论文总字数：24608字

摘 要

随着化石能源的逐步减少，环境污染越来越严重，风力发电技术在新能源领域取得了很大的进步。风能是一种可再生能源，在转换成电能的过程中几乎没有污染。大型风力发电机组多用于海边或者偏远地区，远离监控中心，维修困难。风力发电机组状态监测系统设计的研究，具有重要的价值。

本文利用WinCC作为上位机软件，设计了风力发电机组的监测界面。以S7-300 PLC 作为信号采集设备，将各种传感器传输的信号调整并处理。本文主要内容如下；

1. 简单介绍了风机监测的必要性，分析研究了国内外现状。
2. 根据监测需求分析了被监测的量，对传感器进行了简单的对比选型。
3. 对硬件S7-300 PLC和软件WinCC做了简单介绍
4. 介绍了WinCC 的组态过程和系统主界面布局。

关键词：风力发电机组 状态监测 组态软件 WinCC

Design of wind turbine condition monitoring system

Abstract

With the fossil energy gradually decreases and the environment pollution is more and more serious,wind power technology make great progress in areas of new energy.Wind energy is a kind of renewable energy that is almost no pollution in the process of conversion into electricity. Large-scale wind turbines usually are used for seaside or remote area ,away from the monitoring center and have more difficulties in maintenance.It is of great value to study design of wind turbine condition monitoring system.

This paper used WinCC as the computer soft and design the screen of wind turbine condition monitoring system.S7-300 PLC as the signal acquisition device adjust and processing the signal from all kinds of sensor.The main contents as followers:

(1)Gave an outline of necessity of wind turbine condition monitoring and analyze the condition at home and abroad.

(2)Analyze the monitored measure  according to necessity of condition monitoring,and choose the sensor.

(3)Introduce the S7-300 PLC and WinCC.

(4)Introduce the configuration of WinCC and condition monitoring system main screen.

KEYWORDS: wind turbine generator system；condition monitoring；configuration software；WinCC

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1研究课题背景及意义 1

1.2国内外风力发电机组状态监测研究现状 2

1.3状态监测内容及技术路线 3

1.4本章小结 5

第二章 设计方案及理论 6

2.1状态监测系统要求 6

2.1.1风力发电机组的组成 6

2.1.2状态监测系统的要求 7

2.2检测系统设计原理 8

2.2.1传感器性能简析、监测点分析 8

2.2.2被测量简析 9

2.2.3信号处理简析 10

2.2.4 选择CPU 11

2.2.5总线 11

2.3采集方案的确定 12

2.4软件平台的确定 13

2.4.1Wincc 简单介绍 14

2.4本章小结 15

第三章 硬件设计 16

3.1传感器的选型 16

3.1.1风速传感器的选型分析 16

3.1.3转速传感器的选型分析 19

3.1.4位移传感器的选型 20

3.1.5温度传感器的选型 21

3.1.6压力传感器的选型 21

3.1.7其它传感器选型 22

3.2数据采集设备选型 23

3.3 S7-300 PLC 简介 24

3.4风力发电机组状态监测系统简图 25

3.5传感器位置布置 26

3.6数据采集接线图 27

3.7本章小结 28

第四章 软件设计 29

4.1软件功能分析 29

4.2组态过程简介 30

4.2.1建立监测系统界面 30

4.2.2定义变量 32

4.2.3组态 WinCC 34

4.2.4用户归档 35

4.2.4设置报警记录 35

4.2.5软件模拟运行 36

4.3软件使用说明 36

4.4本章小结 38

参考文献 39

致谢 41

第一章 绪 论

1.1研究课题背景及意义

化石能源在逐渐地减少，环境污染越来越严重，风能是作为清洁无污染的新能源逐渐被广泛的应用，风能和风能技术在世界上越来越受到关注。风能是一种可再生能源，在转换成电能的过程中几乎没有污染，应用风能不仅保护了环境和生态平衡，还不会遇到燃料价格风险。风力发电机是作为吸收风能的主要载体，在新能源技术领域异军突起。风力发电机目前是世界上技术较成熟、成本较低且发展迅速的可再生能源技术之一。风力发电系统结构相对复杂，具有非线性和时变性的特点，设备运行在环境严酷的地区，对现代化技术要求较高。

风力发电机是将风能转化为电能的装置。随着风力发电电技术的逐渐成熟以及大容量机型在运行效率上的优势，单机容量在兆瓦以上的机型成为市场主流。而大型风力发电机组多用于海边或者偏远地区，远离监控中心，分布广泛，维修困难，也需要昂贵的维护费用，并矗立在50~80米的高空，其运行环境特别恶劣，常常受到海浪、潮湿、台风、雷击等恶劣气象条件的侵袭，而且风力发电机中的传动系统(齿轮箱)、电子控制装置、叶片、液压系统等关键零部件很容易受到恶劣环境和交变载荷工况的影响而发生故障。风力发电机组通常分布在环境严苛的风场，要在风沙、雨雪、极端温度以及近海风力发电机组的海水腐蚀都是机组长期经受的外界破坏因素。由于风力发电机组传动系统架设在高空，在风场来流的作用下还长期处在湿气重（近海风场）、尘土高（高原风场）和极端高、低温的环境中。这致使风力机部件的失效机理复杂多样，同时使得故障诊断工作变得十分困难，而风力发电机的故障诊断技术则要综合利用振动、温度、压力、噪声等状态信号对风电设备进行检测分析，判断风力发电机组各主要部件的运行状态，提供及时的维修或更换，以防止事故的出现。风力发电机组故障诊断的目的是提高风电设备运行效率、可靠性，分析故障原因判断故障类型，从而避免损失，降低风力机维护成本。

如果风力机维护不得当，将会造成巨大损失。因此，要使大型风力发电机具

请支付后下载全文，论文总字数：24608字