一个有效的方法来监测风力涡轮机使用无线个域网网络

K.Vimala¹和S.Rajeshwari²

PG学生,ECE称,PSN工程与技术学院Tirunelveli Tamilnadu、印度
助理教授,ECE称,PSN工程与技术学院Tirunelveli Tamilnadu、印度

文摘

本文解释了增强的机械振动温度从小型风力涡轮机。本研究提出了一种新技术的目的和保护方法通过验证和监控信号从风力涡轮机、和保护措施的必要性避免灾难性的失败。拟议的系统包括一个三轴加速度计将识别振动,热电偶表明风力涡轮机的温度,使用无线个域网技术信号的采集和处理。软件接口的功能是接收的数据和报告的数据率在监视。因此,硬件和软件的模型结果通过实验评估。

关键字

小型风力发电机、加速度计、热电偶、无线网络。

介绍

风力发电机系统,利用风的动能为有用的能源资源。风流动在风力发电机的转子,倾向于一个轴旋转。产生的能量从轴等机械功可以利用抽水,或打开发电机产生电能。此外,还有各种风力涡轮机的设计;它们大致分为两种类型,根据旋转轴的方向:

•水平轴风力涡轮机(hawt),最常见的风力涡轮机

•垂直轴风力机(VAWTS)。

世界风能潜力估计1000万兆瓦(10000千瓦)。经济利用风能的必需品的比例如下:

•持续风速大于6米/秒。

•访问电网。

•大量资本投资。

•能够适应电力市场风供应的变化。

•生产电力成本相当于竞争对手技术的能力(柴油)。

在以往的研究中,发展为风电场运营成本一般低于柴油植物;没有燃料成本,提高设备的性能和可靠性。风力涡轮机可以添加到风电场一个接一个地增加容量的要求。最近,大约有30000个风力涡轮机制造世界上有能力的安装13500兆瓦的订单,在未来,国际气候变化委员会的目的是构建安装由2030年的30000兆瓦。剩下的纸是组织如下。第二部分讲述关于小型风力涡轮机,第三节描述了机械振动和温度,第四部分对加速度计功能,第五节对热电偶内裤,第六节展示了无线技术,第七节描述了zigbee无线标准,部分8对模型提出,部分9描述了结果和10节总结了纸。

小型风力发电机

电力的必要性增加日常生活由于增加的人口增长。恒定的水平减少环境影响和减少温室效应是迅速导致利用替代能源的扩张和放大,巴西能源矩阵。除了风能结果纳入低环境影响和风力发电具有替代特征。通过定义风能通过风力涡轮机发电连接到发电机将动能转换成机械能的方法取代叶片和往常一样把转子的[1]。风力发电机的分类是根据它们的大小和尺寸如表所示我[2]。

机械振动和温度

旋转实验机是理想情况下将他们的能量,但不生产任何种类的能源用于破坏性。相反,许多元素的相互作用下的机器循环消除分散的能量形式的振动、噪音或温度[3]。有各种各样的方法来执行机械振动的控制。根据,这些方法用于分析仪器和算法的实现,这是由:

全球振动测量),

b)测量振动频率分析,

c)测量振动频率分析,傅里叶变换[3]。

此外,振动测量是宽频率范围的评估(峰值或rms),和测量的结果收益率值的振动频谱分析机械振动的控制。[3]。相同的实际结果表明,即使增加10倍(20 db)是基于一个参考条件,定义了直接干预的必要性来保护灾难性的失败[4]。表2说明了振动范围严酷水平的机器,机器太小(一级)中型机(要求等级2)机大(II级)和涡轮机械(要求等级4)[4]。温度依次产生风力涡轮机高过载,过热和轴承、制冷剂和润滑油[5]。

加速度计

加速度计转换的能量运动信号电是依照变异,加速度信号生成相应的轴。这个电信号产生的加速度计与变化的重力加速度(g)模拟电压(V) [6]。加速度计的功能(图1)是基于微加工的工作电容加速度计的力沿轴将电容的变化,因此这些变化将反映在输出信号[6]。

热电偶

热电偶温度传感器,具有作为终端,一个模拟电压毫伏评估从热电材料产生的影响。Seeback指出,在1821年一个电路封闭形成的两种不同的金属是由电流当遍历你的关节定义温差[7]。随着时间的推移,结合不同的元素。热电旨在获取传感器,可以评估,尽可能的增加温度。热电虽然有各种各样的组合,目前市场上在系列中,热电偶或热电偶表3所示。

无线技术

远程数据传输的几种方法,它是由有或没有物理性能。无线传输是通过两个点或设备之间的数据传输。有几种无线数据传输技术,以及各种技术指定宽度(图2),频率、利率和传输应用[8]。

标准的ZIGBEE无线(IEEE 802.15.14)

无线个域网的无线个域网技术进化™联盟,这是一个无线个域网网格,提高每个设备之间的多条路径,允许多元化的一个潜在的故障点,通过“转弯”和“急转”的信息在网络上。这个协议的组织生活在蜂房的蜜蜂,飞之字形提供信息和社区的其他成员和食物的方向位置[9]。

无线个域网网络拓扑

通信无线个域网的方法假定各种特性都是基于它们的配置:

•CB -无线个域网协调:当模块负责所有通信初始化,整个网络的地址分配、维护和识别等功能。

•ZR -无线个域网的路由:当一个方法是使用最初作为一个操作负责路由和传输和接收的重播。

•无线个域网接收设备:当一个方法负责连接到传感器和/或开关致动器。

三种不同的方式交互的ZigBee模块通过各种现有的无线个域网网络拓扑结构:

•簇树拓扑结构:在此拓扑,CB假设负责主节点和通信或由ZED zr型。这种类型的通信拓扑是理想的应用程序在本地必要性与距离大。

•星拓扑:在这种类型的拓扑,佐主节点,与ZED的需要

•拓扑网:这种类型的拓扑结构是独特的应用程序转移与归档的不断沟通交流。

提出的模型

提出系统的加速度计产生振动信号的采集和热电偶类型J评估温度涡轮的性能,这些信号是由一个盘子,单片机发送数据和无线个域网远程电脑,安装软件应用程序。

振动测量

基于振动的测量组件使用飞思卡尔MMA7260Q三轴加速度计(图3),它具有以下特点:

•可调范围:1.5克/ 2 g / 4 g / 6克,最大加速度:+ / - 2000 g,灵敏度:800 mv / g @ 1.5 g,电源电压:3.6伏直流

温度测量

选择基于测温热电偶类型J(铁-常数)的成本更低,更线性的特征如图4所示。说明了加速度计使用三个模拟通道,认为这种情况下,硬件由八通道;测量单元接收五个热电偶。

结果

系统查询模块开发的结束阶段仍然错过了符合的水平测量系统在实际的风力涡轮机和验证结果。校准水平(一级)将与米相比市场上已经将实现修正需要使系统更准确。项目的完成将发生在最后一步验证系统是应用于一代的小型风力涡轮机。初步测试结果的测量一个电动马达和条件模拟和仿真结果验证了该值用于方法和创新开发的操作系统。下面是屏幕监控的温度和振动结果进行模拟(图5和图6)。

结论

该模型允许管理振动机械和温度的增加风力涡轮机使用的开发方法。软件允许用户交互和用户界面,提出的模型结果决策避免灾难性的援助对振动周期的影响政权(共振效应),和过度的温度绕组及旋转机械耦合(焦耳效应)可以导致小型风力涡轮机。本文的未来的工作包括两个阶段的监测和控制风力涡轮机,而关于第一阶段温度的迅速增加到阈值会导致自动冷却风扇也在舞台上。第二阶段增加振动,导致短信接收用户和风力涡轮机设置为舞台,通过减少阈值。

表乍一看


表1	表2	表3

数据乍一看


图1	图2	图3

图4	图5	图6

引用

卢茨。啊,”地位,发展需要,设计配置和小型风力涡轮机用于巴西前景”,2006。
k·p·莱曼和Koenemann。D,“死Chancen Der克雷能;MagazineSonne风&Warme”, 2005年6月。
TeknikaoO(巴西),j·l·马拉。“施舍振动测量”。2011年,圣保罗。
巴西,ABNT-BRAZILIAN“ASSOCIATION-OF-TECHNICAL标准。“NBR10082:机械振动速度的机器操作(600 - 12000)rpmA¢基地规范和评价标准”,1987。
巴西,“手动DT - 5特性和规格发电机”,2012。
亚利桑那州,飞思卡尔(美国):“±1.5 g - 6 g三轴微加工低g加速度计”,2005。
Thomazini。D和p·b·阿尔布开克,“工业传感器:原理与应用”,2007年。
格鲁伯。V,“基于网络的远程监控系统GSM / GPRS Vibr