中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州省贵阳市 550081
摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，风力发电越来越受到重视。风力发电机集中自动润滑系统无法远程动态调整润滑参数的不足，因此，给人们针对润滑参数的调整造成了不便，风力发电机的润滑常常出现过润滑或欠润滑状态。为实现风力发电机的精准润滑，设计了一套远程监控系统。Arduino单片机作为底层控制器，GPRS无线终端作为数据传输单元，配置了Apache的云服务器作为Web服务器。基于HTML5和PHP语言开发了远程监控交互系统，在后端程序中引用BP神经网络算法，实现了润滑参数的动态调整功能。实验表明该远程监控系统稳定可靠，实时性好，具有一定的实用价值。
关键词：集中自动润滑系统；远程监控；BP神经网络
引言
集中润滑系统能够可靠地保证向风力发电机组的所有转动部件提供润滑剂，可以减少风力发电机组传动部件的摩擦，防止污染物颗粒进入，保证风力发电机组平稳运行。集中润滑系统也能连续地将即使是最少量的润滑剂可靠地输送至风机系统的摩擦点，从而保证风机长期平稳运行。
1风电机组需要润滑的工况
风电机组常年在风沙、雨水、盐雾和潮湿的高空环境中工工作，安装、润滑及维修很不方便，因此不仅要求偏航轴承具有足够的强度和承载能力，还要求其运行平稳，安全可靠，寿命长，润滑、防腐及密封性能好。风力发电机组中需要进行定期润滑保养的部件主要是进行动力传递的轴承，包括偏航轴承、发电机主轴承、变桨轴承等。在机组的运行过程中，旧油脂会发生失效，需要添加新油脂保证轴承处于正常状态。偏航轴承。支撑着整个机舱，位于旋转的机舱和固定的塔架之间，内圈与机舱底座连接，外圈通过制动盘与塔架连接。承载机组中主要部件的重量，并传递气动推力到塔架。偏航驱动机构中的小齿轮同偏航轴承的齿圈啮合，偏航电动机通过减速器驱动底座转动，保证准确适时地调整风机的迎风角度，有效吸收风能及成功解缆。定期对偏航轴承滚道及外齿的润滑能够保证轴承正常运行，润滑对轴承起到重要作用。变桨轴承。内圈与轮毂相连接，外圈与叶片相连并在0~90°范围内进行旋转，变桨轴承应能承受不断变化带来的交变载荷。对于轴承滚道的定期润滑，能够降低交变载荷对轴承的损伤，保证机组的健康运行。主轴承。风电机组中发电机的主要承载部件，受载状况非常复杂，对它的润滑保养显得尤为重要，尤其在低温的环境下，正常的润滑才能保证轴承滚子不至于破损。
2控制系统硬件组成
2.1总体控制结构设计
润滑泵正常工作时，按照设定的运行时间和停止时间周期性地运行。为实现对上述风力发电机集中自动润滑系统的远程监控，在此以Arduino单片机作为底层控制器，以智能GPRS无线控制终端作为远程数据传输单元，底层控制器和数据传输单元通过TTL-485转换模块实现ModbusRTU通信。数据传输单元将数据发送到云服务器，搭建的Web服务器获取云服务器中的数据，远程用户通过浏览器访问Web服务器获取远程监控人机交互系统，实现对风力发电机集中自动润滑系统的远程监控。整个系统分为四层，即设备层、传输层、会话层和应用层。设备层负责现场信号的采集和对润滑泵的控制；传输层负责将设备层采集到的数据发送到云服务器中以及将远程终端下达的控制指令传送到设备层的底层控制器中；会话层负责在云服务器和Web服务器之间发起会话或者接受会话请求以共享数据；应用层负责远程终端的监控任务。
2.2数据采集
数据采集过程针对风力发电机运行过程中产生的各类参数进行采集，主要依靠不同类型的传感器，比如温度传感器，风速传感器，压力传感器和电量传感器等。采集到的信号在第一时间通过总线或通信链路发送至监控中心。
2.3分配器、感应器、电源线、管路安装
分配器、感应器、电源线、管路安装需固定牢靠，便于维护，并且不影响到原有设备的检修。
2.4底层控制器的通讯程序的设计
在底层控制器和数据传输模块之间的标准ModbusRTU通讯中，底层控制器作为通讯从站。按照标准ModbusRTU从站协议编写底层控制器的通讯程序，在通讯过程中，底层控制器的内存中预留一段存储空间，以数组modbusData［］的形式存储接收到的数据，然后再将各存储地址中存储的数据与对应的底层控制器的控制功能相关联，通过修改数组中的数据间接地控制润滑设备的工作状态。
2.5状态监测系统的控制面板
控制面板是用户与船舶风力发电机状态监测系统的人机交互接口，Labview平台为用户提供了丰富的控制面板编辑功能，用户可以根据自己的需求灵活的选取控制面板的2D控制器、3D控制器，搭建人机交互性良好的控制面板，方便用户对信息数据的获取，也方便对状态监控系统的控制。
2.6人机交互系统的开发
人机交互系统的开发利用自适应网页设计功能，能够让同一网页自动适应大小不同的屏幕，根据屏幕的宽度，自动调整布局。与传统的针对不同设备提供不同的网页的方式相比，这一功能可以降低开发维护的工作量。人机交互系统中的“滑动开关”利用HTML5提供的Canvas标记元素来绘制，点击“滑动开关”后，“滑块”来回滑动且“滑动开关”的颜色也跟随变化，使整个“滑动开关”随控制过程动态显示，整个控制过程更加生动形象。Canvas可以使用浏览器脚本语言JavaScript进行图形绘制，可以用来画矢量图，合成栅格图，或者绘制复杂的动画及文本文字，直接渲染在浏览器上。与传统的在服务器端先画好图片，再把图片发到浏览器中，用Flash或其他第三方插件显示的方式相比，Canvas与浏览器渲染引擎紧密结合，节约了资源，并极大地简化了图形和网页中其他元素的交互过程。远程监控系统利用WebSocket实现实时监视润滑系统的运行状态并在网页中实时显示运行参数的功能。WebSocket允许服务器与浏览器之间实现实时双向连接，可以实现数据的及时推送，并且该连接持续开放直到明确关闭它为止，用户不再需要频繁地刷新页面以获取新数据，新数据会自动由服务器端推送至用户的网页控制界面中。在人机交互系统的开发中，将交互界面中的控件分为通用控件和专用控件，对于通用控件，直接调用HTML5自带的控件，如：文本输入框、提交按钮、表格等，对于专用控件，调用自己开发的高级控件，如控制界面中的各种指示灯的动态响应。为实现此过程的动态化显示，在变量管理中，创建一系列过程变量，绑定底层控制器中对应的数据，当润滑系统状态变化时，浏览器监控界面中的指示灯随着过程变量的变化而变化，达到动态响应的目的。滑动显示的开关按钮也类似，当开关按钮被点击切换状态后，底层控制器执行相应的动作，实现润滑系统的远程监控。
结语
综上所述，风力发电机组面对高湿度、盐雾侵蚀恶劣的自然条件，要求有极高的环境适应性，因此对于风力发电机组的润滑保养也尤为重要。集中自动润滑系统是目前对风力发电机组转动部件提供良好润滑的最佳方案，能够做到长时间、可监测、精确稳定地润滑各润滑点及齿面，极大地降低维护成本，更好地利用润滑油脂，保护环境，最大程度地延长部件使用寿命。
参考文献：
[1]张积坚.基于B/S模式的风力发电机远程状态监测系统研究与开发［D］.大连：大连理工大学，2009.
[2]齐继阳，何文灿，鲁鼎.自升式风电安装船升降系统的远程监控设计［J］.机械设计与制造，2013（9）：206-209.
[3]侯君.基于B/S模式的风力发电机组远程监控系统的研究与设计［D］.沈阳：沈阳工业大学，2009.