一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)的傳感器模塊和數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊、設(shè)置于風(fēng)輪的每一葉片上的溫度傳感器、設(shè)置在塔架底部的控制箱。本實(shí)用新型能夠通過設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組主軸上的盤狀凸起上的位置傳感器和加速度傳感器監(jiān)測主軸是否相對于主軸外殼產(chǎn)生了振動，以及主軸外殼是否相對于整個風(fēng)電機(jī)組發(fā)生了振動。這樣相比較現(xiàn)有技術(shù)中只是監(jiān)測主軸外殼的監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低誤報(bào)率，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)還可以監(jiān)測風(fēng)輪葉片的溫度，以防止在低溫情況下風(fēng)輪結(jié)冰導(dǎo)致的設(shè)備故障。
【專利說明】-種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著當(dāng)前社會對能源的消耗，導(dǎo)致不可再生能源日益枯竭，因此可再生能源的利 用一直是當(dāng)前人類社會技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。在清潔能源中，尤其以風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電最 為收到關(guān)注。據(jù)估計(jì)，地球上可用來發(fā)電的風(fēng)力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水 力發(fā)電量的10倍；而目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量只有風(fēng)力所能夠提供能量的三 分之一。尤其在我國西部的一些地廣人稀、風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，非常適合進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電。
[0003] 現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組是通過安裝在塔架頂部的風(fēng)輪、主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)完成了風(fēng)能 向電能的轉(zhuǎn)化。風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的載荷由輪轂、主軸、主軸軸承座、底架到塔架實(shí)現(xiàn)傳遞。當(dāng) 非穩(wěn)態(tài)風(fēng)作用于風(fēng)電機(jī)組時(shí)，將會在機(jī)組上產(chǎn)生不同的載荷作用。風(fēng)輪葉片在風(fēng)的作用下 產(chǎn)生軸向推力和周向剪力，隨著風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的增加將產(chǎn)生扭矩和離心力；同時(shí)伴隨葉片重力 的交變作用，使得整個風(fēng)輪形成了扭轉(zhuǎn)、傾覆和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動。扭轉(zhuǎn)的主軸（低速軸）將會傳遞 風(fēng)輪扭矩到齒輪箱的一級行星齒輪上，而一級行星齒輪將通過二級平行軸齒輪傳遞扭轉(zhuǎn)， 使得低轉(zhuǎn)速大扭矩的載荷轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速低扭矩的載荷，便于發(fā)電機(jī)的吸收。最后電機(jī)軸 (高速軸）上的扭矩將通過切割電磁形成電能，完成了風(fēng)能一機(jī)械能一電能的轉(zhuǎn)化。風(fēng)輪在 主軸上作用的推力、傾覆力矩和偏轉(zhuǎn)力矩將由主軸軸承座傳遞載荷到主機(jī)架一塔架一基礎(chǔ) 上，完成整個載荷的傳遞。當(dāng)機(jī)組迎風(fēng)方向與來流風(fēng)向不一致時(shí)，需要通過偏航系統(tǒng)進(jìn)行對 風(fēng)操作，增大迎風(fēng)面積，提高機(jī)組利用率。
[0004] 由于風(fēng)電機(jī)組且大多處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，且設(shè)備都裝配在塔架頂端，因此定期巡視維 護(hù)非常困難，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的故障率很高。因此如何進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控也成為了風(fēng)電 機(jī)組監(jiān)控領(lǐng)域非常重要的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中都是在塔架底部設(shè)有一個控制箱，由控制箱接 收風(fēng)電機(jī)組上的傳感器發(fā)送來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將這些監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)端的中央控制端， 以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。但是現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域都存在很多技術(shù)障礙，導(dǎo) 致很難通過遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)電機(jī)組的工作狀態(tài)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組的工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測 的風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006] 為了解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)， 包括設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)的傳感器模塊和數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊、設(shè)置于風(fēng)輪的每一葉片上的溫 度傳感器、設(shè)置在塔架底部的控制箱；
[0007] 其中所述風(fēng)電機(jī)組包括主軸和套接在所述主軸外的主軸外殼；其中所述主軸上設(shè) 有沿徑向延伸的盤狀凸起，所述主軸外殼上設(shè)有與所述盤狀凸起相適配的橫截面為倒U字 形的外凸殼體；其中所述外凸殼體的至少一個內(nèi)側(cè)壁上布設(shè)有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸 起的軸向振動的第一位置傳感器，且所述外凸殼體的內(nèi)頂壁上設(shè)有用于監(jiān)測所述主軸的盤 狀凸起的徑向振動的第二位置傳感器；其中所述盤狀凸起的至少一個側(cè)表面上布設(shè)有用于 監(jiān)測軸向振動的第一加速度傳感器，且在所述盤狀凸起的外周邊沿的頂表面上布設(shè)有用于 監(jiān)測徑向振動的第二加速度傳感器；其中所述主軸外殼的外表面上設(shè)有外位置傳感器和外 加速度傳感器；
[0008] 其中所述風(fēng)電機(jī)組還包括設(shè)置于風(fēng)輪的每一葉片上的溫度傳感器；
[0009] 所述數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊設(shè)置于所述風(fēng)電機(jī)組的殼體內(nèi)以將所述第一位置傳感器、 第二位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、外位置傳感器、外加速度傳感器、 溫度傳感器的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到設(shè)置于塔架底部的控制箱；
[0010] 其中所述控制箱包括主板，主板上設(shè)有數(shù)據(jù)存儲芯片、數(shù)據(jù)接收芯片；其中所述數(shù) 據(jù)接收芯片通過無線網(wǎng)絡(luò)連接所述數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊和所述塔架監(jiān)測終端的無線數(shù)據(jù)傳 輸芯片；所述數(shù)據(jù)存儲芯片連接所述數(shù)據(jù)接收芯片。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述控制箱還包括光收發(fā)芯片，所述光收發(fā)芯片連接 所述數(shù)據(jù)存儲芯片，并通過光纖連接遠(yuǎn)端的中央控制端。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述供電模塊包括有線供電單元和無線供電單元，所 述有線供電單元連接所述外位置傳感器和外加速度傳感器，所述無線供電單元連接所述第 一位置傳感器、第二位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器。
[0013] 本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0014] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過設(shè)置在風(fēng)電 機(jī)組主軸上的盤狀凸起上的位置傳感器和加速度傳感器監(jiān)測主軸是否相對于主軸外殼產(chǎn) 生了振動，以及主軸外殼是否相對于整個風(fēng)電機(jī)組發(fā)生了振動。這樣相比較現(xiàn)有技術(shù)中只 是監(jiān)測主軸外殼的監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低誤報(bào)率，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)還可以監(jiān)測風(fēng) 輪葉片的溫度，以防止在低溫情況下風(fēng)輪結(jié)冰導(dǎo)致的設(shè)備故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為風(fēng)電機(jī)組的主軸的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0017] 附圖標(biāo)記說明如下：
[0018] 1、主軸；
[0019] 2、主軸外殼；
[0020] 3、外位置傳感器；
[0021] 4、外加速度傳感器；
[0022] 11、盤狀凸起；
[0023] 12、第一加速度傳感器；
[0024] 13、第二加速度傳感器；
[0025] 21、外凸殼體；
[0026] 22、第一位置傳感器；
[0027] 23、第二位置傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖 及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029] 現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組都是在主軸、變速機(jī)、發(fā)電機(jī)的外殼外表面設(shè)置傳感器，以對主 軸、變速機(jī)、發(fā)電機(jī)進(jìn)行振動監(jiān)測。其中，所使用的傳感器可以包括位置傳感器、速度傳感 器、加速度傳感器。但是在實(shí)際使用中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的監(jiān)測系統(tǒng)的檢測效果非常不 理想。具體來說，在主軸、變速器、發(fā)電機(jī)的外殼上的監(jiān)測數(shù)據(jù)并不能很好的反應(yīng)主軸、變速 器、發(fā)電機(jī)內(nèi)設(shè)備的振動，導(dǎo)致誤報(bào)、誤報(bào)現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0030] 針對現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集難的問題，本實(shí)用新型提出了一種能夠提高風(fēng)電 機(jī)組設(shè)備的振動參數(shù)精確性的風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示的，包括設(shè) 置在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)的傳感器模塊和數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊、設(shè)置于風(fēng)輪的每一葉片上的溫度傳感 器、設(shè)置在塔架底部的控制箱。
[0031] 具體的，如圖2所示的，所述風(fēng)電機(jī)組包括主軸1和套接在所述主軸1外的主軸外 殼2;其中所述主軸1上設(shè)有沿徑向延伸的盤狀凸起11，所述主軸外殼2上設(shè)有與所述盤狀 凸起11相適配的橫截面為倒U字形的外凸殼體21 ;其中所述外凸殼體21的至少一個內(nèi)側(cè) 壁上布設(shè)有用于監(jiān)測所述主軸1的盤狀凸起11的軸向振動的第一位置傳感器22,且所述 外凸殼體的內(nèi)頂壁上設(shè)有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸起的徑向振動的第二位置傳感器23 ; 其中所述盤狀凸起的至少一個側(cè)表面上布設(shè)有用于監(jiān)測軸向振動的第一加速度傳感器12， 且在所述盤狀凸起的外周邊沿的頂表面上布設(shè)有用于監(jiān)測徑向振動的第二加速度傳感器 13 ;其中所述主軸外殼2的外表面上設(shè)有外位置傳感器3和外加速度傳感器4。
[0032] 同時(shí)，本實(shí)用新型實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，還包括設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組 內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊、設(shè)置在塔架底部的控制箱。
[0033] 其中所述數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊設(shè)置于所述風(fēng)電機(jī)組的殼體內(nèi)以將所述第一位置傳 感器22、第二位置傳感器23、第一加速度傳感器12、第二加速度傳感器13、外位置傳感器3、 外加速度傳感器4的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到設(shè)置于塔架底部的控制箱。
[0034] 其中，所述控制箱包括主板，主板上設(shè)有數(shù)據(jù)存儲芯片、數(shù)據(jù)接收芯片；其中所述 數(shù)據(jù)接收芯片通過無線網(wǎng)絡(luò)連接所述數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊；所述數(shù)據(jù)存儲芯片連接所述數(shù)據(jù) 接收芯片。
[0035] 所述控制箱還包括光收發(fā)芯片，所述光收發(fā)芯片連接所述數(shù)據(jù)存儲芯片，并通過 光纖連接遠(yuǎn)端的中央控制端。
[0036] 其中，所述供電模塊包括有線供電單元和無線供電單元，所述有線供電單元連接 所述外位置傳感器3和外加速度傳感器4,所述無線供電單元連接所述第一位置傳感器22、 第二位置傳感器23、第一加速度傳感器12、第二加速度傳感器13。由于第一位置傳感器22、 第二位置傳感器23、第一加速度傳感器12、第二加速度傳感器13是設(shè)置在盤狀凸起11上， 而該盤狀凸11起是隨著主軸轉(zhuǎn)動的，因此需要進(jìn)行無線供電。對傳感器的無線供電技術(shù)已 經(jīng)是成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0037] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過設(shè)置在風(fēng)電 機(jī)組主軸上的盤狀凸起上的位置傳感器和加速度傳感器監(jiān)測主軸是否相對于主軸外殼產(chǎn) 生了振動，以及主軸外殼是否相對于整個風(fēng)電機(jī)組發(fā)生了振動。這樣相比較現(xiàn)有技術(shù)中只 是監(jiān)測主軸外殼的監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低誤報(bào)率，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)還可以監(jiān)測風(fēng) 輪葉片的溫度，以防止在低溫情況下風(fēng)輪結(jié)冰導(dǎo)致的設(shè)備故障。
[0038] 以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改 進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組內(nèi)的傳感器模 塊和數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊、設(shè)置于風(fēng)輪的每一葉片上的溫度傳感器、設(shè)置在塔架底部的控制 箱； 其中所述風(fēng)電機(jī)組包括主軸和套接在所述主軸外的主軸外殼；其中所述主軸上設(shè)有沿 徑向延伸的盤狀凸起，所述主軸外殼上設(shè)有與所述盤狀凸起相適配的橫截面為倒U字形的 外凸殼體；其中所述外凸殼體的至少一個內(nèi)側(cè)壁上布設(shè)有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸起的 軸向振動的第一位置傳感器，且所述外凸殼體的內(nèi)頂壁上設(shè)有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸 起的徑向振動的第二位置傳感器；其中所述盤狀凸起的至少一個側(cè)表面上布設(shè)有用于監(jiān)測 軸向振動的第一加速度傳感器，且在所述盤狀凸起的外周邊沿的頂表面上布設(shè)有用于監(jiān)測 徑向振動的第二加速度傳感器；其中所述主軸外殼的外表面上設(shè)有外位置傳感器和外加速 度傳感器； 所述數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊設(shè)置于所述風(fēng)電機(jī)組的殼體內(nèi)以將所述第一位置傳感器、第二 位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、外位置傳感器、外加速度傳感器、溫度 傳感器的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到設(shè)置于塔架底部的控制箱； 其中所述控制箱包括主板，主板上設(shè)有數(shù)據(jù)存儲芯片、數(shù)據(jù)接收芯片；其中所述數(shù)據(jù)接 收芯片通過無線網(wǎng)絡(luò)連接所述數(shù)據(jù)傳輸中繼模塊和塔架監(jiān)測終端的無線數(shù)據(jù)傳輸芯片；所 述數(shù)據(jù)存儲芯片連接所述數(shù)據(jù)接收芯片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制箱還包 括光收發(fā)芯片，所述光收發(fā)芯片連接所述數(shù)據(jù)存儲芯片，并通過光纖連接遠(yuǎn)端的中央控制 端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組整體參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括供電模塊， 所述供電模塊包括有線供電單元和無線供電單元，所述有線供電單元連接所述外位置傳感 器和外加速度傳感器，所述無線供電單元連接所述第一位置傳感器、第二位置傳感器、第 一加速度傳感器、第二加速度傳感器。
【文檔編號】F03D7/00GK203879681SQ201420243340
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】林子晗, 王燕 申請人:浙江中自慶安新能源技術(shù)有限公司