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  • 桨叶裂纹检测系统

    项目背景

    本发明提供一种风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统和方法,所述裂纹监测系统包括:多个声发射传感器,被配置为采集对应的变桨轴承的声发射信号;控制器,安装在所述轮毂内,被配置为控制各个声发射传感器采集对应的变桨轴承的声发射信号,从各个声发射传感器获取对应的变桨轴承的声发射信号,并根据所有变桨轴承的声发射信号确定各个变桨轴承是否出现裂纹。根据风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统通过声发射技术可实现变桨轴承的裂纹在线监测,不受遮挡物的影响,可靠性高,并且可在裂纹萌生阶段发现裂纹故障,比人工排查及视频排查等监测技术,更早发现裂纹,可实现计划性维修。

    系统架构

    传感器为包围扇叶根部的漆包线,监测模块通过ADC的电阻测量,检测漆包线的通、断状态,每隔10分钟,发送一次测量结果。接收模块通过指示灯判断通讯状态、电量和通断情况,在传感通断监测、电量或通讯报警情况下,通过DO信号通知主控系统。

    检测模块

    型号:GW-3433-LSN50 V2(Able-LoraN-20)

    微控制器:

    ● STM32L072CZT6 MCU

    ● MCU: STM32L072CZT6

    ● Flash: 192KB

    ● RAM: 20KB

    ● EEPROM: 6KB

    ● Clock Speed: 32Mhz

    供电:

    ● Supply Voltage: 2.1v ~ 3.6v

    ● Operating Temperature: -40 ~ 85°C

    LoRa无线:

    ● 频率范围,

    ○ Band 1 (高频): 862 ~ 1020 Mhz

    or

    ○ Band 2 (低频): 410 ~ 528 Mhz

    ● 最大发射功率:168 dB

    ● 最高可编程数据通讯速率: 300 kbps.

    ● 灵敏度: 最低 -148 dBm.

    ● RSSI动态范围:127 dB.

    ● 标准LoRaWAN 1.0.2 Specification

    电池:

    ● Li/SOCI2 非充电电池

    ● Capacity: 4000mAh / 8000mAh (可选)

    ● 自放电: <1% / Year @ 25°C

    ● 最大持续电流: 130mA

    ● 最大升压电流: 2A, 1 秒

    功耗:

    ● 停止状态: 2.7uA @ 3.3v

    ● LoRa发送状态: 125mA @ 20dBm ~  44mA @ 14dBm

    尺寸:

    200 * 80 * 29 mm

    铭牌:在生产的时候,贴附到模块上面,模块号码为LoraWAN的传感器节点ID。PN号码为产品唯一标识,生产追溯使用。

    每套检测系统有3个检测模块,每个模块的ID固定,对应的无线接收模块也固定。

    默认模块的电池没有加电,请打开后盖,将电池接线插好。

    接收模块

    型号:GW-4224G-DO  (Able-LoraG-Do)

    硬件系统:

    Linux部分:

    400Mhz AR9331 processor

    64MB RAM

    16MB Flash

    接口:

    WiFi : 802.11 b/g/n

    LoRa Wireless

    Power Input: 24V DC

    1 x LoRa Interfaces

    WiFi规格:

    IEEE 802.11 b/g/n

    频率范围: 2.4 ~ 2.462GHz

    发射功率:

    ○ 11n tx power : mcs7/15: 11db mcs0 : 17db

    ○ 11b tx power: 18db

    ○ 11g 54M tx power: 12db

    ○ 11g 6M tx power: 18db

    ○ Wifi 灵敏度

    ○ 11g 54M : -71dbm

    ○ 11n 20M : -67dbm

    LoRa无线:

    频率范围,

    ○ Band 1 (高频): 862 ~ 1020 Mhz  or  ○ Band 2 (低频): 410 ~ 528 Mhz

    最大发射功率:168 dB

    最高可编程数据通讯速率: 300 kbps.

    灵敏度: 最低 -148 dBm.

    RSSI动态范围:127 dB.

    标准LoRaWAN 1.0.2 Specification

    指示灯:

    漆包线通断、电池电量、通讯情况指示灯分别指示每个桨叶的检测模块的运行情况,绿灯正常,红灯报警。

    如果设备、包括3个检测模块没有报警,也就是系统正常,DO输出24VDC;如果有上述报警,DO输出为0VDC。

    每次接收到检测模块数据,对应接收模块的通讯状态灯会闪烁。

    每当1小时没有接收到检测数据,对应接收模块通讯状态灯为红色,报警。

    铭牌:贴附在壳体正面,号码为LoraWAN网关ID,对应监测模块的ID以及预留更改后的ID调整位置。PN号码为产品唯一标识,生产追溯使用。

    系统测试

    点击接收模块的自检按钮后,设备指示灯状态恢复默认(状态为红灯,DO输出为0VDC),等一个设备来时(大概10分钟,通讯灯闪烁),无线接收模块会向相应的扇叶检测设备下发一个设备为自检模式命令。如果自检命令设置成功,相应的通讯灯会每隔6秒一次闪烁。当各个检测模块测量ok后,DO输出为24VDC。

    运行和报警

    可以通过无线监测模块的指示灯来观察每个桨叶的检测模块的运行情况:

    • 上电,初始所有指示灯,均为红灯;
    • 接收到扇叶检测设备的数据后,收发正常为绿灯,按照接收数据的电量指示电池灯(电池电量小于2.4V报警);漆包线闭合对应灯绿,断开对应灯红;1小时未接收到扇叶检测设备的数据,通讯状态指示灯为红色。
    • 当报警产生时,测量DO为0VDC输出;系统正常情况下,测量DO为24VDC输出。




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