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风电轴承测试数据无线传输系统的设计

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Design of W ireless Transmission System for M easurement Data ofW ind Turbine BearingsMa De-feng ,Cui Chun-tao ,Xu Zhen-yu(1.Luoyang Bearing Science&Technology Co.,Ltd.,Luoyang471039,China;2.Luoyang Municipal Bureau forQuality and Technical Supervision,Luoyang 471003,China)Abstract:The running state parameters of wind turbine beatings colected by monitoring terminal are transmited to thePC in remote monitoring room by using wireless RF technology and virtual instrument technology.The condition of bear-ing is judged by analyzing state parameters of bearing,which provides a basis for the operation fault early warning ofwind turbine bearings。

Key words:wind turbine beating;wireless;data transmission;virtual instrument中国风力发 电行业发展前景广阔,预计未来很长-段时间都将保持高速发展。十二五”期问,我国风力发电新增装机仍将继续保持较快增长,风电敞设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点 ,市场前景看好。风力发电机组轴承作为风力发电机组 的主要零部件,其可靠性决定着主机的运行性能及使用寿命 ,由于大型风 电轴承工况 比较复杂,温度、湿度和轴承载荷变化很大,所以,人工巡检危险性高且效率低。

数据无线传输系统主要解决大型风电轴承在线监测数据传输的难题。通过无线射频技术,将监测终端采集的轴承运行状态参数传送到远程监控室的上位机,上位机通过分析状态参数判断收稿日期:2012-05-23;修回日期 :2012-08-22作者简介:马德锋(1983-),男 ,工程师,主要从事测试系统的研究与开发。E-mail:madefeng168###163.corn。

风电轴承的运行状态是否正常,为风电轴承运行故障预警提供依据,并可依此改进轴承设计参数、加工工艺和润滑等影响轴承运行可靠性的因素,从而进-步提高大型风电轴承在复杂环境下运行的稳定性及可靠性。

1 系统原理无线传输系统可实时监钡0大型风电轴承运行的温度、振动、偏移量和转速 ,主要由现赤测终端和主监控室两大部分组成 。现赤测终端安装在被监测的风电轴承系统上,将温度传感器、振动传感器、位移传感器和转速传感器所采集到的数据通过射频技术发送出去,然后通过接收终端传送到上位机,由上位机把相关传感器数据存人数据库或以其他格式存储于电脑中。系统的原理图如图 1所示。

《轴承)2013.No.1图1 无线传输 系统原理图2 系统设计2.1 硬件设计由于现场终端需要同时采集4路模拟信号,通过功能与性价 比等各项 要素,最终选用DTD1 IOFC现场终端数据采集拈,该拈提供1-4路0~5 V模拟量输入,可对传感器输出的电压信号进行采集,同时拥有无线收发数据功能,传输距离可以达到2 000 m以上,DTD1IOFC发射模块的结构如图2所示。

4路模拟量输入 信 控 1 查塑重l号 制4路模拟量输出 : 调 <: 堂理 兀茧 - 赢 元I..........J图2 DTD1IOFC发射模 块结构图该拈能与 DTD433C无线接收终端组成无线数传单元,现场终端可以结合接收终端向所有的 DTD1 10FC发送查询指令,DTD1 10FC收到查询指令后将采集到的4路传感器信号发送给接收终端,再通过该接收终端 自带的 RS232接 口将数据传输到上位机进行显示和存储。

现场终端和接收终端供电电源均采用外接直流电压9~24 V(电流大于1 A)供电,现场终端的外接电源由现场产生,经过稳压电路获得;接收终端的外接电源选用型号为 ID-60B的开关电源,输入电压为 220 V,输出电压为 24 V,具有较好的纹波系数。

硬件系统基于 FSK调制方式,采用高效前向纠错信道编码技术,提高数据抗突发干扰和随机干扰的能力,可保证高抗干扰能力和低误码率 J。

2.2 软件设计2.2.1 通信协议现场终端:DTD110FC(输入信号为0~5 V)接收终端:DTIM33C工作方式:查询模式。

串口参数:波特率9 600 bps,数据位8位,停止位 1位,无校验。

上位机查询数据格式如表 1所示。表 1中包头占2个字节,其余各占1个字节。每次发送命令时,必须发送 2组协议数据包,共 10字节。如果查询2号设备的数据,其数据格式为 44 54 11O2 13 44 54 11 02 13。

表 1 上位机查询数据格式二鱼 塑堡堡 呈 堕塑竺 ! 兰 兰丝堕塑2下位机上报数据如表2所示。表2中数据标识,编号,校验和各占1个字节,其余各占2个字节。

表 2 下位机上报数据格式鱼 堡堡 曼 堕 望堕 堕 塑竺 鳖 里 生 竺竺xl,y1是第-通道电压的转换数据:V1(x1256 y1):l5000/4096(mV),其他通道与第-通道的计算方法-致。CC为55nnXlylx2y2)(3y3X4y4的单字节校验和。

2.2.2 程序设计LabWindows/CVI是-个完全的 ANSIC开发环境,主要用于仪器控制、自动检测、数据处理 J。

无线传输系统的软件开发基于 Labwind0ws/cVI开发平台。系统主界面如图3所示。系统的程序设计流程如图4所示。

系统初 始化 程 序代 码 为:OpenComConfig(1,””,9600,0,8,1,32767,32767);数据采集程序代码为for(j0;j<10;j)ComWrtByte(1,command[j]);//发送其 中 command[10]0x44,0x54,Oxl1,0x02,0x13,0x44,0x54,Oxl 1,Ox02,0xl3。

图3 无线传输系统主界面马德锋,等:风电轴承测试数据无线传输系统的设计图 4 无线传 输 系统程序设计流程 图数据接收时的程序代码为:strLenGetlnQLen(1);//判断接收数据长度if(sLen26)f0r(i0;i

用户只需在控制室的电脑上监测各参数的实时曲线即可判断轴承运行状态,直观方便,同时系统会将监测到的数据实时存储于电脑上,方便技术人员查询。

3 结束语经测试,无线传输系统的传输数据准确,为实时巡检运行 中的大型风电轴承提供 了可能。而且,无线传输系统具有更大的灵活性,不受制于固定的网络拓扑结构或系统建设,在设备的添加、升级、扩展上享有更大的开放性。基于虚拟仪器技术开发应用软件,直观性强,可大大缩短系统开发周期 ,同时也能节约大量成本。

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