风力发电机组振动监控系统研究

论文摘要

随着能源危机和环境污染等问题的日益严重,世界各国越来越重视利用风能来产生电能。伴随着风力发电技术规模化的发展,有关风力发电机组的安全运行问题逐渐引起了人们的关注。风力发电机组能否安全运行关乎到风力发电机组使用寿命的长短以及发电效率,其在风力发电相关技术中的地位显得日益重要。风力发电机组运行安全包括的内容较广,本文是从风力发电机组运行时的机械振动出发,研究一套有针对性的振动监控系统。本文以风力发电机组的振动监控系统为研究目标,实时监测风电机组运行时塔架的振动情况。对于风电机组运行时,塔架在各个方向上的振动情况进行实时检测,振动监控系统可以根据不同风电机组设置报警阀值,风电机组的振动情况达到报警阀值时,监控系统能够自动给出报警信号,提醒风电机组主控系统。防止在振动过大的情况下损坏风电机组,从而达到保护风电机组的目的。监控系统又同时向上位分析系统提供全方位全频段的振动数据,这些数据作为风电机组振动的时域分析、频谱分析依据,并进一步修订监控参数,提高风电机组监控的控制精度和技术水平。风电机组振动监控系统主要包括振动检测模块、振动监控模块与上位机分析模块。文中详细阐述了系统的总体架构和功能,以及各个模块的软、硬件设计,通过实际运行测试,各项技术指标均可达到设计要求。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 风力发电现状
• 1.1.1 国外风力发电发展
• 1.1.2 国内风力发电发展
• 1.2 风电场安全保障技术现状
• 1.2.1 国外风电场安全保障技术发展现状
• 1.2.2 国内风电场安全保障技术发展现状
• 1.3 课题来源及研究意义
• 1.4 本论文研究目标
• 1.5 本论文主要研究内容
• 2 风电机组振动状态检测与分析基本理论
• 2.1 风力发电机组组成
• 2.2 塔架振动特点
• 2.3 机械故障特点及诊断
• 2.4 振动分析方法
• 2.4.1 统计分析
• 2.4.2 信号时域分析
• 2.4.3 信号频域分析
• 2.5 振动数据采样
• 2.6 系统整体设计
• 2.6.1 振动检测模块
• 2.6.2 振动监控模块
• 2.6.3 上位机分析模块
• 3 振动检测模块
• 3.1 系统介绍
• 3.2 硬件设计
• 3.2.1 加速度传感器
• 3.2.2 微处理器NXP LPC2119
• 3.2.3 存储器FM24C64
• 3.3 软件设计
• 3.3.1 数据采集
• 3.3.2 校准算法
• 3.3.3 数据发送
• 4 振动监控模块
• 4.1 系统介绍
• 4.2 整体设计
• 4.2.1 CPU
• 4.2.2 继电器设计
• 4.2.3 存储器设计
• 4.2.4 显示屏设计
• 4.2.5 GPRS
• 4.2.6 时钟设计
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 报警方法设计
• 4.3.2 实时时钟设计
• 4.3.3 故障数据记录
• 4.3.4 GPRS通讯
• 4.3.5 液晶控制器
• 5 上位机分析系统
• 5.1 Labview简介
• 5.2 实时监控系统
• 5.2.1 监控系统整体设计
• 5.2.2 接收传感器通讯数据
• 5.2.3 显示实时数据
• 5.2.4 显示传感器加速度
• 5.2.5 故障检测与报警
• 5.2.6 存储记录数据
• 5.3 离线数据分析系统
• 5.3.1 分析系统整体设计
• 5.3.2 时域特性分析
• 5.3.3 频域特性分析
• 5.3.4 单轴频谱
• 5.3.5 3D视图
• 6 结论
• 6.1 研究成果
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集