主控系统信号采集与处理设计

1.风速、风向信号

风速信号是由安装在机舱顶部的风速仪传感器采集的信号，风力发电机组一般安装有两套风速仪，而风速仪大致可以分为采用机械旋转式风杯的风速仪和采用超声波共振风速仪两种，两者把瞬时风速转化为模拟信号或脉冲信号，输入到主控系统的输入/输出模块上。

当风力发电机组正常运行时，主控系统有时只采用其中一套风速仪作为风速测量源，只有当这套风速仪被检测出故障时，例如输出信号长时间无变化等，主控系统自动切换另一套风速仪作为风速测量源。

例如，风速仪所采集的4～20mA模拟电流信号经过处理变为主控系统所需的风速值，具体处理过程如公式（10-43）所示：

其中，最大测量风速=50m/s，最小测量风速=0m/s，最大模拟电流=20mA，最小模拟电流=4mA，则

输出风速信号=3.125×（当前输入模拟电流-4）

当前输入电流为8mA，则当前风速为12.5m/s。

风向信号采集及处理见本章第四节。

2.油压信号

在风力发电机组中一般存在两种油压信号：齿轮箱润滑油压力信号和液压站油压力信号。

油压信号是由安装在齿轮箱和液压站等风力发电机组部件上的油压传感器采集的信号，油压传感器把油压信号转化为模拟信号，输入到主控系统的输入/输出模块上。

例如，油压传感器所采集的4～20mA模拟电流信号经过处理变为主控系统所需的油压值，具体处理过程如式（10-44）所示：

其中，最大测量油压=25MPa，最小测量风速=0MPa，最大模拟电流=20mA，最小模拟电流=4mA，则

输出油压信号=15.625×（当前输入模拟电流-4）

当前输入电流为8 mA，则当前油压为62.5MPa。

3.振动加速度信号

在风力发电机组中一般有若干个振动加速度传感器去来测量振动加速度信号。

振动加速度传感器一般安装在机舱中的主要部件和机舱底盘上的不同角度上，并把振动加速度数值输入到主控系统的输入/输出模块上。 (www.xing528.com)

例如，安装在机舱底盘后部的传动链轴向振动加速度传感器测量的加速度信号，具体处理过程如公式（10-45）所示：

式中 a_W（t）——振动加速度瞬时值；

T₀——振动加速度测量周期；

a_rmsW₀——周期时间内振动加速度均方根值，加速度信号测量频率范围为0.1～10Hz。

4.转速信号

在风力发电机组中一般有若干个转速测量传感器去来测量转速信号，而且一般采用电感式接近开关作为风轮或发电机的转速测量传感器。

风轮转速测量传感器一般安装在主轴承附近，感应探头正对前轴承螺纹环上的螺栓，且探头与螺栓头表面的距离保持在8mm左右，风轮旋转时依靠上述螺栓使接近开关感应出脉冲信号，再输入到主控系统的输入/输出模块上，即可将脉冲频率转换至风轮转速信号，具体数据处理过程如公式（10-46）所示：

例如，风轮每旋转一周的脉冲数为40个，则

输出转速=输入脉冲频率×1.5

当输入脉冲频率为9Hz，则输出风轮转速为13.5r/min。

发电机转速测量传感器一般安装在齿轮箱高速轴输出端附近，感应探头正对联轴器上预留的凹槽，且探头与凹槽表面的距离保持在8mm左右，发电机旋转时依靠上述凹槽使接近开关感应出脉冲信号，再输入到主控系统的输入/输出模块上，即可将脉冲频率转换至发电机转速信号，具体数据处理过程如公式（10-47）所示：

例如，发电机每旋转一周的脉冲数为3个，则

输出转速=输入脉冲数×20

当输入脉冲频率为60Hz，则输出发电机转速为1200r/min。

5.温度信号

风力发电机组的温度信号是一般是通过安装在机组各种部件不同位置上的温度传感器来测量的，再输入到主控系统的输入/输出模块上。

风力发电机组中采用的温度传感器主要有两种，分别是插入式热电阻和拧入式热电阻。插入式热电阻一般是安装在机舱罩外，可以用来测量户外温度；拧入式热电阻可以安装在主轴承内，用来测量主轴承温度，两种温度传感器的引出线一般都采用三线制。