風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)主要由振動(dòng)數(shù)據(jù)采集、通信、監(jiān)測、分析和遠(yuǎn)程控制組成。具體的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。振動(dòng)傳感器檢測風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)鏈的振動(dòng)，并在前端處理層將振動(dòng)信號轉(zhuǎn)換成電信號。位于機(jī)艙內(nèi)的數(shù)據(jù)采集柜對傳感器檢測到的電信號進(jìn)行調(diào)理，通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號將通過風(fēng)電場光纖環(huán)網(wǎng)發(fā)送到后端處理層。同時(shí)，傳輸?shù)街醒肟刂剖业臄?shù)字信號可以通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程分析和診斷。風(fēng)機(jī)在線振動(dòng)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集站、內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器、風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析軟件均位于風(fēng)電場局域網(wǎng)內(nèi)，獨(dú)立運(yùn)行，不依賴外網(wǎng)。局域網(wǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)信息可以通過現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)隔離器和以太網(wǎng)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

一、在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)硬件

在線振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件一般由傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集站和服務(wù)器四部分組成。傳感器主要有位移傳感器和速度傳感器。信號調(diào)理可以對采集到的微弱信號進(jìn)行隔離、放大、補(bǔ)償和轉(zhuǎn)換，具有很強(qiáng)的長距離驅(qū)動(dòng)能力和抗干擾能力。數(shù)據(jù)采集站將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，便于系統(tǒng)分析處理。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成振動(dòng)數(shù)據(jù)的采樣、信號調(diào)理和數(shù)據(jù)輸出。

傳感器采用加速度測量，通過振動(dòng)監(jiān)測模塊獲得X、Y、Z方向的輸出加速度測量值。近年來發(fā)展迅速的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))加速度計(jì)被用作振動(dòng)檢測傳感器。這種傳感器具有成本低、功耗低、測量范圍寬和動(dòng)態(tài)性能好的特點(diǎn)。外部接口簡單，使用方便，完全可以滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)檢測要求。傳感器安裝配置如下：主軸安裝三個(gè)振動(dòng)加速度傳感器，齒輪箱安裝五個(gè)振動(dòng)加速度傳感器，發(fā)電機(jī)安裝三個(gè)振動(dòng)加速度傳感器，另一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器采集高速軸轉(zhuǎn)速。

信號采集主要由信號調(diào)理(包括信號轉(zhuǎn)換和信號預(yù)處理)和數(shù)據(jù)采集模塊組成，完成對風(fēng)機(jī)各測點(diǎn)振動(dòng)信號的采集，保證信號從風(fēng)機(jī)傳到控制室時(shí)不失真、不衰減，并將模擬電信號通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給上位機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對數(shù)字信號的顯示和分析。采集站具有參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、通信和預(yù)警功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號調(diào)理部分通常嵌入在采集站的采集卡中，既能完成信號調(diào)理，又能實(shí)現(xiàn)信號A/D轉(zhuǎn)換功能。