专利名称：一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于可再生能源设备运行仿真设备设计领域，尤其涉及ー种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置。
背景技术：
风カ发电是当前最具规模化商业开发条件的可再生能源发电形式。近年来，我国风カ发电装机容量增长迅速。对于风能捕捉，发电机停转和空气动カ刹车等方面来说，叶片的变桨机构是极其重要的。在强风情况下，液压系统的运行维护和故障监控可以防止灾难性事故的发生。因此，液压系统的维修及故障排除极大的影响风カ发电的经济性、可靠性和安全性，受到国内外生产厂家与运营单位的高度重视。液压系统的故障诊断主要基于系统运行状态的监测与分析技木。设备运行时，其流量、压力、位移信号包含丰富的运行状态信息。当系统发生故障时，上述信号会产生变化，通过监测分析信号就可能发现和识别故障，从而尽可能早地发现和识别故障，进行精确的故障定位，并给出故障发展趋势，为合理维护维修提供技术支持。液压系统的故障诊断的关键问题包括故障特征提取分析、故障模式分类识别两个方面。早期的液压系统故障分析与故障特征提取主要采用经典信号分析方法，根据系统运行过程中故障信号的产生机理，利用时域平均技术、频谱分析和解调技术等提取反映系统故障的特征信息，并与系统正常运行时的特征信息相比较，从而发现故障。随着信号分析技术的发展，新的故障诊断方法不断涌现，进而拓宽了信号分析的工程应用范围。这些新方法在液压系统的运行监测与故障诊断领域得到迅速验证，使得该领域的研究不断深化。目前应用于液压故障诊断方面的新方法主要包括卡尔曼滤波器、神经网络和自适应分析方法。这些方法能够发现并量化故障。与其他エ业液压系统相比，风电机组液压系统具有以下特点I)变化的工作速度和输出力矩载荷。2)时变和不稳定的载荷(由阵风引起)。由于风电场通常处于海滩、戈壁等荒凉地域，自然环境恶劣，且液压系统安装在高空，随机舱和塔架一起摆动，从而对在线实时监测齿轮箱振动状态形成较大干扰，进而影响故障特征判断的准确性。因此，除了稳定状态的信号，风电机组的液压系统故障诊断方法在瞬态和不稳定状态信号的条件下也需要正常工作。
发明内容本实用新型针对目前对风电场中的液压系统，在实时监测和故障判断方面存在的问题，本实用新型提供了一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置。其技术方案是，一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置，其特征在于，所述装置包括液压变桨系统、液压负载输出系统、数据采集与指令输出模块和计算机；所述液压变桨系统包括第一液压源、第一比例阀、第一液压缸、油箱、活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器和第二流量传感器；所述液压负载输出系统包括第二液压源、第二比例阀、第二液压缸和力传感器；其中，所述第一液压缸的活塞上安装活塞位置传感器；所述第一液压缸的进油和出油回路上分別与第一压カ传感器和第二压カ传感器并联；所述第一液压缸的进油和出油回路上分別与第一流量传感器和第二流量传感器串联;第一液压缸的活塞与第二液压缸的活塞通过カ传感器连接；所述活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器、第二流量传感器和力传感器连接分别与所述数据采集与指令输出模块连接；所述数据采集与指令输出模块分别与所述第一比例阀、第二比例阀和计算机连接；所述第一比例阀分别与所述第一液压源、第一流量传感器和第二流量传感器连接；所述第二比例阀分别与所述第二液压缸和第二液压源连接；所述油箱位于第一比例阀和第二比例阀连线之间；所述计算机与所述数据采集与指令输出模块连接。所述的液压变桨系统通过添加回路模拟系统的故障情況。本实用新型的有益效果是，设计一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置，模拟风电机组传动系统变速、变载的特点，并进行液压变桨系统正常运行与故障运行时的特征状态比较，为探求实际风电液压变桨系统运行及故障的共性特征以及故障诊断提供ー种便捷有效的途径。
图1是本实用新型提供的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的结构组成示意图；图2是本实用新型实施例提供的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的模拟油缸内、外部泄漏故障示意图；图3是本实用新型提供的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的进行变桨系统故障测试与分析的工作流程图；其中，1-第一液压源；2_第二液压源；3_油箱；4_第一比例阀；5_第二比例阀；6_第一流量传感器；7_第二流量传感器；8_第一压カ传感器；9_第二压カ传感器；10_第一液压缸；11-力传感器；12-第二液压缸；13-活塞位置传感器；14_数据采集与指令输出模块；15_计算机；16_第一闸阀；17_第三流量传感器；18_第一节流阀；19_第二闸阀；20_第一节流阀；21_第四流量传感器；22_单向阀。
具体实施方式
以下结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。[0028]图1是本实用新型提供的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的结构组成示意图。图1中，一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置包括液压变桨系统、液压负载输出系统、数据采集与指令输出模块和计算机；所述液压变桨系统包括第一液压源、第一比例阀、第一液压缸、油箱、活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器和第二流量传感器；所述液压负载输出系统包括第二液压源、第二比例阀、第二液压缸和カ传感器；所述活塞位置传感器安装于第一液压缸的活塞上；所述第一液压缸的进油和出油回路上分別与第一压カ传感器和第二压カ传感器并联；所述第一液压缸的进油和出油回路上分別与第一流量传感器和第二流量传感器串联；第一液压缸的活塞与第二液压缸的活塞通过カ传感器连接；所述活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器、第二流量传感器和力传感器连接分别与所述数据采集与指令输出模块连接；所述数据采集与指令输出模块分别与所述第一比例阀、第二比例阀和计算机连接；所述第一比例阀分别与所述第一液压源、第一流量传感器和第二流量传感器连接；所述第二比例阀分别与所述第二液压缸和第二液压源连接；所述油箱位于第一比例阀和第二比例阀连线之间；所述计算机与所述数据采集与指令输出模块连接。所述活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器、第二流量传感器和カ传感器用于采集实时数据；液压源用于提供恒定流量和压カ的液压油；油箱用于储存液压油。所述计算机用于存储数据采集和指令输出模块采集到的各传感器数据，并将控制指令输出到数据采集和指令输出模块；所述数据采集和指令输出模块用于发出指令控制第一比例阀和第二比例阀实现液压变桨系统中油缸位置和负载输出系统中油缸カ的变化输出。图2是本实用新型实施例提供的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的模拟油缸内、外部泄漏故障示意图。图2中，可以通过在变桨系统中添加回路来有效模拟风电变桨系统的故障状态，如油缸的内、外部泄漏故障。油缸外部泄漏故障所添加的回路由第ニ闸阀、第一节流阀、第四流量传感器和单向阀组成；回路一端连接在第一液压缸的A端进油ロ，另一端连接在油箱。油缸内部泄漏故障所添加的回路由第一闸阀、第三流量传感器和第一节流阀组成，回路连接在第一液压缸的进油ロ A端和出油ロ B端。图3是本实用新型提供的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置的进行变桨系统故障测试与分析的工作流程图。图3中，具体包括以下步骤:步骤301:在液压系统运行过程中判断变浆系统是否发生故障；步骤302:系统中安装的各种传感器进行数据采集，并将采集到的数据发送给数据采集和指令输出模块；步骤303:数据采集和指令输出模块将接收到的传感器采集到的数据进行前置放大和抗混叠滤波处理后发送给计算机；步骤304:计算机对接收到的数据进行分析，同时发送命令给数据采集和指令输出模块控制比例阀实现液压变桨系统中油缸位置和负载输出系统中油缸カ的变化输出；并比较无故障数据与带故障数据的特点，总结各种故障的特征，为进行实际风电液压变桨系统的故障诊断提供參考。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置，其特征在于，所述装置包括液压变桨系统、液压负载输出系统、数据采集与指令输出模块和计算机；所述液压变桨系统包括第一液压源、第一比例阀、第一液压缸、油箱、活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器和第二流量传感器；所述液压负载输出系统包括第二液压源、第二比例阀、第二液压缸和カ传感器； 其中，所述第一液压缸的活塞上安装活塞位置传感器； 所述第一液压缸的进油和出油回路上分別与第一压カ传感器和第二压カ传感器并联； 所述第一液压缸的进油和出油回路上分別与第一流量传感器和第二流量传感器串联； 第一液压缸的活塞与第二液压缸的活塞通过カ传感器连接； 所述活塞位置传感器、第一压カ传感器、第二压カ传感器、第一流量传感器、第二流量传感器和力传感器连接分别与所述数据采集与指令输出模块连接； 所述数据采集与指令输出模块分别与所述第一比例阀、第二比例阀和计算机连接； 所述第一比例阀分别与所述第一液压源、第一流量传感器和第二流量传感器连接； 所述第二比例阀分别与所述第二液压缸和第二液压源连接； 所述油箱位于第一比例阀和第二比例阀连线之间； 所述计算机与所述数据采集与指令输出模块连接。
2.根据权利要求1所述的ー种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置，其特征在干，所述液压变桨系统通过添加回路模拟系统的故障情況。
专利摘要本实用新型公开了可再生能源设备运行仿真设备设计领域的一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置。其技术方案是，所述装置包括液压变桨系统、液压负载输出系统、数据采集与指令输出模块和计算机；所述液压变桨系统包括第一液压源、第一比例阀、第一液压缸、油箱、活塞位置传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量传感器和第二流量传感器；所述液压负载输出系统包括第二液压源、第二比例阀、第二液压缸和力传感器。本实用新型设计一种模拟风电液压变桨系统运行环境的装置，进行液压变桨系统正常运行与故障运行时的特征状态比较，为探求实际风电液压变桨系统运行及故障的共性特征以及故障诊断提供一种便捷有效的途径。
文档编号G01M15/00GK202916095SQ201220473970
公开日2013年5月1日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者武鑫, 滕伟, 高青风, 周超, 宋玉旺 申请人:华北电力大学