[实用新型]一种风力发电机组实时振动故障监测装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机组实时振动故障监测装置。

(二)背景技术

风能是清洁能源，风力发电是近年来世界各国普遍关注的可再生能源开发项目之一，发展速度非常迅猛，并且出现机组大型化、巨型化的趋势。风电机组的结构也越来越复杂。振动故障出现的频率越来越高，特别是机组运行几年以后，振动故障更加容易出现。目前我国大量风电机组进入振动故障频发期。目前振动监测主要有两种方法，一是人工巡检，一是在线监测系统。监测振动故障仅靠人工巡检，维护成本高，并且很难及时预测故障的发生。由于风机一般地处偏远，目前的在线监测设备与服务器通过网络连接。在线监测设备采集的数据量受限于网络传输的速度。风机类型多种多样，很多有变速箱的风机，需要多点高频采样，数据量大。如果数据量大则网络传输压力大，如果数据量少则判断依据少，是目前的困难。

(三)发明内容

为了克服现有风力发电机组实时振动故障监测装置的上述不足，本实用新型提供一种既能支持大数据量采集，同时又不受网络速度局限的风力发电机组实时振动故障监测装置。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种风力发电机组实时振动故障监测装置，包括：

一信号采集电路，用于对振动信号进行采集；

一信号预处理电路，用于对采集到的信号进行放大和滤波；

一模数转换模块，该模数转换模块的输入端与所述信号预处理电路的输出端连接以用于将模拟信号转换成数字信号；

一FPGA模块，所述的FPGA模块内设有采集参数设置寄存器并开辟有多路FIFO通道，所述采集参数设计寄存器与所述的信号采集电路连接从而对采集参数进行设置，所述模数转换模块的输出端与所述的FIFO通道的输入端连接从而由所述的FIFO通道接收数据并将数据缓存在FIFO通道中；

一DSP模块、ARM模块，所述DSP模块的输入端与所述FIFO通道的输出端连接，所述FIFO通道内数据已满时通过DMA方式将数据传输至DSP模块内进行计算；

所述DSP模块的数据存储区包括用于接收所述FIFO通道数据的数据接收缓存、用于计算的数据计算缓存；该DSP模块的数据计算缓存与ARM模块的内存区之间具有一个共享内存区，所述DSP模块将计算结果存于所述的共享内存区内；

所述的ARM模块连接一个用于存储系统文件的第一FLASH存储器、连接一个作为系统内存的SDROM存储器、连接硬盘用于数据的存储、还连接有通信接口及显示接口，所述的显示接口连接显示器。

进一步，所述的FPGA模块连接一个第二FLASH存储器。

进一步，所述的通信接口为CAN接口和/或RS485接口，所述的显示接口为LCD接口，所述的显示器为LCD。

进一步，所述的ARM模块还连接有USB接口。

本实用新型的装置硬件采用ARM+DSP+FPGA的架构，软件采用多进程同步的架构，以实现数据采集，数据计算，数据存储，数据显示和数据发送的同步进行。

信号采集电路采集振动信号，经过信号预处理电路的放大和滤波处理后，每路信号进行AD转换，存到FPGA的FIFO通道中，实现多路数据的连续采集。当FIFO中的数据存满时，启动DMA把数据从FIFO搬运到DSP内存中。DSP数据存储区采用双缓存结构，一个缓存用于接收FIFO的数据，另一个缓存的数据用于计算，以实现数据的连续采集和对所有数据的计算处理。数据计算结果存入ARM和DSP的共享内存区。数据计算结果采用多缓存架构，以实现多进程共享缓存区。数据计算结果与预先设定判定故障判定规则相比较，得出故障数据结果。根据故障判定结果，存储和发送相关数据。

系统主要有数据采集计算进程，数据存储进程，数据发送进程，显示进程，数据库维护进程。数据采集计算进程是所有进程的核心进程。数据采集计算进程通过多缓存结构与其他进程进行数据交换和进程协调。数据采集和计算进程主要由FPGA和DSP完成，计算结果存在共享内存中。显示进程，数据存储进程，数据发送进程，可同时使用存储在共享内存的计算结果。显示进程、数据存储进程和数据发送进程主要由ARM完成，这些进程对共享内存只有读的权利，没有写的权利。只有计算进程对共享内存有写的权利。数据维护进程主要通过数据库管理软件，按照预先设定的规则实现对数据库中数据的定期清理，以释放硬盘空间。

本实用新型的有益效果在于：实现数据的连续不间断采集，并对数据进行实时分析计算，在将分析计算的结果通过网络传输给服务器进行故障检测。

(四)附图说明

图1是本实用新型的硬件架构原理图。