專利名稱：一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)分析儀的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，一方面，基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的考慮；另一方面， 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于安裝在比較高的塔筒頂部，離地高度通常都在70米以上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要承受風(fēng)力和機(jī)組內(nèi)主軸及發(fā)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，這些都將造成風(fēng)機(jī)的振動(dòng)，如果振幅過(guò)大，必將給離地如此之高的風(fēng)機(jī)帶來(lái)不良影響，甚至是嚴(yán)重破壞，所以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)振動(dòng)，并在振幅超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)及時(shí)報(bào)警和進(jìn)行智能化干預(yù)就顯得尤為重要。而振動(dòng)分析儀則是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需求而設(shè)計(jì)的。具體的，振動(dòng)分析儀通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控和分析，以使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行得以被實(shí)時(shí)監(jiān)控；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)將接受并根據(jù)振動(dòng)分析儀送來(lái)的振動(dòng)數(shù)據(jù)給出報(bào)警信號(hào)控制指令并控制相應(yīng)的報(bào)警器件輸出報(bào)警。然而，現(xiàn)有的振動(dòng)分析儀所采用的技術(shù)均是針對(duì)ARM處理器而開發(fā)設(shè)計(jì)的， 此類采用ARM處理器的振動(dòng)分析儀所運(yùn)用的振動(dòng)分析方法過(guò)于單一且簡(jiǎn)單。具體的，該種振動(dòng)分析方法僅僅采集加速度數(shù)據(jù)并根據(jù)相應(yīng)的加速度數(shù)據(jù)而得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)狀況數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)采集分析方法往往因?yàn)閿?shù)據(jù)過(guò)于單一而無(wú)法詳細(xì)的了解和反映與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)有關(guān)的其他數(shù)據(jù)信息，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)頻譜及振動(dòng)時(shí)的傾角等數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而無(wú)法準(zhǔn)確有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的進(jìn)行調(diào)整。另外，因風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因所處環(huán)境、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔基及自身機(jī)械方面的問(wèn)題往往出現(xiàn)一定角度的傾斜，而這種傾斜往往對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行造成很大的問(wèn)題，尤其是因此而造成的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)異常，給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行造成了很大的隱患。如何有效地監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傾角變化變得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述背景技術(shù)存在的缺陷，提供一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，該應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法具有監(jiān)控范圍廣、可對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的異常振動(dòng)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)振動(dòng)分析方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，該應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法的具體步驟包括
步驟1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)發(fā)出控制指令控制振動(dòng)分析儀啟動(dòng)振動(dòng)采集分析程
序；
步驟2 =DSP處理器根據(jù)振動(dòng)采集分析程序的相關(guān)指令讀取電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM中已設(shè)定的用戶參數(shù)；
步驟3 =DSP處理器按照設(shè)定的用戶參數(shù)分別對(duì)振動(dòng)分析儀內(nèi)的各硬件模塊及濾波器進(jìn)行初始化處理；步驟4 =DSP處理器對(duì)由精密MEMS加速度傳感器采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 步驟5 =DSP處理器根據(jù)用戶設(shè)定的初始參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的振動(dòng)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加速度和傾角計(jì)算；
步驟6 =DSP處理器將計(jì)算所得加速度值及傾角值按照初始參數(shù)要求進(jìn)行校準(zhǔn)，且DSP 處理器通過(guò)快速傅里葉變換算法程序?qū)⒁训贸龅募铀俣戎缔D(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)；
步驟7 =DSP處理器對(duì)所得加速度值進(jìn)行帶通濾波處理，對(duì)所得傾角值進(jìn)行低通濾波處理后連同已經(jīng)得出的振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)暫存在DSP處理器內(nèi)；
步驟8 =DSP處理器根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)發(fā)出的回饋指令而將相應(yīng)的加速度、 傾角及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)反饋給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)對(duì)上述數(shù)據(jù)判斷分析后控制報(bào)警設(shè)備輸出報(bào)警；
步驟9 振動(dòng)分析儀的DSP處理器完成加速度、傾角及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)反饋后，將清除所有的數(shù)據(jù)信息。綜上所述，本發(fā)明應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法在采集分析加速度的基礎(chǔ)上加入了傾角數(shù)據(jù)分析和振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)分析，該振動(dòng)分析方法不僅可提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控振動(dòng)的范圍和能力，而且可及時(shí)有效地確認(rèn)造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常的機(jī)械器件。


圖1為本發(fā)明一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法的一部分流程示意圖。圖2為本發(fā)明一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法的另一部分流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及效果，以下茲例舉實(shí)施例并配合附圖詳予說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100的振動(dòng)采集分析軟件程序?qū)懭朐谡駝?dòng)分析儀(圖中未示)的DSP處理器(未標(biāo)示)內(nèi)。應(yīng)用本發(fā)明一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法的振動(dòng)分析儀是通過(guò)包括數(shù)據(jù)總線與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)相互連接以實(shí)現(xiàn)指令、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送和交換。該種振動(dòng)分析儀包括一精密MEMS加速度傳感器、一同步模數(shù)轉(zhuǎn)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(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100的具體步驟如下
步驟1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)發(fā)出控制指令控制振動(dòng)分析儀啟動(dòng)振動(dòng)采集分析程
序；
步驟2 =DSP處理器根據(jù)振動(dòng)采集分析程序的相關(guān)指令讀取電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM中已設(shè)定的用戶參數(shù)；
步驟3 =DSP處理器按照設(shè)定的用戶參數(shù)分別對(duì)振動(dòng)分析儀內(nèi)的各硬件模塊及濾波器進(jìn)行初始化處理；
步驟4 =DSP處理器對(duì)由精密MEMS加速度傳感器采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 步驟5 =DSP處理器根據(jù)用戶設(shè)定的初始參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的振動(dòng)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加速度和傾角計(jì)算；步驟6 =DSP處理器將計(jì)算所得加速度值及傾角值按照初始參數(shù)要求進(jìn)行校準(zhǔn)，且DSP 處理器通過(guò)快速傅里葉變換算法程序?qū)⒁训贸龅募铀俣戎缔D(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)；
步驟7 =DSP處理器對(duì)所得加速度值進(jìn)行帶通濾波處理，對(duì)所得傾角值進(jìn)行低通濾波處理后連同已經(jīng)得出的振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)暫存在DSP處理器內(nèi)；
步驟8 =DSP處理器根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)發(fā)出的回饋指令而將相應(yīng)的加速度、 傾角及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)反饋給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)對(duì)上述數(shù)據(jù)判斷分析后控制報(bào)警設(shè)備輸出報(bào)警；
步驟9 振動(dòng)分析儀的DSP處理器完成加速度、傾角及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)反饋后，將清除所有的數(shù)據(jù)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(chǔ)器EEPROM中的用戶參數(shù)為以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有頻率為中心頻率的參數(shù)信息及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的報(bào)警上限。所述步驟4中振動(dòng)分析儀內(nèi)的各硬件模塊具體指精密MEMS加速度傳感器、同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP處理器，串行通訊模塊、光電隔離模塊及繼電器；振動(dòng)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(duì)由精密MEMS加速度傳感器采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行的預(yù)處理主要是指對(duì)采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)按照設(shè)定的程序進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換以確保DSP處理器可對(duì)已經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，與此同時(shí)，DSP處理器還將對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、 放大、提取、分析等處理，以確保采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)信號(hào)的準(zhǔn)確性和有效性。本發(fā)明一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100，一方面，在對(duì)精密MEMS加速度傳感器采集的有關(guān)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)加速度進(jìn)行振動(dòng)分析基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)傾角數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，該應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法 100不僅可利用分析得出的傾角數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)異常，而且在滿足振動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析的多樣性的同時(shí)，可確保振動(dòng)分析儀對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)情況的數(shù)據(jù)分析的進(jìn)一步細(xì)化，擴(kuò)展了振動(dòng)分析儀對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)狀況的監(jiān)控范圍，同時(shí)也提升了振動(dòng)分析儀的分析監(jiān)控能力。另一方面，在得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)振動(dòng)加速度的基礎(chǔ)上，通過(guò)快速傅里葉變換算法程序?qū)σ训贸龅恼駝?dòng)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析計(jì)算而可得出相應(yīng)的振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)，通過(guò)分析所得的加速度數(shù)據(jù)、傾角數(shù)據(jù)及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)定的加速度數(shù)據(jù)、 傾角數(shù)據(jù)及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)相互比較而可判斷出造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)異常的原因，進(jìn)而可使導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常的問(wèn)題在盡可能短的時(shí)間內(nèi)得到確認(rèn)和有效地解決，因而可有效降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的成本和降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組事故的發(fā)生率。同時(shí)，因振動(dòng)分析儀采用DSP處理器替代原來(lái)的ARM處理器，故而可有效地的提高振動(dòng)分析儀的采樣效率、 反應(yīng)速度，線性度等方面的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，本發(fā)明應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100在采集分析加速度的基礎(chǔ)上加入了傾角數(shù)據(jù)分析和振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)分析，該應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100 不僅可提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控振動(dòng)的范圍和能力，而且可及時(shí)有效地確認(rèn)造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常的原因。以上所述的技術(shù)方案僅為本發(fā)明應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100的較佳實(shí)施例，任何在本發(fā)明應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法100基礎(chǔ)上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，其特征在于步驟1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)發(fā)出控制指令控制振動(dòng)分析儀啟動(dòng)振動(dòng)采集分析程序；步驟2 =DSP處理器根據(jù)振動(dòng)采集分析程序的相關(guān)指令讀取電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM中已設(shè)定的用戶參數(shù)；步驟3 =DSP處理器按照設(shè)定的用戶參數(shù)分別對(duì)振動(dòng)分析儀內(nèi)的各硬件模塊及濾波器進(jìn)行初始化處理；步驟4 =DSP處理器對(duì)由精密MEMS加速度傳感器采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；步驟5 =DSP處理器根據(jù)用戶設(shè)定的初始參數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的振動(dòng)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行加速度和傾角計(jì)算；步驟6 =DSP處理器將計(jì)算所得加速度值及傾角值按照初始參數(shù)要求進(jìn)行校準(zhǔn)，且DSP 處理器通過(guò)快速傅里葉變換算法程序?qū)⒁训贸龅募铀俣戎缔D(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻譜數(shù)據(jù)；步驟7 =DSP處理器對(duì)所得加速度值進(jìn)行帶通濾波處理，對(duì)所得傾角值進(jìn)行低通濾波處理后連同已經(jīng)得出的振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)暫存在DSP處理器內(nèi)；步驟8 =DSP處理器根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)發(fā)出的回饋指令而將相應(yīng)的加速度、 傾角及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)反饋給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)對(duì)上述數(shù)據(jù)判斷分析后控制報(bào)警設(shè)備輸出報(bào)警；步驟9 振動(dòng)分析儀的DSP處理器完成加速度、傾角及振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)反饋后，將清除所有的數(shù)據(jù)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，其特征在于所述步驟3 中DSP處理器讀取的可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM中的用戶參數(shù)為以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組固有頻率為中心頻率的參數(shù)信息及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的報(bào)警上限。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，其特征在于應(yīng)用本發(fā)明一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法的振動(dòng)分析儀是通過(guò)包括數(shù)據(jù)總線與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主控系統(tǒng)相互連接以實(shí)現(xiàn)指令、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送和交換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，其特征在于所述振動(dòng)分析儀包括一精密MEMS加速度傳感器、一同步模數(shù)轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，其特征在于所述步驟 4中振動(dòng)分析儀內(nèi)的各硬件模塊具體指精密MEMS加速度傳感器、同步模數(shù)轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，其特征在于振動(dòng)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(fā)明公開了一種應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法，該振動(dòng)分析方法是基于振動(dòng)分析儀控制處理單元采用DSP處理器的基礎(chǔ)上，并在采集分析加速度的基礎(chǔ)上加入了傾角數(shù)據(jù)分析和振動(dòng)頻譜數(shù)據(jù)分析，所以該應(yīng)用于振動(dòng)分析儀的振動(dòng)分析方法不僅可提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控振動(dòng)的范圍和能力，而且可及時(shí)有效地確認(rèn)造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)異常的原因。
文檔編號(hào)G01H1/00GK102435294SQ20111028873
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者李泳林 申請(qǐng)人:成都阜特科技有限公司