風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置及其使用方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及塔筒狀態(tài)監(jiān)測裝置技術(shù)領域，是一種風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風力發(fā)電是將風機架設在幾十米高的塔架上，而塔架往往安裝在風力資源豐富的偏遠郊野，其運行環(huán)境惡劣，難以用常規(guī)巡視手段監(jiān)測。風力發(fā)電塔筒屬于自立式高聳結(jié)構(gòu)，風載荷通常是引起結(jié)構(gòu)側(cè)向位移和振動的主要因素，由分析可知塔筒除了自身的重力夕卜，還要受到風輪和機艙的重力作用以及作用在塔身上的風載荷，另外還要受到通過風輪作用在塔筒頂端的氣動載荷、偏轉(zhuǎn)力、陀螺力和陀螺力距等。目前風機塔架往往在安裝試運行后基本任其自然，而未架設任何監(jiān)測設備，由此無法對塔架的運行實現(xiàn)有效監(jiān)測，這對風機的運行存在潛在的威脅，嚴重時會造成倒塌事故，給業(yè)主造成很大的經(jīng)濟損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置及其使用方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有風機塔架在安裝試運行后任其自然，存在無法有效監(jiān)測、嚴重時會造成倒塌事故的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置，包括塔筒本體、聲波檢測列、振動監(jiān)測列、應變傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理器；塔筒本體包括至少兩段由上至下依次分布的塔筒段，任意兩相鄰的塔筒段均通過法蘭盤固定安裝在一起；每段塔筒段均有上下貫通的內(nèi)孔且所有內(nèi)孔均相通并形成通徑孔；對應每個法蘭盤位置的通徑孔內(nèi)側(cè)均沿圓周均布有至少三個應變傳感器；通徑孔內(nèi)側(cè)沿圓周分別固定有兩列聲波檢測列和兩列振動監(jiān)測列；一列聲波監(jiān)測列包括至少三個間隔分布的聲波傳感器，另一列聲波監(jiān)測列包括至少一個聲波傳感器；一列振動監(jiān)測列包括至少三個間隔分布的振動監(jiān)測傳感器，另一列振動監(jiān)測列包括至少一個振動監(jiān)測傳感器；通徑孔內(nèi)側(cè)的上部和下部均固定安裝有溫度傳感器；每個聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的輸出端上均電連接有一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，每個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和每個溫度傳感器的輸出端均與數(shù)據(jù)處理器的各個對應端口電連接在一起，數(shù)據(jù)處理器上固定有能交換數(shù)據(jù)的通信接口。
[0005]下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進一步優(yōu)化或/和改進:
上述對應每個法蘭盤位置的通徑孔內(nèi)側(cè)均可沿圓周均布有四個應變傳感器。
[0006]上述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊可包括信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，信號調(diào)理電路的輸出端和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端電連接在一起，聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的各個輸出端分別與對應的各個信號調(diào)理電路的輸入端電連接在一起，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與數(shù)據(jù)處理器電連接在一起。
[0007]上述還可包括報警裝置，報警裝置的輸入端與數(shù)據(jù)處理器電連接在一起本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置的使用方法，包括如下步驟，第一步，將數(shù)據(jù)處理器通過數(shù)據(jù)線與監(jiān)測中心的服務器電連接在一起，并接通聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器、應變傳感器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理器的電源后，其均自行完成初始化和自檢；
第二步，聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器、應變傳感器和溫度傳感器開始數(shù)據(jù)采集；同時數(shù)據(jù)處理器讀取溫度傳感器檢測的數(shù)據(jù)，并對其數(shù)據(jù)是否在預設的正常范圍內(nèi)進行判斷，當其檢測數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)時，則重新進行溫度傳感器檢測數(shù)據(jù)的讀取，當其檢測數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)的判斷超過三次時，則由數(shù)據(jù)處理器向監(jiān)測中心發(fā)出預警信號，等待人工恢復；當其檢測數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)時，則進入下一步；
第三步，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器采集的數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)化為聲波信號、振動信號和應變信號；同時數(shù)據(jù)處理器根據(jù)其接收到的溫度傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的閾值確定程序；閾值確定程序具體為:數(shù)據(jù)處理器將溫度傳感器的檢測數(shù)據(jù)與預先存儲在其內(nèi)的閾值選取數(shù)據(jù)中的溫度范圍進行比較，然后得出在對應的溫度值下，聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的合理閾值，然后進入下一步；
第四步，數(shù)據(jù)處理器將其接收到的振動信號和應變信號與經(jīng)過閾值確定程序得出的聲振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的合理閾值分別進行比較，當振動信號和應變信號均在其合理閾值內(nèi)時，則返回第二步；當振動信號或/和應變信號不在其合理閾值內(nèi)時，則向監(jiān)測中心發(fā)出預警信號，并進入下一步；
第五步，由數(shù)據(jù)處理器根據(jù)不在合理閾值內(nèi)的振動信號或/和應變信號分別計算出對應的振動故障定位區(qū)域或/和應變故障定位區(qū)域，同時由數(shù)據(jù)處理器將其接收到的聲波信號與經(jīng)過閾值確定程序得出的聲波傳感器的合理閾值進行比較；
當聲波信號不在其合理閾值內(nèi)時，則由數(shù)據(jù)處理器根據(jù)其檢測信號計算出對應的聲波故障定位區(qū)域，并聯(lián)合振動故障定位區(qū)域或/和應變故障定位區(qū)域取其交集作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步；
若聲波信號在其合理閾值內(nèi)，且振動信號也在其合理閾值內(nèi)時，貝1J應變故障定位區(qū)域作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步；
若聲波信號在其合理閾值內(nèi)，且應變信號也在其合理閾值內(nèi)時，則振動故障定位區(qū)域作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步；
若聲波信號在其合理閾值內(nèi)，且振動信號和應變信號均不在其合理閾值內(nèi)時，貝1J取振動故障定位區(qū)域和應變故障定位區(qū)域的交集作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案之三是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置的使用方法，包括如下步驟:
第一步，將數(shù)據(jù)處理器通過數(shù)據(jù)線與監(jiān)測中心的服務器電連接在一起，并接通聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器、應變傳感器、溫度傳感器、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)處理器的電源后，其均自行完成初始化和自檢；
第二步，聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器、應變傳感器和溫度傳感器開始數(shù)據(jù)采集；同時數(shù)據(jù)處理器讀取溫度傳感器檢測的數(shù)據(jù)，并對其數(shù)據(jù)是否在預設的正常范圍內(nèi)進行判斷，當其檢測數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)時，則重新進行溫度傳感器檢測數(shù)據(jù)的讀取，當其檢測數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)的判斷超過三次時，則由數(shù)據(jù)處理器向監(jiān)測中心發(fā)出預警信號，等待人工恢復；當其檢測數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)時，則進入下一步；
第三步，通過信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器采集的數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)化為聲波信號、振動信號和應變信號；同時數(shù)據(jù)處理器根據(jù)其接收到的溫度傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的閾值確定程序；閾值確定程序具體為:數(shù)據(jù)處理器將溫度傳感器的檢測數(shù)據(jù)與預先存儲在其內(nèi)的閾值選取數(shù)據(jù)中的溫度范圍進行比較，然后得出在對應的溫度值下，聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的合理閾值，然后進入下一步；
第四步，數(shù)據(jù)處理器將其接收到的振動信號和應變信號與經(jīng)過閾值確定程序得出的聲振動監(jiān)測傳感器和應變傳感器的合理閾值分別進行比較，當振動信號和應變信號均在其合理閾值內(nèi)時，則返回第二步；當振動信號或/和應變信號不在其合理閾值內(nèi)時，則向監(jiān)測中心發(fā)出預警信號，并進入下一步；
第五步，由數(shù)據(jù)處理器根據(jù)不在合理閾值內(nèi)的振動信號或/和應變信號分別計算出對應的振動故障定位區(qū)域或/和應變故障定位區(qū)域，同時由數(shù)據(jù)處理器將其接收到的聲波信號與經(jīng)過閾值確定程序得出的聲波傳感器的合理閾值進行比較；
當聲波信號不在其合理閾值內(nèi)時，則由數(shù)據(jù)處理器根據(jù)其檢測信號計算出對應的聲波故障定位區(qū)域，并聯(lián)合振動故障定位區(qū)域或/和應變故障定位區(qū)域取其交集作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步；
若聲波信號在其合理閾值內(nèi)，且振動信號也在其合理閾值內(nèi)時，貝1J應變故障定位區(qū)域作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步；
若聲波信號在其合理閾值內(nèi)，且應變信號也在其合理閾值內(nèi)時，則振動故障定位區(qū)域作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步；
若聲波信號在其合理閾值內(nèi)，且振動信號和應變信號均不在其合理閾值內(nèi)時，貝1J取振動故障定位區(qū)域和應變故障定位區(qū)域的交集作為故障定位結(jié)果，然后存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，同時返回第二步。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案之四是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種風機塔筒安全運行監(jiān)測裝置的使用方法包括如下步驟:
第一步，將數(shù)據(jù)處理器通過數(shù)據(jù)線與監(jiān)測中心的服務器電連接在一起，并接通聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器、應變傳感器、溫度傳感器、信號調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)處理器的電源后，其均自行完成初始化和自檢；
第二步，聲波傳感器、振動監(jiān)測傳感器、應變傳感器和溫度傳感器開始數(shù)據(jù)采集；同時數(shù)據(jù)處理器讀取溫度傳感器檢測的數(shù)