技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种风电机组齿轮箱行星振动采集装置。
背景技术
[0002] 近年来，随着我国
能源的持续紧缺及生态环境的日益恶化，
风能作为最有开发利用前景和技术最成熟的一种可再生的清洁能源,越来越受到重视。我国的风能资源非常丰富，风电技术也日趋成熟，
风力发电的发展非常迅速。
[0003] 齿轮箱是风电机组中的核心部件，安装在距地面几十米高的狭小
机舱内，其本身的体积和
质量对机舱、
塔架、机组风载和安装维修
费用等都有重要影响，由于维修不便、维修成本高，通常对齿轮箱可靠性的要求极为苛刻。
[0004] 大型风电齿轮箱均采用行星传动，是典型的低速、重载、变转矩和增速传动。在齿轮箱的故障率中行星传动的故障率约占40%，是风电齿轮箱中最容易出故障的一级传动。如图2所示，齿轮箱通过
行星架201输入风轮
叶片传来的转矩。主要传动结构为:行星架201、
太阳轮203、
外齿圈204。从风力机
叶轮来的
载荷直接通过叶轮
主轴传递到行星架201上，使得行星架201受载
变形较大，尤其是
行星轮202轴孔的变形量过大，这将直接导致太阳轮203、行星轮202和外齿圈204
啮合时发生偏载，影响齿轮的
接触强度和弯曲强度，大大降低齿轮箱的使用寿命，甚至导致断齿等严重安全事故的发生，导致严重影响风电机组运行的可靠性。
实用新型内容
[0005] 本实用新型提供一种风电机组齿轮箱行星振动采集装置，通过对齿轮箱的振动进行实时准确的采集，为提高齿轮箱的使用寿命提供良好
基础。
[0006] 所述风电机组齿轮箱行星振动采集装置包括：
[0007] 低频振动
传感器，用于采集行星架和行星轮的振动位移，并对应
输出电压；
[0008] 低通滤波单元，与所述低频振动传感器连接；
[0009] 高频振动传感器，用于采集太阳轮和外齿圈的振动位移，并对应输出电压；
[0010] 高通滤波单元，与所述高频振动传感器连接；
[0011]
模数转换单元，分别与所述低通滤波单元和高通滤波单元连接；
[0012] 中央处理单元，与所述模数转换单元连接，用于对模数转换处理后的
信号进行打包处理；
[0013] 通信单元，与所述中央处理单元连接，用于将所接收的中央处理单元所输出的信号进行编码处理后上传输出。
[0014] 通过对齿轮箱的振动进行实时准确的采集，为提高齿轮箱的使用寿命提供良好基础。
[0015] 可选的，所述模数转换单元与中央处理单元之间，还包括电平转换单元，用于5～3.3V的双向电平转换。
[0016] 由上，实现模数转换单元与中央处理单元的无障碍通信。
[0017] 可选的，所述电平转换单元为包括型号为74LVC4245芯片的
电路。
[0018] 可选的，所述模数转换单元为包括型号为MAX125芯片的电路。
[0019] 可选的，所述中央处理单元为包括型号为TMS320LF2407芯片的电路。
[0020] 较佳的，所述通信单元包括以下之一：RS485串口通信电路、HOMBUS通信模
块、CANBUS通信模块、WIFI通信模块和WIFI DIRECT通信模块。
[0021] 由上，实现通过不同的通信协议与上位机通信，提高与上位机通信的兼容性。
[0022] 较佳的，还包括存储单元，与中央处理单元连接。
[0023] 由此，上位机检测齿轮箱故障时，可调取存储单元数据，进行故障分析。
附图说明
[0024] 图1为风电机组齿轮箱行星振动采集装置的原理示意图；
[0025] 图2为风电机组齿轮箱行星结构示意图；
[0026] 图3为模数转换单元的电路原理图；
[0027] 图4为电平转换单元的电路原理图；
[0028] 图5为中央处理单元的电路原理图；
[0029] 图6为通信单元的电路原理图。
具体实施方式
[0030] 下面将结合附图，对本实用新型风电机组齿轮箱行星振动采集装置的
实施例进行详细描述。
[0031] 如图1所示的风电机组齿轮箱行星振动采集装置的原理示意图，包括分别设置于齿轮箱行星架201、行星轮202处的低频振动传感器11，以及设置于太阳轮203、外齿圈204处的高频振动传感器13。上述传感器通过磁吸和辅助粘贴方式固定，其固定方式与现有固定方式相同，不再赘述。以及分别与低频振动传感器11连接的低通滤波单元12，与高频振动传感器13连接的高通滤波单元14；分别与低通滤波单元12和高通滤波单元14连接的模数转换单元20，以及与模数转换单元20依次连接的中央处理单元30和通信单元40。
[0032] 其中，行星架201和行星轮202的旋转
频率小于30cpm（约为0.5Hz），故采用低频振动传感器11。太阳轮203和外齿圈204的旋转频率约为1500cpm（约25Hz），采用高频振动传感器13。
[0033] 上述振动传感器内部固定有永久磁
铁外部壳体，将
磁铁产生的磁路封闭在壳体内。磁体与
外壳之间是上下固定的两圆形
弹簧片
支撑的线圈。当行星架201、行星轮202、太阳轮203或外齿圈204产生振动作用时，线圈与磁铁产生相对运动，线圈切割磁感线，产生对应的模拟电压信号。
[0034] 低通滤波单元12，与所述低频振动传感器11连接，用于对所输出的模拟电压信号进行滤波处理，以提高
信噪比。
[0035] 高通滤波单元14，与所述高频振动传感器13连接，用于对所输出的模拟电压信号进行滤波处理，以提高信噪比。
[0036] 模数转换单元20，分别与低通滤波单元12和高通滤波单元14连接，用于将上述传感器所输出的模拟电压信号进行模数转换，转换为
数字信号。如图3所示，所述模数转换单元20的功能可通过包括型号为MAX125芯片的电路实现。进一步的，由于MAX125的数字信号为5V电平，而后文所述的中央处理单元30的数字信号为3.3V，故还包括一电平转换单元，与模数转换单元20连接，用于实现5～3.3V的双向电平转换。如图4所示，所述电平转换单元的功能可通过包括型号为74LVC4245芯片的电路实现。
[0037] 中央处理单元30，通过电平转换单元与模数转换单元20连接，用于将所接收的数字信号进行打包处理并输出。如图5所示，所述中央处理单元30的功能可通过包括型号为TMS320LF2407芯片的电路实现。
[0038] 进一步的，所述中央处理单元30与电平转换单元之间，还包括放大电路以及滤波电路，由于上述电路属于
现有技术，故不再赘述并图示。
[0039] 较佳的，还包括一存储单元（未图示），与中央处理单元30连接，用于存储中央处理单元30的数据。由此，后文所述上位机检测齿轮箱故障时，可调取存储单元数据，进行故障分析。
[0040] 通信单元40，与中央处理单元30连接，用于接收中央处理单元30所输出的代表齿轮箱运行数据的信号，将上述信号进行编码处理后上传输出。如图6所示，所述通信单元40采用RS485串口通信电路实现，通过RS485串口通信电路连接成一个网络并由一台上位机对其进行监控，采用RS485串口通信电路时，一个网络中最多可以包括128部电机组齿轮箱行星振动采集装置。
[0041] 另外，所述通信单元40的功能还可通过HOMBUS通信模块、CANBUS通信模块、WIFI通信模块或WIFI DIRECT通信模块实现。
[0042] 进一步的，还包括
图像处理单元和显示驱动单元（未图示），图像处理单元与中央处理单元30连接，用于将齿轮箱工作参数进行编码处理，生成曲线图像数据。所述显示驱动单元包括型号为LM3S2793芯片的电路。
[0043] 显示驱动单元用于将图像处理单元所输出的曲线图像数据进行编码处理，并转换为RGB格式。所述显示驱动单元通过包括型号为SSD1963QL8芯片的电路实现。
[0044] 进一步的，还包括上位机（未图示），上位机与通信单元40通信连接，依据采集数据进行分析，以得知齿轮箱的工作状态，将齿轮箱的实时运行数据与事先设定的值进行比较，能够及时地发现运行异常并报警。
[0045] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
