所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述控制柜运行数据采集模块包括传感器模块IV、信号调理模块IV和控制柜运行数据采集卡，所述控制柜运行数据采集卡与NI主控处理器连接。6.根据权利要求2所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述传感器模块I包括分别用于测量齿轮箱轴承温度的第一温度传感器、用于测量齿轮箱回油温度的第二温度传感器和用于测量齿轮箱油池温度的第三温度传感器。7.根据权利要求3所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述传感器模块II包括用于测量发电机轴承温度的第四温度传感器、用于测量发电机绕组温度的第五温度传感器、用于测量是发电机冷却水温度的第六温度传感器和用于测量发电机转速的电机转速测量传感器。8.根据权利要求4所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述传感器模块m包括用于测量电抗器温度的第七温度传感器、用于测量电容器温度的第八温度传感器、用于测量IGBT温度的第九温度传感器、用于测量整流器温度的第十温度传感器、用于测量控制柜柜内温度的第十一温度传感器和用于测量出口风温度的第十二温度传感器。9.根据权利要求5所述的海上风电机组在线运行状态评估系统，其特征在于:所述传感器模块IV包括用于测量机舱位置的位置传感器和用于测量机舱振动加速度的加速度传感器。
【文档编号】F03D17/00GK205638808SQ201620442308
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】季海婷, 聂文亮
【申请人】重庆三峡学院