基于AM5728 DSP + ARM 的风电机组在线故障监测系统开发研究

近年来,我国风电机组装机总量和体积不断增大,风电机组机械故障日益增多,运维成本不断提高,成为影响风电第三产业成本的主要因素。风电机组设备的安全、高效、可靠运行就显的尤为重要。因此,为了实时掌握设备的运行状态,发现设备存在的隐形故障,提前采取预防保护措施,开发风电机组在线故障监测系统有着极其重要的意义。本论文主要设计了一种基于AM5728 DSP+ARM的风电机组在线故障监测系统。该系统采用TI公司的AM5728为核心控制器,实现多通道振动信号采集、振动信号的故障分析、人机交互显示及上位机通讯功能。通过在风电机组设备相应部位安装传感器,对关键部件进行振动信号采集,并将采集的关键部件信号进行幅值调制与阶比分析算法处理,判断风电机组关键部件的故障状态,通过串口通信方式,将风电机组关键部件的状态信息发送至上位机人机交互显示界面,由此可以实时监测风电机组关键部件运行状态情况,根据实际情况采取必要的预防保护措施。

本论文首先通过对国内外的风电机组状态监测系统进行分析研究,对风电机组齿轮箱齿轮与轴承的振动特性、故障种类以及齿轮箱的故障诊断方法进行详细的研究,并确定本文采用的故障诊断算法。其次对风电机组在线故障监测系统的软硬件进行了设计,硬件部分主要包括核心控制系统设计、供电电源设计、通信电路设计、多通道信号采集电路设计、数据存储电路设计、人机交互显示接口设计。软件部分主要包括信号采集程序设计、故障诊断程序设计、LCD液晶显示程序设计、串口通信程序设计、数据存储程序设计和上位机人机显示界面设计。最后对系统各功能进行测试与数据实验结果分析,结合MATLAB仿真软件辅助验证系统的故障诊断结果,证明该系统在风电机组故障监测方面的可行性与优越性。