一種應用于振動分析儀的振動分析方法
2023-09-19 02:27:15 1
專利名稱：一種應用于振動分析儀的振動分析方法
技術領域：
本發明涉及風力發電機組振動分析儀的技術領域，尤其涉及一種應用于振動分析儀的振動分析方法。
背景技術：
風力發電技術領域，一方面，基於風力發電機組安全穩定運行的考慮；另一方面， 風力發電機組由於安裝在比較高的塔筒頂部，離地高度通常都在70米以上，風力發電機組要承受風力和機組內主軸及發電機軸的旋轉動能，這些都將造成風機的振動，如果振幅過大，必將給離地如此之高的風機帶來不良影響，甚至是嚴重破壞，所以通過實時監測風機振動，並在振幅超過設定閾值時及時報警和進行智能化幹預就顯得尤為重要。而振動分析儀則是針對風力發電機組需求而設計的。具體的，振動分析儀通過對風力發電機組的振動數據採集監控和分析，以使整個風力發電機組運行得以被實時監控；風力發電機組的主控系統將接受並根據振動分析儀送來的振動數據給出報警信號控制指令並控制相應的報警器件輸出報警。然而，現有的振動分析儀所採用的技術均是針對ARM處理器而開發設計的， 此類採用ARM處理器的振動分析儀所運用的振動分析方法過於單一且簡單。具體的，該種振動分析方法僅僅採集加速度數據並根據相應的加速度數據而得出風力發電機組的振動狀況數據，上述數據採集分析方法往往因為數據過於單一而無法詳細的了解和反映與風力發電機組振動有關的其他數據信息，如風力發電機組的振動頻譜及振動時的傾角等數據信息，進而無法準確有效地對風力發電機組的進行調整。另外，因風力發電機組因所處環境、風力發電機組塔基及自身機械方面的問題往往出現一定角度的傾斜，而這種傾斜往往對風力發電機組的正常運行造成很大的問題，尤其是因此而造成的風力發電機組的振動異常，給風力發電機組的安全運行造成了很大的隱患。如何有效地監測風力發電機組的傾角變化變得尤為重要。
發明內容
本發明的目的是針對上述背景技術存在的缺陷，提供一種應用于振動分析儀的振動分析方法，該應用于振動分析儀的振動分析方法具有監控範圍廣、可對風力發電機組的異常振動進行有效監測振動分析方法。為實現上述目的，本發明提供一種應用于振動分析儀的振動分析方法，該應用于振動分析儀的振動分析方法的具體步驟包括
步驟1 風力發電機組的主控系統發出控制指令控制振動分析儀啟動振動採集分析程
序；
步驟2 =DSP處理器根據振動採集分析程序的相關指令讀取電可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM中已設定的用戶參數；
步驟3 =DSP處理器按照設定的用戶參數分別對振動分析儀內的各硬體模塊及濾波器進行初始化處理；步驟4 =DSP處理器對由精密MEMS加速度傳感器採集的振動數據進行預處理； 步驟5 =DSP處理器根據用戶設定的初始參數數據對經過預處理的振動數據分別進行加速度和傾角計算；
步驟6 =DSP處理器將計算所得加速度值及傾角值按照初始參數要求進行校準，且DSP 處理器通過快速傅立葉變換算法程序將已得出的加速度值轉換成相應的頻譜數據；
步驟7 =DSP處理器對所得加速度值進行帶通濾波處理，對所得傾角值進行低通濾波處理後連同已經得出的振動頻譜數據暫存在DSP處理器內；
步驟8 =DSP處理器根據風力發電機組的主控系統發出的回饋指令而將相應的加速度、 傾角及振動頻譜數據反饋給風力發電機組主控系統，主控系統對上述數據判斷分析後控制報警設備輸出報警；
步驟9 振動分析儀的DSP處理器完成加速度、傾角及振動頻譜數據反饋後，將清除所有的數據信息。綜上所述，本發明應用于振動分析儀的振動分析方法在採集分析加速度的基礎上加入了傾角數據分析和振動頻譜數據分析，該振動分析方法不僅可提升風力發電機組監控振動的範圍和能力，而且可及時有效地確認造成風力發電機組振動異常的機械器件。
圖1為本發明一種應用于振動分析儀的振動分析方法的一部分流程示意圖。圖2為本發明一種應用于振動分析儀的振動分析方法的另一部分流程示意圖。
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所達成目的及效果，以下茲例舉實施例並配合附圖詳予說明。請參閱圖1及圖2，本發明一種應用于振動分析儀的振動分析方法100的振動採集分析軟體程序寫入在振動分析儀(圖中未示)的DSP處理器(未標示)內。應用本發明一種應用于振動分析儀的振動分析方法的振動分析儀是通過包括數據總線與風力發電機組的主控系統相互連接以實現指令、數據的實時傳送和交換。該種振動分析儀包括一精密MEMS加速度傳感器、一同步模數轉換器、一 DSP處理器，一串行通訊模塊、一光電隔離模塊、一繼電器、一帶通濾波器及一低通濾波器。所述一種應用于振動分析儀的振動分析方法100的具體步驟如下
步驟1 風力發電機組的主控系統發出控制指令控制振動分析儀啟動振動採集分析程
序；
步驟2 =DSP處理器根據振動採集分析程序的相關指令讀取電可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM中已設定的用戶參數；
步驟3 =DSP處理器按照設定的用戶參數分別對振動分析儀內的各硬體模塊及濾波器進行初始化處理；
步驟4 =DSP處理器對由精密MEMS加速度傳感器採集的振動數據進行預處理； 步驟5 =DSP處理器根據用戶設定的初始參數數據對經過預處理的振動數據分別進行加速度和傾角計算；步驟6 =DSP處理器將計算所得加速度值及傾角值按照初始參數要求進行校準，且DSP 處理器通過快速傅立葉變換算法程序將已得出的加速度值轉換成相應的頻譜數據；
步驟7 =DSP處理器對所得加速度值進行帶通濾波處理，對所得傾角值進行低通濾波處理後連同已經得出的振動頻譜數據暫存在DSP處理器內；
步驟8 =DSP處理器根據風力發電機組的主控系統發出的回饋指令而將相應的加速度、 傾角及振動頻譜數據反饋給風力發電機組主控系統，主控系統對上述數據判斷分析後控制報警設備輸出報警；
步驟9 振動分析儀的DSP處理器完成加速度、傾角及振動頻譜數據反饋後，將清除所有的數據信息。所述步驟3中DSP處理器讀取的可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM中的用戶參數為以風力發電機組固有頻率為中心頻率的參數信息及風力發電機組振動的報警上限。所述步驟4中振動分析儀內的各硬體模塊具體指精密MEMS加速度傳感器、同步模數轉換器、DSP處理器，串行通訊模塊、光電隔離模塊及繼電器；振動分析儀中的濾波器具體指帶通濾波器及低通濾波器。所述步驟5中DSP處理器對由精密MEMS加速度傳感器採集的振動數據進行的預處理主要是指對採集的振動數據按照設定的程序進行相應的轉換以確保DSP處理器可對已經過轉換的振動數據進行相應的計算，與此同時，DSP處理器還將對振動數據進行濾波、 放大、提取、分析等處理，以確保採集的振動數據信號的準確性和有效性。本發明一種應用于振動分析儀的振動分析方法100，一方面，在對精密MEMS加速度傳感器採集的有關風力發電機組的振動加速度進行振動分析基礎上，進一步對與風力發電機組運行過程中的振動傾角數據進行採集和分析，該應用于振動分析儀的振動分析方法 100不僅可利用分析得出的傾角數據進一步驗證風力發電機組的振動異常，而且在滿足振動數據採集分析的多樣性的同時，可確保振動分析儀對風力發電機組的振動情況的數據分析的進一步細化，擴展了振動分析儀對風力發電機組振動狀況的監控範圍，同時也提升了振動分析儀的分析監控能力。另一方面，在得出風力發電機組相關振動加速度的基礎上，通過快速傅立葉變換算法程序對已得出的振動加速度數據進一步分析計算而可得出相應的振動頻譜數據，通過分析所得的加速度數據、傾角數據及振動頻譜數據與風力發電機組的設定的加速度數據、 傾角數據及振動頻譜數據相互比較而可判斷出造成風力發電機振動異常的原因，進而可使導致風力發電機組振動異常的問題在儘可能短的時間內得到確認和有效地解決，因而可有效降低風力發電機組安全運行的成本和降低風力發電機組事故的發生率。同時，因振動分析儀採用DSP處理器替代原來的ARM處理器，故而可有效地的提高振動分析儀的採樣效率、 反應速度，線性度等方面的優點。綜上所述，本發明應用于振動分析儀的振動分析方法100在採集分析加速度的基礎上加入了傾角數據分析和振動頻譜數據分析，該應用于振動分析儀的振動分析方法100 不僅可提升風力發電機組監控振動的範圍和能力，而且可及時有效地確認造成風力發電機組振動異常的原因。以上所述的技術方案僅為本發明應用于振動分析儀的振動分析方法100的較佳實施例，任何在本發明應用于振動分析儀的振動分析方法100基礎上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種應用于振動分析儀的振動分析方法，其特徵在於步驟1 風力發電機組的主控系統發出控制指令控制振動分析儀啟動振動採集分析程序；步驟2 =DSP處理器根據振動採集分析程序的相關指令讀取電可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM中已設定的用戶參數；步驟3 =DSP處理器按照設定的用戶參數分別對振動分析儀內的各硬體模塊及濾波器進行初始化處理；步驟4 =DSP處理器對由精密MEMS加速度傳感器採集的振動數據進行預處理；步驟5 =DSP處理器根據用戶設定的初始參數數據對經過預處理的振動數據分別進行加速度和傾角計算；步驟6 =DSP處理器將計算所得加速度值及傾角值按照初始參數要求進行校準，且DSP 處理器通過快速傅立葉變換算法程序將已得出的加速度值轉換成相應的頻譜數據；步驟7 =DSP處理器對所得加速度值進行帶通濾波處理，對所得傾角值進行低通濾波處理後連同已經得出的振動頻譜數據暫存在DSP處理器內；步驟8 =DSP處理器根據風力發電機組的主控系統發出的回饋指令而將相應的加速度、 傾角及振動頻譜數據反饋給風力發電機組主控系統，主控系統對上述數據判斷分析後控制報警設備輸出報警；步驟9 振動分析儀的DSP處理器完成加速度、傾角及振動頻譜數據反饋後，將清除所有的數據信息。
2.根據權利要求1所述的應用于振動分析儀的振動分析方法，其特徵在於所述步驟3 中DSP處理器讀取的可擦寫可編程只讀存儲器EEPROM中的用戶參數為以風力發電機組固有頻率為中心頻率的參數信息及風力發電機組振動的報警上限。
3.根據權利要求1所述的應用于振動分析儀的振動分析方法，其特徵在於應用本發明一種應用于振動分析儀的振動分析方法的振動分析儀是通過包括數據總線與風力發電機組的主控系統相互連接以實現指令、數據的實時傳送和交換。
4.根據權利要求3所述的應用于振動分析儀的振動分析方法，其特徵在於所述振動分析儀包括一精密MEMS加速度傳感器、一同步模數轉換器、一 DSP處理器，一串行通訊模塊、一光電隔離模塊、一繼電器、一帶通濾波器及一低通濾波器。
5.根據權利要求4所述的應用于振動分析儀的振動分析方法，其特徵在於所述步驟 4中振動分析儀內的各硬體模塊具體指精密MEMS加速度傳感器、同步模數轉換器、DSP處理器，串行通訊模塊、光電隔離模塊及繼電器。
6.根據權利要求4所述的應用于振動分析儀的振動分析方法，其特徵在于振動分析儀中的濾波器具體指帶通濾波器及低通濾波器。
全文摘要
本發明公開了一種應用于振動分析儀的振動分析方法，該振動分析方法是基于振動分析儀控制處理單元採用DSP處理器的基礎上，並在採集分析加速度的基礎上加入了傾角數據分析和振動頻譜數據分析，所以該應用于振動分析儀的振動分析方法不僅可提升風力發電機組監控振動的範圍和能力，而且可及時有效地確認造成風力發電機組振動異常的原因。
文檔編號G01H1/00GK102435294SQ20111028873
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月27日 優先權日2011年9月27日
發明者李泳林 申請人:成都阜特科技有限公司