风电机组齿轮箱在线振动监测系统的开发

【摘要】：近年世界各国风力发电行业迅速发展，我国风力发电总量也迅速增加，导致现有风电机组的运行时间大大增加，风电机组的机械故障率也随之提高。 随着在线监测系统的发展和完善，得益于该系统的方便、有效和逐渐成熟，它已经开始被广泛运用于风电机组的故障监测。本课题的主要研究内容是建立起风电机组齿轮箱在线振动监测系统，此套系统通过在风力发电设备齿轮箱上安装微型振动传感器和微型振动分析系统，对齿轮箱振动信号进行采集，并利用振动分析原理，对齿轮箱的振动信号进行分析处理，判断振动特征，做出故障预警，通过GPRS远程无线通信方式，将监控信息发送至在线监测服务器，由服务器进行故障报警和记录。 本论文对风电机组齿轮箱在线振动监测系统的软硬件各个组成部分进行了详细的介绍，全面分析了各个部分的设计思路和设计流程，其中信息采集处理单元采用了高性能16位信号处理器dsPIC30F系列，此系列芯片不但拥有16位单片机的控制特点，还具备了DSP的高速运算性能，GPRS远程无线通信通过sim900a模块实现。本论文通过实际的工程试验，得到了详细的齿轮箱振动信号分析结果，并将此结果正确无误地发送给了自建的在线监测服务器，充分验证了该监测系统的可行性，为该系统的不断完善提供了可靠依据。另外，为了避免通信内容的泄露论文中还应用了无线通信身份认证技术。 【关键词】：振动 齿轮箱 在线监测 dsPIC30F系列 GPRS 身份认证
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题来源13
• 1.2 课题研究背景13-16
• 1.3 课题目的和意义16-17
• 1.4 风电机组齿轮箱在线振动监测系统概述17-18
• 1.5 国内外齿轮箱在线监测系统发展现状18-19
• 1.6 论文主要研究内容19-22
• 第二章 风电机组齿轮箱及振动分析概述22-27
• 2.1 风电机组齿轮箱概述22-25
• 2.1.1 风电机组发电原理22-23
• 2.1.2 风电机组齿轮箱结构形式23-24
• 2.1.3 风电机组齿轮箱运行过程中出现的主要问题24-25
• 2.2 振动分析概述25-26
• 2.2.1 振动分析原理25
• 2.2.2 振动分析处理流程25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 风电机组齿轮箱在线振动监测系统硬件设计27-51
• 3.1 硬件设计总体框架27-28
• 3.2 微处理器部分设计28-31
• 3.2.1 微处理器选型及技术指标28-30
• 3.2.2 微处理器部分电路设计30-31
• 3.3 电源部分设计31-36
• 3.3.1 主电源（外部电源）设计31-34
• 3.3.2 内部电源（锂电池）设计34-36
• 3.4 远程通信部分设计36-41
• 3.4.1 通信模块选型及技术指标37-38
• 3.4.2 远程通信部分电路设计38-41
• 3.5 振动模块设计41-46
• 3.5.1 振动模块选型及技术指标42-44
• 3.5.2 振动模块电路设计44-46
• 3.6 测温模块设计46-47
• 3.6.1 测温模块选型及技术指标46-47
• 3.6.2 测温模块电路设计47
• 3.7 测距模块设计47-49
• 3.7.1 测距模块选型及技术指标48-49
• 3.7.2 测距模块电路设计49
• 3.8 本章小结49-51
• 第四章 风电机组齿轮箱在线振动监测系统软件设计51-72
• 4.1 软件设计总体介绍51
• 4.2 下位机程序设计51-60
• 4.2.1 远程通信部分程序设计52-54
• 4.2.2 测温程序设计54-57
• 4.2.3 测距程序设计57-58
• 4.2.4 振动信号采集、处理程序设计58-60
• 4.3 上位机程序设计60-67
• 4.3.1 上位机开发环境介绍60
• 4.3.2 套接字介绍60-62
• 4.3.3 线程处理62
• 4.3.4 上位机工作机制62-67
• 4.4 其他67-70
• 4.4.1 远程通信心跳机制67
• 4.4.2 远程通信流程及帧格式定义67-69
• 4.4.3 远程通信身份认证的设计69-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 风电机组齿轮箱在线振动监测系统的试验和结果分析72-78
• 5.1 模拟齿轮箱振动试验72-73
• 5.2 现场工程实验73-77
• 5.2.1 现场工程实验环境概述73-74
• 5.2.2 工程实验详述74-77
• 5.3 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 工作总结78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-84
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文84

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