[发明专利]一种风电机组齿轮箱油液在线式监测系统组网通讯方法

说明书

技术领域

本发明属于监测技术领域，涉及一种风电机组齿轮箱油液在线式监测系统组网通讯方法。

背景技术

风电作为可再生能源发展迅速，风机数量急剧增加。齿轮箱作为风电机组的主要部件，其造价昂贵、结构复杂，由于齿轮箱故障而造成风机停机、维修和发电损失的费用非常高，严重影响风力发电的经济效益。

油液品质是影响风电机组齿轮箱使用寿命的最重要因素。齿轮直接机械摩擦或金属材料疲劳发生颗粒脱落是产生齿轮箱磨损的主要原因，而磨损金属颗粒在滑油中会加速齿轮的磨损程度；油液粘度过低会造成油膜薄、易破裂，引起齿面直接接触、磨损剧烈，而粘度过大会导致润滑过程油温升高，产生阻力，造成动力损失；油液中所含水分会使得润滑油添加剂损失、润滑能力变差，加速有机酸对齿轮的腐蚀作用。

目前工业多采用的离线式风电机组齿轮箱油液监测技术，其干扰因素多、人为影响大，不能满足现场设备检测和维护的实时性要求。部分在线式风电机组齿轮箱油液监测大都通过频谱分析和特征提取来判断齿轮和轴承工作状态，分析故障原因，但这类方法只能在故障发生时才能诊断出结果，已不可避免故障的发生趋势，且监测对象单一。

风电机组一般设在50～80m或以上的高空，存在相对工作环境恶劣，交通不方便等因素，故障的发现、修复变得愈加困难。一般能够反映风电机组齿轮箱状况的在线监测数据大都通过布线传输，近年来随着通信行业的飞速发展，GPRS无线传输方式也部分取代了传统布线方式。然而移动通信网络主要是为语音通信而建立，一个SIM卡只能将一台风电机组齿轮箱的油液监测数据向外发送出去，通过GPRS通信每台风电机组都会产生相应的月租或日租资费，对于风电场的上百上千台风电机组，这无疑将会花费不小的数目。同时，GPRS无线通讯方式相对比较耗电，两节普通5号电池只能持续供电约1～7天。

发明内容

本发明的目的是提出一种可靠性高、成本低、故障发现及时的风电机组齿轮箱油液在线式监测系统组网通讯方法。

本发明的技术解决方案是：每个风电机组齿轮箱油液在线式监测系统上置有中央处理器单元、无线通讯单元、供电单元以及数据采集单元。风电机组齿轮箱油液在线式监测系统上的无线通讯单元包含Zigbee无线通讯模块和GPRS无线通讯模块的被安装到一台主风机上，且其Zigbee无线通讯模块作为Zigbee网络协调器；其它风电机组齿轮箱油液在线式监测系统上的无线通讯单元仅包含Zigbee无线通讯模块的被安装到子风机上：

每个风电机组齿轮箱油液在线式监测系统上的数据采集单元通过前端传感器检测采集数据，传输给中央处理器单元进行数据处理，再传输到无线通讯单元中的Zigbee无线通讯模块。每个风电机组齿轮箱油液在线式监测系统的Zigbee无线通讯模块采用全功能设备且所有风电机组齿轮箱油液在线式监测系统的Zigbee无线通讯模块构成网状的Zigbee组网方式。安装在子风机上的风电机组齿轮箱油液在线式监测系统将采集的子风机油液数据通过Zigbee无线通讯模块路由到安装在主风机上的风电机组齿轮箱油液在线式监测系统的Zigbee无线通讯模块中，主风机的风电机组齿轮箱油液在线式监测系统再将所有接收来的子风机油液数据连同自身检测到的油液数据进行汇总打包，并通过其GPRS无线通讯模块将数据总包远传，发送到远程服务器终端。

所述的数据采集单元包括水分传感器、粘度传感器和金属颗粒传感器。

本发明具有的优点和有益效果，

本发明能通过风电机组齿轮箱油液在线式监测系统的前端数据采集单元实时采集获取风电机组齿轮箱油液中的水分、金属颗粒以及油液粘度数据，经过中央处理器单元进行数据处理并传输到无线通讯单元的Zigbee无线通讯模块中。然后所有子风机再通过其Zigbee无线通讯模块以网状组网的方式将采集到的各子风机油液数据路由到主风机的Zigbee无线通讯模块中。Zigbee无线通讯网络的应用能实现以“多级跳”的方式来通信，在整个网络中添加、删除任何一个风电机组齿轮箱油液在线式监测系统的Zigbee无线通讯节点，或者其Zigbee无线通讯节点位置发生变动、出现故障，所述的Zigbee组网通讯方式的各网络节点无需人工干预，就能感知其他节点的存在，并确立连接关系，调整网络结构，实现自我修复，组成结构化网络。因此，所述的风电机组齿轮箱油液在线式监测系统组网通讯方法具有组网灵活，自组织、自愈能力强，可靠性高的特点。