風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括：數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取所述偏航機構的信號；數(shù)據(jù)采集卡，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置監(jiān)測到的信號；上位機，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)男盘柌⑦M行處理；傳輸模塊，用于傳輸所述上位機處理后的數(shù)據(jù)；計算機，用于接收所述傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲及分析。根據(jù)本發(fā)明，可以監(jiān)測偏航過程中相關參數(shù)的變化，計算出偏航電機的驅(qū)動力矩，及時判斷風力機偏航系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保障風力機的安全運行，準確判斷偏航系統(tǒng)故障所在，為風力機的維護提供支持。
【專利說明】風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置。

【背景技術】
[0002]風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)一般由偏航控制系統(tǒng)、偏航機構、扭纜保護裝置三部分組成。其中偏航機構由偏航電機、偏航減速機、偏航齒輪、偏航爪組成。
[0003]偏航控制系統(tǒng)將測量得到的風向、風速信號與機艙方向進行對比，如果達到進行偏航運動的條件，則發(fā)出偏航指令，偏航電機啟動，開始進行偏航。偏航過程中，偏航機構一般保持恒定的偏航速度。偏航機構中偏航大齒輪固定在塔筒上，偏航減速機固定安裝在機艙底座上。偏航電機通過偏航減速機驅(qū)動偏航小齒輪轉動，偏航小齒輪與偏航大齒輪嚙合，推動機艙轉動。機艙與偏航爪通過螺栓連接，偏航爪與偏航大齒圈形成滑動摩擦。
[0004]偏航機構在偏航過程中受到機艙傳來的風輪對偏航機構的作用力，以及偏航爪與大齒圈的摩擦阻尼力，偏航電機產(chǎn)生的驅(qū)動力。風速、風向、發(fā)電功率、葉片槳距角、偏航速度都影響風輪對偏航機構的作用力。偏航機構的摩擦阻尼力主要與滑板的摩擦系數(shù)、調(diào)節(jié)彈黃的正壓力有關。
[0005]目前滑動式偏航軸承主要通過偏航爪的調(diào)節(jié)螺栓的預緊力矩來確定摩擦滑板的壓力，以保證偏航過程平穩(wěn)，以及偏航停止狀態(tài)下偏航結構的鎖定。但是螺栓的預緊力矩在偏航系統(tǒng)工作過程中由于振動、磨損、松弛等因素影響，螺栓預緊力與滑板正壓力會發(fā)生變化，需要對滑動偏航系統(tǒng)滑板的壓力進行實時監(jiān)測，通過實時監(jiān)測可以在檢修時合理調(diào)整的螺栓預緊力，而不僅僅是按規(guī)范規(guī)定值進行設置。在偏航系統(tǒng)工作中可以實施監(jiān)測摩擦阻尼是否處于合理范圍，保證偏航機構運行的穩(wěn)定性和可靠性。
[0006]由于風資源的隨機性，風力機處于復雜的載荷狀態(tài)。尤其是當風力機機位位于特殊地形時，風的異常湍流，會導致風力機偏航機構受力異常，引起偏航電機燒毀、偏航減速機齒輪斷齒、偏航齒輪損壞、偏航齒輪磨損等故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置，實現(xiàn)風力機在偏航過程中相關狀態(tài)參數(shù)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析，及時判斷風力機偏航系統(tǒng)的工作狀態(tài)，不僅可以保證風力機的安全運行，而且可以為風力機的運行維護提供支持。
[0008]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置，用于對風力發(fā)電機的滑動式偏航系統(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)測，所述偏航系統(tǒng)包括偏航機構，其中偏航機構包括偏航電機、偏航減速機、偏航齒輪、偏航爪、偏振軸承、風力發(fā)電機機艙組成，所述控制柜中具有所述偏航電機的電源進線，所述偏航爪上具有調(diào)節(jié)螺栓，包括:數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取所述偏航機構的信號；數(shù)據(jù)采集卡，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置監(jiān)測到的信號；上位機，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)男盘柌⑦M行處理；傳輸模塊，用于傳輸所述上位機處理后的數(shù)據(jù)；計算機，用于接收所述傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲及分析。
[0009]可選地，前述的裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括電流互感器，所述電流互感器安裝在所述控制柜中，所述電源進線穿過所述電流互感器，所述電流互感器用于監(jiān)測所述偏航電機的電流值，所述上位機根據(jù)所述電流互感器測出的電流值和電壓計算出所述偏航電機的功率。
[0010]可選地，前述的裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括加速度計，所述加速度計安裝在偏航爪上，所述加速度計上配有一個前置放大器，用于監(jiān)測所述偏航軸承的振動參數(shù)。
[0011 ] 可選地，前述的裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力傳感器，所述壓力傳感器安裝在所述調(diào)節(jié)螺栓上，用于監(jiān)測所述偏航爪的預緊力，所述上位機根據(jù)所述壓力傳感器測得的預緊力計算得到所述偏航齒輪在偏航過程中所受到的載荷。
[0012]可選地，前述的裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括聲級計，所述聲級計安裝在所述風力發(fā)電機機艙內(nèi)，用于檢測所述偏航電機工作時的噪聲信號，所述聲級計將監(jiān)測得到的信號發(fā)送所述數(shù)據(jù)采集卡。
[0013]可選地，前述的裝置，所述狀態(tài)檢測器包括偏航角傳感器，所述偏航角傳感器安裝在所述偏航軸承上，用于檢測所述偏航電機工作時的偏航角度，所述上位機通過所述偏航角傳感器測得的偏航角度算出偏航速度。。
[0014]借由上述技術方案，本發(fā)明的風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置至少具有下列優(yōu)點:
可以實現(xiàn)偏航電機功率監(jiān)測、偏航機構滑板壓力監(jiān)測、偏航爪振動監(jiān)測、偏航噪聲監(jiān)測、偏航速率監(jiān)測；由于風的隨機性變化，風力機的載荷狀態(tài)十分復雜，在一些特殊地形中的湍流風可能會導致風力機偏航機構產(chǎn)生故障，通過本發(fā)明監(jiān)測偏航過程中相關參數(shù)的的變化，計算出偏航電機的驅(qū)動力矩，及時判斷風力機偏航系統(tǒng)的工作狀態(tài)，保障風力機的安全運行，準確判斷偏航系統(tǒng)故障所在，為風力機的維護提供支持。
[0015]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0017]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置其【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。在下述說明中，不同的“一實施例”或“實施例”指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結構、或特點可由任何合適形式組合。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提出的一種風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置，用于對風力發(fā)電機的滑動式偏航系統(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)測，所述偏航系統(tǒng)包括偏航控制系統(tǒng)、偏航機構、扭纜保護裝置，其中偏航機構包括偏航電機、偏航減速機、偏航齒輪、偏航爪、偏振軸承、風力發(fā)電機機艙組成，所述控制柜中具有所述偏航電機的電源進線，所述偏航爪上具有調(diào)節(jié)螺栓，包括:數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取所述偏航機構的信號；數(shù)據(jù)采集卡110，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置監(jiān)測到的信號；上位機120，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡110傳輸?shù)男盘柌⑦M行處理；傳輸模塊130，用于所述上位機120處理后的數(shù)據(jù)；計算機140，用于接收所述傳輸模塊130傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲及分析。
[0019]在本發(fā)明的另一實施例中，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括穿芯式電流互感器101、三向加速度計102、壓力傳感器104、聲級計105、偏航角傳感器106等。
[0020]在本發(fā)明的另一實施例中，所述穿芯式電流互感器101安裝在控制柜中，將偏航電機電源進線穿過電流互感器101，用于監(jiān)測偏航電機啟動和正常，電流互感器101 二次側通過電流送變器將二次側電流轉換為標準4-20mA電流信號后送至數(shù)據(jù)采集卡110。
[0021]在本發(fā)明的另一實施例中，所述三向加速度計102安裝在偏航爪上，每個三向加速度計102配有一個前置放大器103，用于監(jiān)測偏航過程中，偏航軸承的振動，確定偏航過程是否平穩(wěn)，判斷偏航齒輪磨損和振動的原因，輸出4-20mA標準電流信號送至數(shù)據(jù)采集卡110。
[0022]在本發(fā)明的另一實施例中，所述壓力傳感器104安裝在偏航爪的調(diào)節(jié)螺栓上，用于監(jiān)測每個偏航爪的預緊力，輸出4-20mA標準電流信號送至數(shù)據(jù)采集卡110，上位機120及時判斷各個偏航爪對偏航齒圈的摩擦力是否一致。
[0023]在本發(fā)明的另一實施例中，所述聲級計105安裝在風力發(fā)電機機艙內(nèi)，用于檢測偏航電機工作時的噪聲信號，采集到的噪聲信號送至數(shù)據(jù)采集卡110。
[0024]在本發(fā)明的另一實施例中，所述偏航角傳感器106安裝在偏航軸承上，用于檢測偏航電機工作時的偏航角度，通過V/I變換器轉換為4-20mA標準信號后送至數(shù)據(jù)采集模塊110。
[0025]在本發(fā)明的另一實施例中，所述數(shù)據(jù)采集卡110用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集裝置和上位機120間的信號安全隔離和高精度數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與傳輸?shù)裙δ埽捎?6通道智能數(shù)據(jù)采集器對多路風力發(fā)電機運行過程參數(shù)進行巡回檢測、數(shù)據(jù)采集，并通過標準的RS232或RS422/485通訊接口，直接與上位機120通訊。
[0026]在本發(fā)明的另一實施例中，所述上位機120通過組態(tài)軟件設計數(shù)據(jù)采集畫面，用于接收數(shù)據(jù)采集卡110發(fā)送來的多路數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對風力發(fā)電機偏航系統(tǒng)中各數(shù)據(jù)的實時顯示、曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)保存等功能。為了實現(xiàn)風力發(fā)電機偏航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測，采用數(shù)據(jù)傳輸DTU (Data Transfer Unit)模塊130將上位機120采集到的多路數(shù)據(jù)轉換成TCP/IP數(shù)據(jù)包通過GPRS或3G網(wǎng)絡上傳至計算機140，例如可以是數(shù)據(jù)中心服務器，用于實時監(jiān)測風力發(fā)電機偏航系統(tǒng)的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)中心服務器采用申請配置固定IP地址，與GPRS或3G網(wǎng)絡相連。數(shù)據(jù)中心管理軟件采用組態(tài)軟件開發(fā)實現(xiàn)，負責對服務器接收到的數(shù)據(jù)進行匯總、整理和綜合分析。數(shù)據(jù)分析采用曲線的形式顯示，可以形象直觀的展現(xiàn)風力發(fā)電機偏航系統(tǒng)運行時的數(shù)據(jù)動態(tài)、變化趨勢等。
在本發(fā)明的另一實施例中，數(shù)據(jù)采集裝置主要采集風力發(fā)電機在發(fā)電過程中的運行參數(shù)，信號一般為0-10V或4-20mA,需要米集的信號可以包括:風速風向、環(huán)境溫度、偏航電機工作狀態(tài)、偏航角度、偏航閘狀態(tài)、槳葉角度等。數(shù)據(jù)采集需同時采集多路數(shù)據(jù)，需使用多路數(shù)據(jù)采集裝置來進行，將多路數(shù)據(jù)匯合后通過通信線送至上位機120。
[0027]當偏航運動開始時，通過偏航角傳感器106測得的偏航角度和時間可以算出偏航速度，由偏航齒圈和偏航電機齒輪的齒數(shù)，能夠算出偏航電機齒輪的轉速，根據(jù)偏航電機減速箱的傳動比，算出偏航電機輸出軸的轉速，由于偏航電機電壓為固定值，穿芯式電流互感器101測出的電流值和電壓可用于求出偏航電機的功率，再根據(jù)發(fā)電機的轉速求出發(fā)電機輸出軸的力矩，由減速箱內(nèi)齒輪間的傳動比，可以算出偏航齒輪及減速箱內(nèi)各部分的力矩；通過三向加速度計102可得到機艙振動參數(shù)，計算出機艙在偏航過程中由于振動對偏航齒圈各方向施加的載荷，再結合壓力傳感器104測得的預緊力，得到偏航齒圈在偏航過程中所受到的載荷。通過上述方法實現(xiàn)對偏航電機驅(qū)動力矩及偏航齒圈受到載荷情況的監(jiān)測，保證風力機偏航系統(tǒng)的正常運行，在發(fā)生故障時能夠迅速找到問題所在并及時停機維護，降低故障所產(chǎn)生的損失。
[0028]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種風力發(fā)電機滑動式偏航系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測裝置，用于對風力發(fā)電機的滑動式偏航系統(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)測，所述偏航系統(tǒng)包括偏航機構，其中偏航機構包括偏航電機、偏航減速機、偏航齒輪、偏航爪、偏振軸承、風力發(fā)電機機艙組成，所述控制柜中具有所述偏航電機的電源進線，所述偏航爪上具有調(diào)節(jié)螺栓，其特征在于，包括: 數(shù)據(jù)采集裝置，用于獲取所述偏航機構的信號； 數(shù)據(jù)采集卡，用于接收所述數(shù)據(jù)采集裝置監(jiān)測到的信號； 上位機，用于接收所述數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)男盘柌⑦M行處理； 傳輸模塊，用于傳輸所述上位機處理后的數(shù)據(jù)； 計算機，用于接收所述傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲及分析。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括電流互感器，所述電流互感器安裝在所述控制柜中，所述電源進線穿過所述電流互感器，所述電流互感器用于監(jiān)測所述偏航電機的電流值，所述上位機根據(jù)所述電流互感器測出的電流值和電壓計算出所述偏航電機的功率。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括加速度計，所述加速度計安裝在偏航爪上，所述加速度計上配有一個前置放大器，用于監(jiān)測所述偏航軸承的振動參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括壓力傳感器，所述壓力傳感器安裝在所述調(diào)節(jié)螺栓上，用于監(jiān)測所述偏航爪的預緊力，所述上位機根據(jù)所述壓力傳感器測得的預緊力計算得到所述偏航齒輪在偏航過程中所受到的載荷。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括聲級計，所述聲級計安裝在所述風力發(fā)電機機艙內(nèi)，用于檢測所述偏航電機工作時的噪聲信號，所述聲級計將監(jiān)測得到的信號發(fā)送所述數(shù)據(jù)采集卡。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)檢測器包括偏航角傳感器，所述偏航角傳感器安裝在所述偏航軸承上，用于檢測所述偏航電機工作時的偏航角度，所述上位機通過所述偏航角傳感器測得的偏航角度算出偏航速度。
【文檔編號】F03D11/00GK104153949SQ201410354685
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】桑海洋, 安利強, 宋利宇, 翟永杰, 王明, 李冰, 叢智慧, 李頌揚 申請人:大唐（赤峰）新能源有限公司, 華北電力大學（保定）