[发明专利]一种基于工业环网的陆上风电机组大部件音频故障诊断系统

说明书

本发明提供的一种基于工业环网的陆上风电机组大部件音频故障诊断系统，包括音频采集装置、风机场站工业环网和远程服务器，其中，音频采集装置用于采集风电机组各个部件的噪声信号，并将采集到的噪声信号通过风机场站工业环网传输到远程服务器；所述远程服务器用于将采集到的噪声信号转换为相应频域的数据信号；并将该数据信号与远程服务器中存储的故障特征信号库文件进行对比，进而得到风电机组各个部件的故障问题。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种基于工业环网的陆上风电机组大部件音频故障诊断系统。

背景技术

风力发电机组在运行期间，叶片、齿轮箱、电机、偏航等设备会由于自身转动及摩擦等原因产生较大的噪声。以齿轮箱和叶片为例：在齿轮箱运行期间，由于齿轮磨损、润滑不良均会导致齿轮接触异常，从而产生与正常状态下不同强度、频率的运行噪声。在叶片运行期间，由于叶片风沙等硬质物对其磨损、腐蚀性气体对其的腐蚀以及温度变化等原因，会导致其产生表面层剥蚀、沙眼、开裂等情况，上述这些情况的产生都会由于改变了原有的叶片动力特性，从而导致产生不同频域的噪声。产生这些噪声的根本原因是由于设备磨损等原因导致的设备故障，因此利用音频采集，并对其音频特征数据进行分析，能够间接得到设备的故障信息，从而进行故障诊断。

目前风电场一般对于风电机组转动设备如齿轮箱、电机等均采用振动传感器进行分析，利用其振动信号的频域、时域特征与专家故障库积累的故障特征信息进行比对，分析其故障状态。而对于叶片一般采用肉眼观察的手段。随着技术的发展，对于叶片也有采用超声、无人机进行图像识别技术等进行叶片状态诊断的技术。

现有的采用振动传感器进行分析的方法，需要加装多个接触式传感器，增加设备投资，及由于机组机械振动、腐蚀环境而导致的接触式传感器松动、腐蚀等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于工业环网的陆上风电机组大部件音频故障诊断系统，解决了现有的风电场风机叶片的故障诊断中，需要搭建数据传输线路，进而导致成本高。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种基于工业环网的陆上风电机组大部件音频故障诊断系统，包括音频采集装置、风机场站工业环网和远程服务器，其中，音频采集装置用于采集风电机组各个部件的噪声信号，并将采集到的噪声信号通过风机场站工业环网传输到远程服务器；所述远程服务器用于将采集到的噪声信号转换为相应频域的数据信号；并将该数据信号与远程服务器中存储的故障特征信号库文件进行对比，进而得到风电机组各个部件的故障问题。

优选地，所述音频采集装置和远程服务器之间设置有PLC控制柜，所述PLC控制柜上设置有数据采集卡和存储卡；其中，所述音频采集装置用于将采集到的风电机组各个部件的噪声信号传输到数据采集卡；所述数据采集卡用于将接收到的噪声信号转换为数字音频文件，并将该数字音频文件存储在存储卡上。

优选地，所述每台风电机组均设置有一个PLC控制柜，所述每个PLC控制柜连接有一个风机环网交换器；所述两个相邻的风机环网交换器相连，置于末端的风机环网交换器连接风机监控系统环网交换机，通过风机监控系统环网交换机连接远程服务器。

优选地，所述音频采集装置包括齿轮箱音频采集装置、电机音频采集装置和叶片音频采集装置，其中，所述齿轮箱音频采集装置用于采集风电机组的齿轮箱的噪声信号；所述电机音频采集装置用于采集电机的噪声信号；所述叶片音频采集装置用于采集叶片的噪声信号。

优选地，所述叶片音频采集装置设置有三个，所述三个叶片音频采集装置分别布置在叶根处、叶片中部、叶尖处，用于监测叶根、叶片中部、叶尖的噪声信号。

优选地，所述电机音频采集装置设置有两个，分别布置在电机与齿轮箱连接轴的连接处、以及电机的后端，且置于风电机组的机舱顶部。