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風電監(jiān)測設(shè)備在線控制模擬信號隔離變送新器件

2016/7/5 15:41:11

風力發(fā)電是一種成長中的干凈的可再生能源。無論是單個機組還是組合機組的風力發(fā)電場，它們都是目前世界上發(fā)展很快的新能源。風力發(fā)電機組原理是將風力機械能轉(zhuǎn)化成電能。風力發(fā)電的規(guī)模可以從500KW到6MW。最常用的風力發(fā)電機組是水平軸布置，發(fā)電機組基本上是一個大型低速風扇，但是它不是電能驅(qū)動，沒有將機械能通過減速箱驅(qū)動大型低速風扇，相反的，它提供機械能，通過加速箱驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電能。這個反向的過程帶有很多會產(chǎn)生振動的旋轉(zhuǎn)部件，長時間的損耗可能會導(dǎo)致最終失效。風力發(fā)電機組能否正常工作是運維的核心問題。對風力發(fā)電機組來說，主要軸承，齒輪箱和發(fā)電機失效是不可以接受的。這些部件的替換將會非常昂貴，而且重量大，安裝地點是50-100 米的高空上。在風力發(fā)電機組上安裝永久型加速度振動傳感器可以檢測下述問題： •齒輪失效 •齒輪磨損 •葉輪振動 •電子故障 •不平衡 •不對中 •松動 •共振等。

風電機組控制系統(tǒng)檢測設(shè)備包括PLC、PC電腦、輸入電源、重載連接器以及與PLC相連接的交流電源輸出模塊、溫度信號輸出模塊、模擬信號輸出模塊、數(shù)字信號輸出模塊、脈沖信號輸出模塊、數(shù)字信號檢測模塊、交流信號檢測模塊、編碼器信號檢測模塊。這些模塊可以實現(xiàn)對風電機組控制系統(tǒng)的輸出電源、控制信號等的測量，對各類輸入的模擬信號通過PC電腦與PLC和待測風電機組控制系統(tǒng)的PLC的數(shù)據(jù)交換與處理，實現(xiàn)對檢測過程的自動控制。

隔離放大器和數(shù)據(jù)采集器用于同步采集風電機組振動傳感器產(chǎn)生的振動模擬信號，并對這些模擬信號進行AD模數(shù)轉(zhuǎn)換，便于中控機對這些信號進行存儲處理。理論上講，同步數(shù)據(jù)采集器最好根據(jù)設(shè)計指標需求進行單獨設(shè)計，這樣會降低成本，但是從時間效益方面考慮，不太符合現(xiàn)階段實際情況，因此擬采用市場上現(xiàn)有的通道隔離型（防竄擾）同步數(shù)據(jù)采集器。同步數(shù)據(jù)采集器的選型主要從以下幾個方面考：

1.數(shù)據(jù)同步采集通道。數(shù)據(jù)同步采集通道主要取決于振動傳感器的安裝數(shù)量、數(shù)據(jù)同步采集需求以及風電機組檢測裝置的可擴展性能。 2.數(shù)據(jù)采集通道的采樣頻率。同步數(shù)據(jù)采集卡的通道采樣頻率由每通道數(shù)據(jù)采樣頻率決定，數(shù)據(jù)采樣頻率既不能太低，又不能過高。采樣頻率過低會使信號產(chǎn)生疊加，不能夠正確還原為原數(shù)據(jù)信號，因此通道采樣頻率必須要滿足采樣定理，即fs>=2fc。其中fs為采樣頻率，fc為采集信號的中心頻率。采樣頻率過高，會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)的后續(xù)處理及存儲產(chǎn)生不便。 3.采集數(shù)據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。理論上，模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度越高越好，但是高精度帶來大的數(shù)據(jù)量，大數(shù)據(jù)的處理難度較高，因此對于模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的選取，滿足需求即可。 4.數(shù)據(jù)采集卡的接口類型。數(shù)據(jù)采集卡的接口用于和中控機進行數(shù)據(jù)通信。為了便于維修和擴展，擬采用現(xiàn)在比較通用的數(shù)據(jù)PCI總線接口。根據(jù)以上分析，為滿足風電機組檢測裝置的同步采集通道較多的需求，擬采用16路隔離型同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。主要采用兩種方案：采用一塊16路通道隔離型防竄擾（ISO AD16）同步數(shù)據(jù)采集卡和多塊通路較少的數(shù)據(jù)采集卡外接同步。

針對當前風電產(chǎn)業(yè)在新能源背景下蓄勢待發(fā)，風機性能及運行系統(tǒng)可靠性管理影響著整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是風能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化過程中的重要環(huán)節(jié)。當前，面對風能行業(yè)機組運維成本過高的問題，風電場業(yè)主和整機廠商都在尋求技術(shù)解決方案。該問題的背后包含了機組部件的工作穩(wěn)定性差，故障頻發(fā)，需要經(jīng)常檢修甚至更換等因素，也包含了在一個風電場內(nèi)部，需要檢修的機組不能提前預(yù)知，經(jīng)常是機組故障停機之后再去進行故障排查的被動情況。

如果能利用在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)控機組的運行情況，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)較早評估機組的工作健康狀態(tài)，可以提前安排每臺機組的檢修時間，及時準備備件，合理協(xié)調(diào)運維計劃，從而減少停機時間，提高發(fā)電量，降低風電機組運維成本。順源科技研發(fā)生產(chǎn)的ISO系列隔離放大器和數(shù)據(jù)采集器產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于風電機組控制系統(tǒng)檢測設(shè)備之中。

風電監(jiān)測設(shè)備在線控制模擬信號隔離變送新器件.（溫度、震動傳感器模擬信號放大變送隔離系列IC）

一、風電監(jiān)測設(shè)備總線通訊接口高隔離DC-DC模塊電源

VB系列/ VD系列 / WRFS系列/ WRFH系列 / WRHH系列隔離模塊電源。輸入與輸出之間的隔離電壓3KV/6KVDC，8KV輸出抗靜電防護，寬電壓輸入穩(wěn)壓輸出（標稱誤差< 2%），輸出具有自恢復(fù)過載短路保護功能。標準SIP 7 /SIP10Pin阻燃封裝。

當負載變化或空載時輸出電壓值變動較小，不會升高超出額定設(shè)計電壓值。特別為工業(yè)現(xiàn)場CAN總線、RS232/RS485通訊、以太網(wǎng)RJ45通訊等接口供電提供隔離電源設(shè)計，可以有效隔離地線環(huán)流干擾、抑制通訊接口竄擾及增強通訊接口抗靜電防護功能。廣泛應(yīng)用在計算機控制裝置、工業(yè)自動化設(shè)備、機器人、數(shù)控機床、停車場智能控制、智能家居以太網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)通訊、醫(yī)療儀器、電力儀表、安防數(shù)據(jù)采集控制等行業(yè)。

詳細技術(shù)資料：

VB系列 http://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_41.html

VD系列 http://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_162.html

WRFS系列 http://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_39.html

WRFH系列 http://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_163.html

WRHH系列 http://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_60.html

二、風電（電機）運行轉(zhuǎn)速、頻率、位移、溫度、霍爾元件等傳感器模擬信號V/I、I/V低成本隔離放大轉(zhuǎn)換IC

ISO EM系列4-20mA轉(zhuǎn)0-5V隔離放大器隔離變送器 IC，是一種將（傳感器輸出）模擬電壓或電流信號經(jīng)隔離轉(zhuǎn)換成精度、線性度相匹配的混合集成電路。產(chǎn)品主要用于工業(yè)控制系統(tǒng)中模擬信號輸入輸出控制，傳感器與儀器儀表,PLC信號傳輸過程的隔離放大轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)內(nèi)部通過DSP、PLC的DA轉(zhuǎn)換輸出信號來顯示和控制其它裝置的可調(diào)輸出，現(xiàn)場工作電壓、電流和各種運行參數(shù)的監(jiān)測及系統(tǒng)外部增加4-20mA（0-20mA）/0-5V標準信號接口等。該IC為標準Sip12 Pin符合UL-94的阻燃封裝，占用PCB板面積少。裝入儀器內(nèi)部可以并聯(lián)安裝實現(xiàn)多路信號的監(jiān)測、隔離和轉(zhuǎn)換。 IC在同一芯片上集成了一個多隔離的DC/DC變換電源和一組模擬信號隔離放大器，輸入及輸出側(cè)寬爬電距離及內(nèi)部隔離措施使該芯片可達到3000VDC絕緣電壓。ISO EM系列產(chǎn)品使用非常方便，免零點和增益調(diào)節(jié)，無需外接調(diào)節(jié)電位器等任何元件，即可實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場信號的隔離轉(zhuǎn)換功能。

詳細技術(shù)資料：http://www.sun-yuan.com/download/html/DownDetail_1.html

三、防竄擾16通道模擬量數(shù)據(jù)采集器

ISOAD系列產(chǎn)品實現(xiàn)傳感器和主機之間的信號安全隔離和高精度數(shù)字采集與傳輸，廣泛應(yīng)用于RS232/485總線工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，4-20mA / 0-5V信號測量/Pt100等熱電阻測量監(jiān)視和控制，小信號的測量以及工業(yè)現(xiàn)場信號隔離及長線傳輸?shù)冗h程監(jiān)控場合。通過軟件配置，可接入多種傳感器類型，包括電流輸出型、電壓輸出型、以及熱電偶等等。

產(chǎn)品內(nèi)部包括電源隔離，信號隔離、線性化，A/D轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信等功能模塊。每個串口最多可接256只ISOAD系列模塊，通訊方式采用ASCII碼字符通訊協(xié)議或MODBUS RTU通訊協(xié)議，其指令集兼容于ADAM模塊，波特率可由用戶設(shè)置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于主機編程。

ISOAD系列產(chǎn)品是基于單片機的智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)，所有用戶設(shè)定的校準值，地址，波特率，數(shù)據(jù)格式，校驗和狀態(tài)等配置信息都儲存在非易失性存儲器EEPROM里。 ISOAD系列產(chǎn)品按工業(yè)標準設(shè)計、制造，信號輸入 / 輸出之間隔離，可承受3000VDC隔離電壓，抗干擾能力強，可靠性高。寬工作溫度范圍- 45℃～+70℃。