本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置及其監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隨著社會(huì)的發(fā)展，世界能源消耗量持續(xù)增加，各國(guó)的能源危機(jī)形勢(shì)愈發(fā)明顯。但由于風(fēng)能的可再生、分布廣、無(wú)污染等特性，使得風(fēng)能發(fā)電成為世界上可再生能源發(fā)展的重要發(fā)展方向，且風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正在向輕型、高效、高可靠性及大型化方向發(fā)展。然而，在大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，往往采用較高的塔筒來(lái)支撐風(fēng)機(jī)葉輪和機(jī)艙，以便獲得更多的風(fēng)能。其中塔筒作為風(fēng)機(jī)機(jī)組重要的承載部件，其工作環(huán)境惡劣，長(zhǎng)期承受風(fēng)載荷和重力等負(fù)載(包括塔筒自重和發(fā)電機(jī)組的重力)的作用，還承受風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的周期性激勵(lì)負(fù)載等因素將直接影響風(fēng)力機(jī)的工作性能和可靠性。

現(xiàn)有的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)塔筒運(yùn)行狀態(tài)的方法常采用三個(gè)方向的角度傳感器測(cè)得風(fēng)機(jī)塔筒偏離三個(gè)方向的角度進(jìn)行處理、分析來(lái)評(píng)估塔筒的穩(wěn)定性。如：一種風(fēng)機(jī)塔筒傾角狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置(ZL201220258304.4)采用三個(gè)角度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)塔筒傾角狀態(tài)，使得維修人員及時(shí)了解風(fēng)機(jī)塔筒的傾角狀態(tài)，進(jìn)而及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。但是，其存在以下問(wèn)題：(1)風(fēng)向快速變化的復(fù)雜條件下，不能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確反應(yīng)風(fēng)機(jī)塔筒的運(yùn)行狀況；(2)不能夠?qū)崟r(shí)獲得風(fēng)機(jī)套筒上主要的可變載荷(風(fēng)載荷及風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的周期性激勵(lì)負(fù)載)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、速度快且準(zhǔn)確性高的風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置及其監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，包括支撐體、起升架及檢測(cè)控制電路，所述支撐體包括支撐體本體、三個(gè)支撐體氣動(dòng)伸縮桿和三個(gè)支撐體氣動(dòng)吸盤，所述三個(gè)支撐體氣動(dòng)伸縮桿一端均布固裝在支撐體本體的側(cè)端，該支撐體氣動(dòng)伸縮桿的另一端與支撐體氣動(dòng)吸盤安裝在一起；所述起升架包括起升架本體、三個(gè)連桿、三個(gè)起升架氣動(dòng)伸縮桿和三個(gè)起升架氣動(dòng)吸盤，所述起升架本體的底部可旋轉(zhuǎn)安裝在支撐體本體內(nèi)，所述三個(gè)連桿的一端通過(guò)銷釘均布安裝在起升架本體的頂部側(cè)端，三個(gè)連桿的另一端通過(guò)銷釘與三個(gè)起升架氣動(dòng)伸縮桿一端鉸接在一起，三個(gè)起升架氣動(dòng)伸縮桿的另一端與三個(gè)起升架氣動(dòng)吸盤相連接；所述連桿與支撐架本體之間的銷釘內(nèi)部與連桿嚙合在一起，該銷釘外端連接起升架第一電機(jī)，該起升架第一電機(jī)通過(guò)控制兩個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)起升架氣動(dòng)伸縮桿向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)；所述連桿與氣動(dòng)伸縮桿之間的銷釘內(nèi)部與起升架氣動(dòng)伸縮桿嚙合，該銷釘外端連接起升架第二電機(jī)，起升架第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)起升架氣動(dòng)伸縮桿向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)起升架氣動(dòng)吸盤向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)；所述檢測(cè)控制電路包括可編程控制器、氣動(dòng)源、電源、氣動(dòng)馬達(dá)、陀螺儀、視頻傳感器和無(wú)線傳輸模塊，所述視頻傳感器和陀螺儀經(jīng)放大器、濾波器及AD轉(zhuǎn)換器后傳送給可編程控制器，可編程控制器與電源、氣動(dòng)馬達(dá)及無(wú)線通信模塊相連接，所述氣動(dòng)馬達(dá)由氣動(dòng)源提供動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)上述氣動(dòng)伸縮桿、支撐體氣動(dòng)吸盤工作，可編程控制器通過(guò)上述電機(jī)控制連桿及氣動(dòng)伸縮桿工作，無(wú)線通信模塊用于連接風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置。

所述無(wú)線通信模塊采用GPRS無(wú)線通信模塊。

所述可編程控制器采用西門子S7-400控制器。

一種風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，包括風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置、安裝在套筒底部的力傳感器、安裝在風(fēng)機(jī)塔筒頂部的風(fēng)速傳感器和風(fēng)力控制調(diào)節(jié)裝置，力傳感器和風(fēng)速傳感器通過(guò)放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器傳送至風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置，該風(fēng)力控制調(diào)節(jié)裝置通過(guò)無(wú)線方式與風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置相連接，該風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置還與機(jī)艙和葉輪、維修預(yù)警中心相連接。

所述風(fēng)力控制調(diào)節(jié)裝置通過(guò)GPRS方式與風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置相連接。

所述力傳感器為六維度力傳感器。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置通過(guò)視頻傳感器采集塔筒內(nèi)部裂紋及變形等信息，通過(guò)陀螺儀主要采集塔筒的角速度和加速度信息并通過(guò)GPRS無(wú)線通信模塊發(fā)送給維修預(yù)警中心，能夠在風(fēng)向快速變化的復(fù)雜條件下更準(zhǔn)確地反映風(fēng)機(jī)塔筒的運(yùn)行狀態(tài)，保證了風(fēng)機(jī)塔筒征程運(yùn)行。

2、本實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)安裝在套筒底部的六維度力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)機(jī)塔筒底部的三個(gè)方向的壓力和扭矩、通過(guò)安裝在風(fēng)機(jī)塔筒頂部的風(fēng)速傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速，并根據(jù)閾值控制葉輪和機(jī)艙沿合適的位姿方向運(yùn)動(dòng)，或向維修預(yù)警中心發(fā)出預(yù)警，以便維修人員及時(shí)了解風(fēng)機(jī)塔筒的狀態(tài)，進(jìn)而及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的支撐體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的起升架結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的連接圖；

圖5是本發(fā)明的檢測(cè)控制電路的處理過(guò)程示意圖；

其中，1-支撐體本體，2-支撐體氣動(dòng)伸縮桿，3-支撐體氣動(dòng)吸盤，4-起升架本體，5-起升架第一電機(jī)，6-起升架氣動(dòng)伸縮桿，7-起升架氣動(dòng)吸盤，8-起升架第二電機(jī)，9-連桿。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述：

一種風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，包括支撐體本體、起升架及檢測(cè)控制電路，所述起升架可旋轉(zhuǎn)安裝在支撐體本體上，所述檢測(cè)控制電路安裝在支撐體本體內(nèi)。

如圖1及圖2所示，所述支撐體包括支撐體本體(1)、三個(gè)支撐體氣動(dòng)伸縮桿(2)和三個(gè)支撐體氣動(dòng)吸盤(3)。所述支撐體本體為圓筒體，三個(gè)支撐體氣動(dòng)伸縮桿(2)一端均布固裝在支撐體本體(1)的側(cè)端，支撐體氣動(dòng)伸縮桿(2)的另一端與支撐體氣動(dòng)吸盤(3)安裝在一起。

如圖1級(jí)圖3所示，所述起升架包括起升架本體(4)、三個(gè)連桿(9)、三個(gè)起升架氣動(dòng)伸縮桿(6)和三個(gè)起升架氣動(dòng)吸盤(7)；所述起升架本體(4)為柱狀結(jié)構(gòu)且其底部安裝在支撐體本體內(nèi)，三個(gè)連桿(9)的一端通過(guò)銷釘均布安裝在起升架本體的頂部側(cè)端，三個(gè)連桿(9)的另一端通過(guò)銷釘與三個(gè)起升架氣動(dòng)伸縮桿(6)一端鉸接在一起，三個(gè)起升架氣動(dòng)伸縮桿(6)的另一端與三個(gè)起升架氣動(dòng)吸盤(7)相連接。支撐架本體(4)與連桿(9)之間的銷釘內(nèi)部與連桿(9)嚙合在一起，銷釘外端連接起升架第一電機(jī)(5)，該起升架第一電機(jī)(5)通過(guò)控制兩個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)連桿(9)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)起升架氣動(dòng)伸縮桿(6)向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)。所述連桿(9)與氣動(dòng)伸縮桿(6)之間的銷釘內(nèi)部與起升架氣動(dòng)伸縮桿(6)嚙合，該銷釘外端連接起升架第二電機(jī)(8)，通過(guò)控制起升架第二電機(jī)(8)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)起升架氣動(dòng)伸縮桿(6)向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)起升架氣動(dòng)吸盤(7)向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖4所示，支撐體內(nèi)部安裝的檢測(cè)控制電路包括可編程控制器、氣動(dòng)源、電源、氣動(dòng)馬達(dá)、陀螺儀、視頻傳感器和GPRS無(wú)線傳輸模塊，視頻傳感器用于采集裝置周圍的塔筒內(nèi)部具體情況(如裂紋、重大變形等)，陀螺儀主要采集塔筒的角速度和加速度信息，所述視頻傳感器和陀螺儀經(jīng)放大器、濾波器及AD轉(zhuǎn)換器后傳送給可編程控制器，可編程控制器與電源、氣動(dòng)馬達(dá)、電機(jī)及GPRS無(wú)線通信模塊相連接，所述氣動(dòng)馬達(dá)由氣動(dòng)源提供動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)伸縮桿和氣動(dòng)吸盤工作，所述電機(jī)控制連桿和氣動(dòng)伸縮桿工作，GPRS無(wú)線通信模塊與風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置相連接，可編程控制器通過(guò)GPRS無(wú)線模塊將陀螺儀、視頻傳感器采集的數(shù)據(jù)傳送給風(fēng)機(jī)控制裝置。在本實(shí)施例中，可編程控制器采用西門子S7-400控制器實(shí)現(xiàn)采集控制功能。

風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置與風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置、安裝在套筒底部的六維度力傳感器、安裝在風(fēng)機(jī)塔筒頂部的風(fēng)速傳感器構(gòu)成風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖4所示。所述六維度力傳感器用于風(fēng)機(jī)塔筒底部的三個(gè)方向的壓力和扭矩，風(fēng)速傳感器用于監(jiān)測(cè)風(fēng)速；六維度力傳感器和風(fēng)速傳感器采集的數(shù)據(jù)通過(guò)放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器傳送至風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置。該風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置通過(guò)GPRS方式接收風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)及陀螺儀數(shù)據(jù)。在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一些閾值，當(dāng)檢測(cè)上述六維度力傳感器、風(fēng)速傳感器、陀螺儀、視頻傳感器等數(shù)據(jù)低于此閾值時(shí)，風(fēng)機(jī)控制調(diào)節(jié)裝置將發(fā)出控制信號(hào)用來(lái)控制葉輪和機(jī)艙沿合適的位姿方向運(yùn)動(dòng)；一旦測(cè)得六維度力傳感器、風(fēng)速傳感器、陀螺儀、視頻傳感器的數(shù)據(jù)超出了所設(shè)的閾值時(shí)，風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)將向維修預(yù)警中心發(fā)出報(bào)警指示，以便維修人員及時(shí)了解風(fēng)機(jī)塔筒的狀態(tài)，進(jìn)而及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。

如圖5所示，本風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置的工作過(guò)程為：

將風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置置于風(fēng)機(jī)塔筒中，其支撐體下端的三個(gè)支撐架氣動(dòng)伸縮桿，通過(guò)可編程控制器發(fā)出的命令驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)伸縮桿伸縮到風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)壁邊緣，支撐桿氣動(dòng)吸盤與風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)壁接觸，通過(guò)可編程控制器控制氣動(dòng)馬達(dá)向氣動(dòng)吸盤吸氣，使得支撐體能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)，否則繼續(xù)調(diào)整氣動(dòng)伸縮桿的伸縮量以及氣動(dòng)吸盤的吸力，直到支撐體能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)為止。同時(shí)，調(diào)整起升架上的電機(jī)和氣動(dòng)馬達(dá)，使得起升架上的連桿和氣動(dòng)伸縮桿遠(yuǎn)離塔筒內(nèi)壁，并且對(duì)起升架上的吸盤進(jìn)行放氣，使得其不對(duì)內(nèi)壁有吸附作用。

起升架上的三條連桿、三個(gè)氣動(dòng)伸縮桿在電機(jī)和氣動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，連桿和氣動(dòng)伸縮桿能夠向上或者向下伸展，并使得氣動(dòng)吸盤與風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)壁接觸，通過(guò)控制氣動(dòng)馬達(dá)向氣動(dòng)吸盤吸氣。使得起升架能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)，否則繼續(xù)調(diào)整連桿的位移，氣動(dòng)伸縮桿的伸縮量以及氣動(dòng)吸盤的吸力，直到起升架能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機(jī)塔筒內(nèi)為止。

通過(guò)對(duì)支撐體下端的氣動(dòng)伸縮桿末端的吸盤放氣，并收縮氣動(dòng)伸縮桿，使得與塔筒內(nèi)壁脫離；通過(guò)控制起升架連桿的電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將抬起支撐體，并使之向上或者向下運(yùn)動(dòng)。

依次完成以上動(dòng)作，使得風(fēng)機(jī)塔筒狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，將沿著風(fēng)機(jī)塔筒向上或向下運(yùn)動(dòng)。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。