本实用新型专利技术是有关于一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。本实用新型专利技术在采集单元中内置处理模块，实现了对振动信号和转速脉冲信号的整周期信号序列截取，可智能判定采样长度是否满足后续分析要求；采集单元可实现对转速脉冲信号和振动信号的智能存储；分析芯片与采集单元独立，分析芯片实现了插值复采样和指定转速时间延拓，简化了采集单元处理模块部分的设计。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及振动测试及信号处理
，特别是涉及ー种针对低速变转速变エ况风电机组转子振动信号的数据采集及分析装置。
技术介绍
风电机组是ー个刚柔耦合的多体系统，其动カ源是具有很强随机性和不连续性的自然风能。作用在风电机组上的空气动力、惯性カ和弾性力等交变载荷会使风电机组发生 变形和振动，这会影响风电机组的正常运行，严重时会导致风电机组损坏。目前使用的数据采集及分析装置均为通用型装置，数据采集主要完成数据的记录，并进行抗混叠滤波等常规处理，数据分析集成了各种通用分析方法，而并未考虑风电机组转子振动信号的特殊性。风电机组转子运转在低转速(一般〈20rpm)、动载荷下，且转速不稳定，长期变エ况运行，运行エ况不同于普通旋转机械，因此，常规的数据采集及分析装置难以有效采集和分析风电机组转子振动中的特征信息，这对风电机组转子振动信号的分析及故障诊断带来了困难。由此可见，如何能创设ー种可通过对风电机组转子振动信号及转速信号的同步采集、周期划分及插值复采样，从而直接获得利于分析的波形图谱，为风电机组转子振动信号分析和故障诊断提供依据的新的变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，实属当前的重要研发课题之一。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，使其可通过对风电机组转子振动信号及转速信号的同步采集、周期划分及插值复采样，从而直接获得利于分析的波形图谱，为风电机组转子振动信号分析和故障诊断提供依据，从而克服现有采集及分析装置的不足。为解决上述技术问题，本技术一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。作为本技术的一种改进，所述的采集単元包括电源模块、采集模块、处理模块、存储模块和通讯模块，其中电源模块为整个采集単元供电；采集模块同步采集转速信号和振动信号；处理模块对采集到的信号进行滤波处理、转速区间计算及整周期划分；存储模块存储处理得到的信号和信息；通讯模块负责采集単元与分析芯片之间的通讯连接。采用这样的设计后，本技术至少具有以下优点I、在采集单元中内置处理模块，实现了对振动信号和转速脉冲信号的整周期信号序列截取，可智能判定采样长度是否满足后续分析要求；2、采集单元可实现对转速脉冲信号和振动信号的智能存储；3、分析芯片与采集単元独立，分析芯片实现了插值复采样和指定转速时间延拓，简化了采集单元处理模块部分的设计。附图说明上述仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本技术作进ー步的详细说明。图I是本技术变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的结构示意图。图2是本技术变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的工作流程示意图。 图3、图4是本技术具体实施例中分析芯片对指定转速信号进行频谱分析的示意图。具体实施方式请參阅图I所示，本技术变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置1，包括振动传感器11、转速传感器12、采集单元13以及分析芯片14。其中，采集单元13包括电源模块、采集模块、处理模块、存储模块和通讯模块电源模块负责整个采集单元13的供电，采集模块负责转速信号和振动信号的同步采集，处理模块负责信号的滤波处理、转速区间计算及整周期划分，存储模块负责对处理完信号及相关信息的智能存储，通讯模块负责采集単元13与分析芯片14之间的通讯。采集单元13以等时间间隔同步采集振动传感器11和转速传感器12的振动信号和等相位转速脉冲信号，自动判断采样长度是否达到后续分析要求，智能存储转速序列和振动序列数据和整周期数、转速变化区间等信息。分析芯片14实现对整周期振动信号的插值复采样及指定转速下的时间延拓。请配合參阅图2所示，本技术应用上述装置的变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置的工作流程包括以下步骤步骤A，利用转速传感器12和振动传感器11获取转速脉冲信号和振动信号。其中，转速传感器12采集转速脉冲信号，有以下采集方式沿主轴3旋转角度均布多个反光条4 (对于风轮额定转速小于20rpm的风轮，等分点数应至少满足n ^ 30)获得等相位脉冲，利用转速传感器12获取反光条4脉冲信号；利用转速传感器12计数轮毂与机舱连接处螺栓或涨紧套处螺栓获得等相位脉冲；从风电机组的编码器引出等相位脉冲信号；或者其它类似可实现转子等相位脉冲采集的方式。步骤B，采集单元13中的采集模块以等时间间隔同步采集转速脉冲信号和振动信号，较佳的，采样长度应不小于8个风轮旋转周期。步骤C，采集单元13中的处理模块对步骤B所得信号进行处理，定位脉冲上升沿或下降沿时刻序列，依此计算转速序列，并按脉冲序列将对应的振动信号划分为振动信号段，并截取成风轮旋转整周期的振动信号序列。较佳的，采集单元13中的存储模块对步骤C所得转速序列及信号序列进行智能存储，并将信号序列数据与整周期数、转速序列区间等信息分开存储。步骤D，分析芯片14通过采集単元的通讯模块访问采集单元存储的转速序列和信号序列数据，对各个整周期振动信号序列进行插值复采样，对复采样得到的振动信号进行指定转速下的时间延拓，得到指定转速的整周期连续振动信号并进行频谱分析。较佳的，分析芯片14的分析过程中应保证每个相邻转速脉冲对应的振动信号段具有相同的采样点数；指定转速在计算所得转速序列变化区间内。以下列举具体实施例来说明应用本技术装置的处理步骤在风电机组的主轴3上周向均布有反光条4，将振动传感器11和转速传感器12分别安装在风电机组的主轴承2和主轴3处，并将其采集到的信号发送至数据采集単元13，分析过程如下a)在风电机组主轴承座处用磁吸方式安装低频振动加速度传感器，用磁力表架安装转速传感器。b)设定采集模块采样频率，并按采集单元默认采样长度为8个风轮旋转周期同步采集转速脉冲信号和振动信号。c)采集单元对采集到的转速脉冲序列和振动信号序列进行处理并智能存储，将信号序列数据与整周期数、转速序列区间等信息分开存储。d)分析芯片通过采集单元通讯模块访问采集单元存储的转速序列和信号序列数据及相关特征信息，对各个整周期振动信号序列分别进行插值复采样，对复采样得到的振动信号进行指定转速15rpm下的时间延拓，得到15rpm的整周期连续振动信号并进行频谱分析如图3、图4所示。本技术主要考虑了风电机组转子低转速、变エ况的运行特点，利用数据采集装置以等时间间隔同步采集转子振动信号及转速脉冲串信号，并在数据采集装置内置的处理模块中实现对信号的整周期划分，在分析芯片中实现整周期信号的插值复采样及指定转速下的时间延拓，实现了风电机组转子振动信号的有效分析，为风电机组转子振动信号的采集和分析提供了一种途径。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述掲示的
技术实现思路
做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本技术的保护范围内。权利要求1.一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，其特征在于包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。2.根据权利要求I所述的变转速风本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变转速风电机组转子振动信号的采集及分析装置，其特征在于包括振动传感器、转速传感器、采集上述传感器数据的采集单元以及对采集到的信息进行分析的分析芯片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董礼，苏宝定，于迟，程庆阳，杨怀宇，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：
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