风机振动监测系统设计
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第 ３ ２ 卷 第 ６期
Ｖｏ １ ． ３ ２ ， Ｎｏ ． ６
滨州 学院 学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｂ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２ ０ １ ６年 １ ２月
Ｄｅ ｃ ．， ２ ０１ ６
风 机 振 动 监 测 系统 设 计
．
Ｇ Ｎ Ｄ
Ｇ Ｎ Ｄ － ｌ １
Ｖ ＣＣ
速度 传 感器采 集风机 的振 动信 息 ， 通 过 调 理 电路 对 电 压 和 电 流 调 理 后 ， 信号经过 Ｄ Ｓ Ｐ 自带的模
数 转 换 模 块 传 输 给 ＤＳ Ｐ， 将 处理后 的振动 信 息通过 Ｉ ２ Ｃ通 信 模 块 发 送 给 上 位 机 ＭＡＴＩ ＡＢ显 示 。
通过 这种 方式 ， 振动 信 息可 以 实时显示在 Ｐ Ｃ上 ， 且 不会 影 响 ＤＳ Ｐ上 挂 载 其 他 设 备 。
０ 引 言
随着 社会 的进 步 ， 人 们对 能源 的依赖 越来 越大 ， 各类 新 能源 都得 到 了很 好 的开发 利 用 ， 其 中风 能 是 开
发最 广泛 最成熟 的新能源 。风力发 电机 是风力 发 电的核 心设备 ， 风机 的好 坏程 度决 定着 发 电的效率 ， 一 旦 风机 老化 失修 ， 严重 的可 能造成 直接 经济 损失 ， 所 以人们 越来越 关 注这些 大型设 备 的维护 和监 测 。 目前 国 内对 风机 的监 测大 部分 还停 留在工 人定 期维 护 的状态 ， 而 且一 般 风机 都装 设 在 高 空 ， 维 护 难 度大 ， 基 本 都
是 在故 障发 生后才 对风 机元 件进行 更换 ， 这种 监测 方法 既费 时费 力 ， 又难 以提前准 确 的预测 故障 。本 文设 计 的 系统 可 以实 时对 风机进行 监测 ， 通 过 阈值 设定 或经 验判 定可 以很直 观方便 地 预测故 障 。 本设 计通 过加 速度传 感 器将风 机 的振动信 号 转 换 为 电信 号 ， 并将 其 发 送 给 Ｄ Ｓ Ｐ进 行 数据 处 理 ， 最 后
所示。
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Ｉ Байду номын сангаас
图 １ 硬 件 部 分 框 图
Ｉ ２ Ｃ 通 信模 块 卜 ＿ ＿ ｌ 上 位 机
２ ． １ 加 速 度 传 感 器 电路
本设 计 选 用 了 Ｌ Ｉ Ｓ ３ ４ ４ ＡＬＨ 加 速 度 传 感 器 。这
款传感 器 具有低 功耗 、 高 性能 、 响应 时 间短 、 稳 定性 好 等特 点 ］ 。电路 原理 图如 图 ２所 示 。Ｆ Ｓ脚 为 量 程选 择， 接地为选择±２ ｇ ； Ｓ Ｔ接地选择普通模式 ； ＮＣ和 Ｒ Ｅ Ｓ不 接 ； Ｐ Ｄ 接地 选 择普 通 模式 ； Ｖｏ ｕ ｔ Ｘ／ Ｙ／ Ｚ 为 ｘ、 ｙ、 Ｚ轴 输 出端 ， 引 脚外 的外 接 电容 可 以 确定 输 出 信号 的带 宽 ， 其 计算 公式 为
王新春 ， 杨林 东
（ 内蒙古 科技 大学 信息 工程 学 院 ， 内蒙古 包头 ０ １ ４ ０ ０ ０ ）
摘 要： 风 机设备 故 障必 然伴 随着振 动 ， 所 以振 动信 息是判 定设 备是 否故 障的 重要 标 准 。使
用 ＭＡＴＬＡＢ和 ＴＭ ￥ ３ ２ ０ Ｆ２ ８ ３ ３ ５型 ＤＳ Ｐ， 设 计 了 用 于 监 测 风 机 变 流 器 振 动 信 息 的 系统 。使 用 加
设 接 口多等 特点 ， 特别适 合处 理大 容量 的数据 。
１ 信 号 采 集 系统 的基 本 原 理
采 集变 流器 的振 动信 息 ， 应 用最 广泛 的是加 速度 传感 器 。传感 器 将 采集 到 的 电压 或 电 流信 息通 过 调 理模 块传送 给 Ｄ Ｓ Ｐ内部 的模 数转 换 模 块 ， 通 过模 数 转 换 ， ＤＳ Ｐ 即可接 收到 可 用 的振 动 信 息 并进 行 处 理 。 最后 Ｄ Ｓ Ｐ将 处理 好 的信 号通 过 Ｉ ２ Ｃ转 ＵＳ Ｂ传输 给 Ｐ Ｃ显 示 。
２ 硬 件 电路设 计
在监测 风 电机组 运行 状态 时 ， 传 感 器安 装 的位 置 十分 重 要 ， 它 关 系 着 能否 充 分 采 集 到 正确 的振 动信 息 。根据 长期 的经验 ， 风 电机组 一般 的故 障大部 分在 齿轮 箱 、 轴承、 高低速 轴上 口 。所 以 ， 在 安装 传感 器 的
・ ６ ０ ・
第 ６期
王新 春 ， 杨 林东
风 机振动 监测 系统设 计
时候 ， 大都 考虑 安装 到这 些位 置 ， 以保证 采集 到 的数据 的充 分程 度嘲 。
硬 件部 分主 要包 括振 动信 号 的采集 电路 、 放大 调理 电路 、 模 数转换 电路 的设计 。硬件 部 分框 图如 图 １
关键 词 ： 风机 ； 振动； ＴＭ ￥ ３ ２ ０ Ｆ２ ８ ３ ３ ５ ； Ｉ ２ Ｃ通信 ； 监 测
中图分类号 ： ＴＮ ２ ９ ９
文献标识码 ： Ａ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ４ ８ ６ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ ３ —２ ６ １ ８ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． ０ １ １
通过 Ｉ ２ Ｃ总 线发送 给上 位机 显示 。由于 Ｉ ２ Ｃ总线 可 以挂载 多 个设 备 ， 所 以不会 占用 ＤＳ Ｐ的其 他 接 口 ， 不
影 响将来 对 系统 的二 次开发 。本 文 使用 的 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５型 Ｄ Ｓ Ｐ具 有 精 度 高 、 功耗 小 、 处理速度快、 外
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６一ｌ Ｏ～１ ８
第一作者简介 ： 王新春 （ １ ９ ７ ４ 一） ， 男， 内蒙古包头人 ， 副教授 ， 硕士， 从 事 电力 电 子 技 术 研 究 。
Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｘ ｉ ｎ ｃ ｈ ｕ ｎ ｗ＠ ｈ ｏ ｔ ｍａ ｉ ｌ ． Ｃ Ｏ １ Ｔ Ｉ
Ｖｏ １ ． ３ ２ ， Ｎｏ ． ６
滨州 学院 学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｂ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２ ０ １ ６年 １ ２月
Ｄｅ ｃ ．， ２ ０１ ６
风 机 振 动 监 测 系统 设 计
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Ｖ ＣＣ
速度 传 感器采 集风机 的振 动信 息 ， 通 过 调 理 电路 对 电 压 和 电 流 调 理 后 ， 信号经过 Ｄ Ｓ Ｐ 自带的模
数 转 换 模 块 传 输 给 ＤＳ Ｐ， 将 处理后 的振动 信 息通过 Ｉ ２ Ｃ通 信 模 块 发 送 给 上 位 机 ＭＡＴＩ ＡＢ显 示 。
通过 这种 方式 ， 振动 信 息可 以 实时显示在 Ｐ Ｃ上 ， 且 不会 影 响 ＤＳ Ｐ上 挂 载 其 他 设 备 。
０ 引 言
随着 社会 的进 步 ， 人 们对 能源 的依赖 越来 越大 ， 各类 新 能源 都得 到 了很 好 的开发 利 用 ， 其 中风 能 是 开
发最 广泛 最成熟 的新能源 。风力发 电机 是风力 发 电的核 心设备 ， 风机 的好 坏程 度决 定着 发 电的效率 ， 一 旦 风机 老化 失修 ， 严重 的可 能造成 直接 经济 损失 ， 所 以人们 越来越 关 注这些 大型设 备 的维护 和监 测 。 目前 国 内对 风机 的监 测大 部分 还停 留在工 人定 期维 护 的状态 ， 而 且一 般 风机 都装 设 在 高 空 ， 维 护 难 度大 ， 基 本 都
是 在故 障发 生后才 对风 机元 件进行 更换 ， 这种 监测 方法 既费 时费 力 ， 又难 以提前准 确 的预测 故障 。本 文设 计 的 系统 可 以实 时对 风机进行 监测 ， 通 过 阈值 设定 或经 验判 定可 以很直 观方便 地 预测故 障 。 本设 计通 过加 速度传 感 器将风 机 的振动信 号 转 换 为 电信 号 ， 并将 其 发 送 给 Ｄ Ｓ Ｐ进 行 数据 处 理 ， 最 后
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图 １ 硬 件 部 分 框 图
Ｉ ２ Ｃ 通 信模 块 卜 ＿ ＿ ｌ 上 位 机
２ ． １ 加 速 度 传 感 器 电路
本设 计 选 用 了 Ｌ Ｉ Ｓ ３ ４ ４ ＡＬＨ 加 速 度 传 感 器 。这
款传感 器 具有低 功耗 、 高 性能 、 响应 时 间短 、 稳 定性 好 等特 点 ］ 。电路 原理 图如 图 ２所 示 。Ｆ Ｓ脚 为 量 程选 择， 接地为选择±２ ｇ ； Ｓ Ｔ接地选择普通模式 ； ＮＣ和 Ｒ Ｅ Ｓ不 接 ； Ｐ Ｄ 接地 选 择普 通 模式 ； Ｖｏ ｕ ｔ Ｘ／ Ｙ／ Ｚ 为 ｘ、 ｙ、 Ｚ轴 输 出端 ， 引 脚外 的外 接 电容 可 以 确定 输 出 信号 的带 宽 ， 其 计算 公式 为
王新春 ， 杨林 东
（ 内蒙古 科技 大学 信息 工程 学 院 ， 内蒙古 包头 ０ １ ４ ０ ０ ０ ）
摘 要： 风 机设备 故 障必 然伴 随着振 动 ， 所 以振 动信 息是判 定设 备是 否故 障的 重要 标 准 。使
用 ＭＡＴＬＡＢ和 ＴＭ ￥ ３ ２ ０ Ｆ２ ８ ３ ３ ５型 ＤＳ Ｐ， 设 计 了 用 于 监 测 风 机 变 流 器 振 动 信 息 的 系统 。使 用 加
设 接 口多等 特点 ， 特别适 合处 理大 容量 的数据 。
１ 信 号 采 集 系统 的基 本 原 理
采 集变 流器 的振 动信 息 ， 应 用最 广泛 的是加 速度 传感 器 。传感 器 将 采集 到 的 电压 或 电 流信 息通 过 调 理模 块传送 给 Ｄ Ｓ Ｐ内部 的模 数转 换 模 块 ， 通 过模 数 转 换 ， ＤＳ Ｐ 即可接 收到 可 用 的振 动 信 息 并进 行 处 理 。 最后 Ｄ Ｓ Ｐ将 处理 好 的信 号通 过 Ｉ ２ Ｃ转 ＵＳ Ｂ传输 给 Ｐ Ｃ显 示 。
２ 硬 件 电路设 计
在监测 风 电机组 运行 状态 时 ， 传 感 器安 装 的位 置 十分 重 要 ， 它 关 系 着 能否 充 分 采 集 到 正确 的振 动信 息 。根据 长期 的经验 ， 风 电机组 一般 的故 障大部 分在 齿轮 箱 、 轴承、 高低速 轴上 口 。所 以 ， 在 安装 传感 器 的
・ ６ ０ ・
第 ６期
王新 春 ， 杨 林东
风 机振动 监测 系统设 计
时候 ， 大都 考虑 安装 到这 些位 置 ， 以保证 采集 到 的数据 的充 分程 度嘲 。
硬 件部 分主 要包 括振 动信 号 的采集 电路 、 放大 调理 电路 、 模 数转换 电路 的设计 。硬件 部 分框 图如 图 １
关键 词 ： 风机 ； 振动； ＴＭ ￥ ３ ２ ０ Ｆ２ ８ ３ ３ ５ ； Ｉ ２ Ｃ通信 ； 监 测
中图分类号 ： ＴＮ ２ ９ ９
文献标识码 ： Ａ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ４ ８ ６ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ ３ —２ ６ １ ８ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． ０ １ １
通过 Ｉ ２ Ｃ总 线发送 给上 位机 显示 。由于 Ｉ ２ Ｃ总线 可 以挂载 多 个设 备 ， 所 以不会 占用 ＤＳ Ｐ的其 他 接 口 ， 不
影 响将来 对 系统 的二 次开发 。本 文 使用 的 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５型 Ｄ Ｓ Ｐ具 有 精 度 高 、 功耗 小 、 处理速度快、 外
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６一ｌ Ｏ～１ ８
第一作者简介 ： 王新春 （ １ ９ ７ ４ 一） ， 男， 内蒙古包头人 ， 副教授 ， 硕士， 从 事 电力 电 子 技 术 研 究 。
Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｘ ｉ ｎ ｃ ｈ ｕ ｎ ｗ＠ ｈ ｏ ｔ ｍａ ｉ ｌ ． Ｃ Ｏ １ Ｔ Ｉ