基于51单片机的风力发电机组润滑系统

基于51单片机的风力发电机组润滑系统电工电气 (2013 No.9)

基于51单片机的风力发电机组润滑系统

胡国强

(西门子风力发电设备(上海)有限公司，上海 200241)

摘 要：为解决风力发电机组各轴承及齿轮在运行时能自动加注润滑油脂的问题，通过单片机技术开发了一套独立于风电机组主控的润滑自动控制系统，利用单片机对风电机组各轴承及齿轮工作信息的采集并结合预设的工作参数，自动进行内部程序的处理，进而对润滑泵的工作状态加以控制。通过仿真验证，结果表明该系统实现了对风电机组润滑系统的自动控制。

关键词：单片机；风力发电机组；润滑泵；主控中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2013)09-0029-03

Lubricating System of Wind Power Generator Sets Based on

51 Microcontroller Unit

HU Guo-qiang

（SIEMENS Wind Power Equipment (Shanghai) Co., Ltd, Shanghai 200241, China）

Abstract: In order to solve the problem of automatically filling in lubrication oil to each bearing and gear of wind power generator unit when they operate, this paper developed a set of lubrication autocontrol system independent of main control of wind power gen-erator sets via 51 microcontroller unit (MCU) technology. The MCU was used to collect the working information of each bearing and gear and to combine pre-set working parameters to automatically carry out internal program processing, which controlled the working state of lubrication pump further. Simulation verification shows that the system has achieved auto-control for the lubrication system of wind power generator sets.

Key words: microcontroller unit; wind power generator sets; lubrication pump; main control system

风力发电机组的润滑系统是指风力发电机组(以下简称风机)在日常运行时其旋转轴承及齿轮(包括变桨轴承、偏航轴承、偏航齿轮、风轮轴承及发电机轴承等部位)需要有专用的润滑泵对其进行自动加注润滑油脂，以保证各轴承、齿轮在工作时能得到及时而有效的润滑，使其能正常的运行。然而若油脂补充过量则又容易引起风机内部油脂滴漏，不仅浪费，而且风机的清洁度也会下降，甚至给人身安全带来一定的隐患。因此根据风机运行状况自动进行合理地补充各轴承、齿轮的润滑油脂是十分必要的。

连接的，由主控直接统一控制其润滑工作，这样做有许多缺点。首先会占用主控程序存储空间资源并且会相应提高主控程序的复杂度；其次会占用主控可编程序控制器PLC的I/O点，包括润滑油油位反馈信号、油路分配器堵油信号和润滑泵电源等，同时还会增加相应润滑系统至主控的连接线；再者若想更改润滑系统的各项参数包括润滑的时间间隔、每次润滑的时间等等，都需要经过主控程序进行修改，十分麻烦。

而本文所述的运用单片机对风机润滑系统的控制则可以改善以上诸多缺点，下面以偏航润滑系统为例来具体介绍。如图1所示的控制框图可以看到单片机只需与主控连接有一组信号线(两根电线)即可，这组信号线可用编码的方式将润滑系统的油罐油位报警和分配器堵油报警两种信号反馈给主控，既简单实用又节约了主控及润滑系统的资源。关于风

1 润滑系统的结构组成及其相互的控制关系

现在绝大部分风机的润滑系统是与风机主控相

作者简介：胡国强(1976- )，男，高级技师，大专，从事风力发电机组装配调试排故工作。

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电工电气 (2013 No.9)基于51单片机的风力发电机组润滑系统

机偏航工作情况的信号，单片机可以直接从偏航编码器处取得，一旦检测到风机在进行偏航工作，单片机就会根据其内部程序来控制润滑泵的工作状态，润滑泵将油罐内的润滑油脂通过总输油管输送到油路分配器，由油路分配器再分别对偏航轴承、齿轮的各个润滑点加注油脂。三个参数设置按钮可采用薄膜开关，分别为功能键、上行键和下行键，配合数码管显示屏可以设置润滑系统的各个参数，显示屏还可以显示润滑泵的工作状态，较为直观。润滑泵与油罐还有单片机印刷电路模板可整合成一体，薄膜开关则放置在其外表面上，简单而易于操作。而单片机的复位按钮应安装于较为隐蔽的位置，以防止误操作。润滑泵与油路分配器应安装于离偏航轴承和齿轮距离较近的部位，以减少润滑油压力的损耗。

根据实际情况选用，各电子元件应尽量采用贴片式封装以减少占用空间。

3 润滑系统工作原理的介绍

3.1 编码器信号的采集

偏航编码器采用的是光电式绝对值编码器，编码器转动轴上的尼龙齿轮与偏航轴承齿轮相啮合，当风机做偏航动作时，编码器被偏航轴承带动旋转，经光电检测装置检测输出若干组脉冲信号。这里的润滑系统只取其中的一组脉冲信号，以脉冲信号的有无来判断风机偏航工作的开始与结束时刻。编码器的一组脉冲信号通过光电耦合与51单片机具有计数功能的T0口相连。单片机在判断风机偏航工作是否开始与结束的时刻点时，为排除干扰应在脉冲计数上留有适当的范围。3.2 系统硬件电路的介绍

为了节约系统占用空间，应尽量缩减印刷电路板的尺寸。因此单片机采用最小系统工作，如图2所示的最小系统包括电源、晶振及复位电路。

图1 偏航润滑系统控制框图

2 主要硬件电路设备的选型

由于偏航轴承、齿轮需要干油润滑，因此系统采用了干油润滑泵，其电机选用的是DC24V、72W直流电机，润滑泵出口油压力为35MPa，基本能够满足最远润滑油加注点的压力要求。系统总电源由风机主控制箱内的开关电源提供，为DC24V，经断路器给系统供电。单片机选用的是STC89C52RC型，该款单片机的程序存储容量为8KB、用C语言编程、可扩展能力强，基本可以达到风机润滑系统的各项控制要求，而且价格便宜、易于编程。单片机电源为DC5V由总电源经过三端稳压器降压供得。为方便计算系统润滑工作周期等时间参数，单片机采用了频率为11.0592MHz的晶振。数码管选用了DPY4-LED型，共4位，其位选与段选信号引脚直接与单片机的I/O口相连，方便控制。其他元器件较为简单可图2 51单片机最小系统

电源用于单片机在工作时为其提供电能，晶振频率的大小决定了单片机的处理速度，而复位电容C1的大小则决定单片机的复位时间的长短，最小系统中各电子元器件的参数在图2中已标明。数码管显示屏的8个段选信号引脚直接与单片机P0口连接，再并联一组10kΩ的上拉电阻排阻，而其4个位选信号引脚则直接与单片机P2.4～P2.7口相连。

润滑泵控制电路如图3所示，由单片机P2.3口

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与三极管型光电耦合器OC1相连，利用三极管的开关特性控制主继电器触点通断，从而进一步控制润滑泵的工作状态。增设光电耦合器是为了在电气通路上与主电路相互隔离以防止其对单片机产生干扰。而与主继电器线圈反并联的续流二极管则可以为继电器线圈失电时的能量释放提供回路。

充，同时偏航工作累计时间清零并重新开始累加计时工作。

1

P图3 润滑泵控制电路

3.3 润滑系统故障时与主控的联系

当润滑系统发生缺油或油路堵塞等故障时应立刻通知主控，以便主控能迅速的将故障信息传送至中控，在中央控制室的监控屏上及时的反映出来，风机检修人员便可快速做 …… 此处隐藏：4779字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……