基于arm风力发电机齿轮箱润滑油实时监控系统

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1、2013年1月机械设计与制造工程Jan．2013第42卷第1期MachineDesignandManufacturingEngineeringV01．42NO．1DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．01．018基于ARM的风力发电机齿轮箱润滑油实时监控系统高志朋，臧铁钢，周益(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：针对风电场齿轮箱润滑油取样不便、离线样本不具典型性的特点，设计了一种风力发电机齿轮箱润滑油实时监控系统。系统采用模块化设计，包括信号采集、A

2、RM处理平台和远程通讯等部分。重点阐述了监控系统的硬件电路设计。系统能够独立完成齿轮箱润滑油主要参数的采集、现场数据匹配、远程通讯及存储等工作。结果表明，该方案能够为实现齿轮箱的视情维护提供依据。关键词：风力发电；齿轮箱；润滑；实时监控；视情维护；ARM中图分类号：TM614文献标识码：B文章编号：2095—509X(2013)01—0067—03作为风力发电机组的关键部件——“齿轮箱”为核心，包括处理器单元、显示触摸屏单元、输入单的工作可靠性将直接关系到整个机组运行的可靠元、输出单元、存储单元、通

3、讯单元、电源单元等。性。一旦设备发生故障和安全事故，将给风电场企各个模块的连接如图1所示。业造成巨大的经济损失。润滑油是影响齿轮箱可靠以太网接HI光耦I性因素之一。而齿轮箱由于取样不便，很难开展定无线网接口I篓蒜l期的离线监测；同时，齿轮箱用油量大，离线监测的AD~[-II出I取样量一般只有几百毫升，典型磨损颗粒被稀释而JTAGl上位I不一定能够被及时发现。而实时监测无需取样，直机通ILCD．~触摸屏I讯及l接对齿轮箱的油液进行分析，避免了取样不具代表DA接u性及二次污染等问题。本文通过对齿轮箱油的

4、油品及磨粒的监测，为齿轮箱的栅隋维修提供依据¨J。图1硬件电路图模块嵌入式控制器是嵌人式风力发电机齿轮箱润滑1系统设计油实时监控系统的关键部分。首先通过触摸屏进行风力发电机齿轮箱润滑油实时监控系统的核系统设置，比如油品的型号、通道数等，现场传感器心是嵌入式控制器。笔者选择基于ARM1176JZF—通过数据采集系统的处理将数据传输到控制器的输S内核的32位RISC微处理器的$3C6410芯片，最入端口，由控制器内嵌的服务程序，先与数据库中的高800MHz系统频率能够满足绝大多数的现场运数据进行匹配，当

5、发现数据异常后立即通过以太网算。$3C6410增加了丰富的外围资源，主要包括1或无线网，将本地数据发送到上位机的接口，在远程个LCD控制器；4个通道的UART；可以连接Wifi、由客户端程序对现场传感器进行信号的查看和控GPS等模块；1个SD／MMC卡接口，支持高速制，结合专家系统的知识对润滑油状态进行诊断，预MMC卡等。它能够完成监视、控制等各种自动化测齿轮箱润滑油的质量趋势并将诊断结果反馈给现处理任务。场，从而实现润滑油的远程监控并指导维护。1．1系统硬件结构图1．2信号采集子系统嵌^式控制器硬

6、件电路主要以微处理器$3C6410为对齿轮箱的维护作出准确的预警，对齿轮油收稿日期：2012—08—16作者简介：高志朋(1988一)，男，江苏盐城人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为风电润滑系统。·67·2013年第42卷机械设计与制造工程增加了油液品质传感器及颗粒度探头，传感器的安所示是监测和诊断的工作流程图，首先用户设定所装方式使用螺纹连接，输出为4～20mA的工业标使用油液的一些基本参数如型号等，当齿轮箱工作准信号，电流信号比电压信号有较强的抗干扰能后，由数据采集子系统将数据采集回

7、CPU，基于一力，远距离传输中的衰减也相对较少。实验中在输些算法得出齿轮箱油的实时数据，将这些数据与数出端与地之间串连一个1501~的精密电阻，将电流据库中的数据进行匹配，由匹配的结果来确定最终信号转换为0．6一+3V的电压信号，供信号调整的维护报告。情况正常出具正常报告，不正常时，电路使用。$3C6410包含1个8通道l0位逐次逼将该信息自动添加到油液状态库子系统，同时向上近式的A／D转换器，同时预留了外接AD的端口，一级远程专家系统提出请求，由专家系统出具维护当内置通道不够或精度不够时，可以选择

8、外接报告。AD，该系统灵活的可编程性为不同结构风机的信1．4远程通讯号采集提供了极大的便利。最大4G的寻址范围1．4．1以太网扩展接口为长时间无人监管状态下的大量数据存储提供便以太网接口采用工业级以太网控制器利。DM9000AE实现嵌入式系统网络数据交换。1．3ARM处理平台DM9000AE实现以太网媒体介质访问层(MAC)和ARM处理平台主要用于数据的接收、计算处物理层(PHY)的功能，包括MAC数据帧的组装／理、数据存储调用管理及与远程网络通讯Hj。图2拆分与收发