CN104655960A - 电滑环的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电滑环的检测装置和方法。该装置包括：底座；设置在底座上的两个轴承支架；设置在每个轴承支架上的轴承；辊筒，其两端与所述轴承连接；电机，用于驱动所述辊筒转动；在至少一个所述轴承支架上设置有通孔，用于供电滑环的滑环旋转体穿入，与所述通孔对应的所述辊筒的端部具有能够带动所述电滑环的滑环旋转体转动的传动机构，在设置有通孔的所述轴承支架的外侧设置有电滑环固定机构。为电滑环的信号传输性能提供了直接、可靠的测试平台，及在动态旋转工况下测试的方法，适用不同环境的电滑环的测试和试验应用，有效解决滑环产品模拟工作状态下信号传输性能检测及故障诊断的难题。

Description

电滑环的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及风电技术，尤其涉及一种电滑环的检测装置和方法。

背景技术

电滑环是风电机组重要的电控、通讯、安全保障的信号传输机构，是风电机组安全稳定运行的关键部件，其是由旋转部件(转子部分或滑环旋转体)与静止部件(定子部分或滑环固定体)的相对转动进行信号传输的传输机构，从而将风机旋转机构里的各种信号传递给风机控制***，所以，它也是影响风机故障率较高的重要部件之一。

随着大批的电滑环已经出质保期而进入维护期，大量的电滑环产品需要保修、维护，在保修、维护前后需要对电滑环进行检测，此外，电滑环产品开发可靠性性能研究测试时，需要对其动态可控旋转进行检测，从而确定电滑环故障问题或确保电滑环的性能满足要求。但就目前来看，运行状态下的电滑环故障诊断、传输性能检测缺少通用测试技术、检测工具及方法。

综上所述，风电技术领域急需一种电滑环的检测工具或方法，能够对电滑环的信号传输性能及动态旋转状态进行自动化检测。

发明内容

本发明的实施例提供一种电滑环的检测装置和方法，模拟电滑环产品在各种工况下实际运行状态的测试环境，对其传输性能指标进行验证，实现对电滑环产品进行自动化检测。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种电滑环的检测装置，包括：

底座；设置在底座上的两个轴承支架；设置在每个轴承支架上的轴承；辊筒，其两端与所述轴承连接；电机，用于驱动所述辊筒转动；在至少一个所述轴承支架上设置有通孔，用于供电滑环的滑环旋转体穿入，与所述通孔对应的所述辊筒的端部具有能够带动所述电滑环的滑环旋转体转动的传动机构，在设置有通孔的所述轴承支架的外侧设置有电滑环固定机构。

一种基于前述检测装置的电滑环的检测方法，包括：

将电滑环的滑环旋转体一侧的滑环连接线缆进行短接；将所述滑环旋转体穿入设置于轴承支架的通孔中，并使辊筒的端部的传动机构与电滑环的滑环旋转体传动连接；将所述电滑环固定在电滑环固定机构上，所述电滑环固定机构设置在所述轴承支架的外侧；将所述电滑环的滑环固定体一侧的滑环连接线缆与PLC控制器连接；启动电机使辊筒旋转；通过PLC控制器向所述电滑环发出测试信号并接收返回信号，并将返回信号发送给计算机。

本发明实施例提供的电滑环的检测装置和方法，将电滑环安装到所述检测装置上，检测装置中的辊筒在电机的驱动下转动，且带动电滑环转动，达到模拟电滑环的实际运行状态的目的，此外，将电滑环设置在检测装置上，且将其一侧的滑环连接线缆进行短接，另一侧的滑环连接线缆与PLC控制器连接，从而达到对电滑环信号传输性能的模拟检测，进而对其信号传输性能指标进行验证。为电滑环的信号传输性能提供了直接、可靠的测试平台，及在动态旋转工况下测试的方法，适用不同环境的电滑环的测试和试验应用，有效解决滑环产品模拟工作状态下信号传输性能检测及故障诊断的难题。

附图说明

图1为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的主视图；

图2为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的左视图；

图3为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的俯视图；

图4为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的支撑轴系剖视图；

图5为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的三维结构示意图；

图6为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置及滑环样品检测的安装结构示意图；

图7为本发明示例性实施例的基于电滑环的检测装置的电滑环的检测方法的流程示意图；

附图标记说明：

1-底座；2-轴承支架；21-通孔；3-辊筒；4-电机；6-轴承；7-外圈齿轮盘；8-第一齿轮盘；9-齿轮保护罩；10-连接法兰；101-内法兰盘连接面；102-外法兰连接面；11-顶部横梁。

具体实施方式

电滑环是一种用于旋转体连通，且在旋转体无限制连续旋转时，传输功率电源、信号电源的电气部件。电滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由转子部分与定子部分组成，定子与转子部分分别引出导线连接设备的固定结构与旋转结构的电源与终端电器，且转子部分随着设备的旋转结构进行旋转运动。为了更易于理解且与设备旋转体区分开，在本发明实施例中，将电滑环的转子部分表述为滑环旋转体，将定子部分表述为滑环固定体。

基于前述电滑环的结构，只要将电滑环附着于无限旋转的设备上，就可以给设备的旋转体提供动力能源，使该旋转体在无限旋转运动的同时，还带动电滑环旋转运动，并检测电滑环旋转状态下的工作状况。

另外，为了能够更清楚地说明本发明实施例提供的电滑环的检测装置，将以图6为例，将该检测装置中安装电机的一侧表述为该检测装置的后端面，将与安装电机的对侧表述为前端面，以及将与检测装置的底座正对的上部端面表述为顶部端面，同理地，安装电滑环的两个面可以分别表述为左端面和右端面。下面结合附图对本发明实施例的电滑环的检测装置和方法进行详细描述。

实施例一

图1～图6示出了本发明实施例的电滑环的检测装置的结构示意图。

图1为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的主视图，图2为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的左视图，图3为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的俯视图，图4为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的支撑轴系剖视图，图5为本发明示例性实施例的电滑环的检测装置的三维结构示意图。

如图中所示，该检测装置的主体结构包括底座1；设置在底座上的两个轴承支架2；设置在每个轴承支架2上的轴承6；辊筒3，辊筒3的两端与轴承6连接；电机4，用于驱动辊筒3转动；在至少一个轴承支架2上设置有通孔21，用于供电滑环的滑环旋转体穿入；与通孔21对应的辊筒3的端部具有能够带动电滑环的滑环旋转体转动的传动机构，在设置有通孔21的轴承支架2的外侧设置有电滑环固定机构。

除了上述的主体结构外，为了配合检测的需要，还可以设置有PLC控制器。此外，检测装置还可以设置横梁及安全门等辅助机构。下面将对检测装置的各个部分进行分别介绍。

(1)关于底座及轴承支架

底座1可以是由四段槽钢焊接组成的长方形结构，具体可以参见图1、图4及图5所示的检测装置结构，可以理解的是，底座1并不限于长方形结构，只要能够便于支撑轴承支架2即可，例如圆形结构，但是，如圆形结构的底座1，还需要对槽钢等材料进一步地进行形状等加工，对其材料及加工工业的要求更多更高，所以，长方形结构可以作为底座1的优选形状。

在如图中所示的长方形结构的底座1上，可以将两个轴承支架2焊接在其底座1上，与底座1组成四方体框架结构，如图5所示，此外，将轴承6设置在每个轴承支架2上(如图中所示，轴承6可以设置在轴承支架2的内侧)。

(2)关于辊筒

辊筒3的两端与轴承6连接，在轴承轨道上转动，优选地，在辊筒3的轴向方向的中部设置有外圈齿轮盘7，电机4通过外圈齿轮盘7驱动辊筒3转动，进一步地，电机4通过第一齿轮盘8驱动外圈齿轮盘7转动(在实际应用过程中，不限于第一齿轮盘这样的传动结构，只要是可以用于传输动力的任何一种传动结构均可，例如，蜗轮蜗杆机构，但从简化结构和节省耗材角度看，在此，以齿轮盘传动结构作为本发明实施例的优选驱动结构，且第一齿轮盘8可以是外圈齿轮)，其传动结构及方式可以参加图2中所示的检测装置的左视图，第一齿轮盘8的安装位置可以参见图2。

电机4可以通过螺栓水平固定在底座1上，且电机4上设置有齿轮盘连接轴承，该轴承与第一齿轮盘8连接，且第一齿轮盘8的轮齿与辊筒3中部的外圈齿轮盘7啮合，第一齿轮盘8则随着电机4的转动而转动，并通过齿轮传动直接带动外圈齿轮盘7转动，从而带动辊筒3转动。

需要说明的是，本发明实施例不对电机4的安装结构进行限定，实际应用中，可以根据传动结构的不同，对电机的安装结构进行调整，例如，传动结构为蜗轮蜗杆机构，此时，为便于蜗轮蜗杆机构的安装和功能实现，可以将电机4垂直安装于底座1上。

更进一步地，在外圈齿轮盘7与第一齿轮盘8配合的部位设置有齿轮保护罩9，其安装位置可以参见图1和图4。将第一齿轮盘8安装在齿轮保护罩9中，齿轮保护罩9安装在外圈齿轮盘7的正下方，在保护第一齿轮盘8的同时，还可以为辊筒3提供重力支撑作用，此外，还能够起到防止人体部位卷入第一齿轮盘8与外圈齿轮盘7的配合部位而造成伤害的作用。

(3)关于电滑环固定机构

前述检测装置为一个模拟的无限旋转的设备，要完成对电滑环的信号传输性能的检测，在该检测装置上还需设置电滑环的安装机构，即设置在轴承支架2的外侧的电滑环固定机构。

根据本发明的优选实施例，电滑环固定机构为与电滑环的法兰面匹配的连接法兰10，优选地，该连接法兰10为可拆卸法兰盘，该可拆卸法兰盘具有内法兰盘连接面101和外法兰连接面102，外法兰连接面102通过螺栓与轴承支架2固定连接，内法兰连接面101用于与电滑环的法兰面固定连接。连接法兰10的结构及其外法兰连接面102的连接结构，可以参见如图2所示的检测装置的左视图。

本发明提供的该检测装置，通过更换连接法兰10，便可以安装不同型号的电滑环，从而可以检测不同型号的电滑环，提高该装置的实用性，解决现有技术中检测装置只能一对一(一种检测装置只能检测一种型号的电滑环)检测的局限性。其中，电滑环的安装结构可以参见如图6所示的电滑环的检测装置及滑环样品检测的安装结构示意图。

电滑环的滑环旋转体(转子部分)***到轴承支架2上设置的通孔21内，与轴承6的旋转结构连接；而其滑环固定体(定子部分)则通过电滑环的法兰面与连接法兰10的内法兰盘连接面101通过螺栓连接，从而将电滑环固定安装在轴承支架2的外侧。

(4)关于设置在辊筒上的传动机构

根据本发明的另一优选实施例，在与通孔21对应的辊筒3的端部设置有拨叉(传动机构)，在将电滑环的滑环旋转体***到通孔21后，拨叉与滑环旋转体啮合固定，从而辊筒3带动电滑环的滑环旋转体旋转。本领域技术人员可以理解的是，设置在辊筒3的端部的传动装置不限于拨叉，也可以是齿轮等其他动力传输机构或装置。

(5)关于PLC控制器

前面对检测装置的机械结构进行了详细描述，基于前述机械结构，为完成电滑环的检测，还需要对电滑环输入信号，且检测从电滑环中返回的信号。

基于此，该检测装置还包括计算机以及与计算机连接的PLC控制器，在检测的过程中，PLC控制器连接在计算机与电滑环固定体的滑环连接线缆上，用于对电滑环进行信号检测。

具体地，检测装置启动后，电滑环在辊筒3的传动下转动，此时，计算机控制PLC控制器向滑环发送待测信号(例如，电压信号、电流信号等)，通过PLC控制器上的信号采集模块采集返回信号，输送至计算机，计算机对该返回信号进行分析，从而判断电滑环的信号传输性能或对其进行故障诊断。

在此需要说明的是，通常情况下，电滑环的两侧均有滑环连接线缆，基于本发明的技术方案，将待测电滑环的滑环旋转体一侧的滑环连接线缆短接，另一侧的滑环连接线缆分别接PLC控制器的信号输出端和信号采集端，用于接收PLC控制器发送的待测信号及向PLC控制器返回信号。

下面通过举例对前述检测装置的结构及工作方式进一步说明。

在启动本发明的检测装置前，通过法兰连接螺栓将电滑环固定在连接法兰10的内法兰盘连接面101上，其电滑环的滑环旋转体(转子)经过连接法兰的中心孔，穿入轴承支架2的通孔21中，滑环旋转体(转子)与轴承6的旋转结构连接。

根据本发明提供的检测装置，在至少一个轴承支架2上开设通孔21，在实际应用中，根据检测的需求，可以只在一个轴承支架2上设置通孔21，如此，该检测装置每次可以检测一个待测电滑环，也可以在两个轴承支架2上分别设置通孔21，从而每次可以同时检测两个待测电滑环，从而提高检测效率。

另一方面，将电滑环的滑环旋转体侧的滑环连接线缆短接(可以通过标配的哈丁快速接头对接)，而另一侧的滑环连接线缆则分别接PLC控制器的信号输出端及信号采集端，用于接收PLC控制器发送的信号，及向PLC控制器返回信号，如此，电滑环的滑环连接线缆便形成了一个回路，用于完成信号传输。

将电滑环固定安装并连接好之后，便可以启动电机4，电机4可以通过第一齿轮盘8带动设置在辊筒3的轴向方向的中部位置的外圈齿轮盘7转动，从而带动辊筒3转动，辊筒3的设置在其两端的拨叉与电滑环的滑环旋转体啮合，将其旋转动力传送给电滑环的滑环旋转体，带动电滑环的滑环旋转体转动。

与此同时，计算机控制PLC控制器通过信号输出端向电滑环发送信号(例如，电压信号、电流信号等)，信号经电滑环后，PLC控制器再通过信号采集端获取经电滑环后的信号，并将该信号传输至计算机，计算机对该信号进行分析，从而判断电滑环的信号传输性能或对其进行故障诊断。

(6)关于横梁及安全门

通过前述检测装置的结构及检测装置的应用示例，本发明提供的检测装置已能够完成电滑环的检测工作。

进一步地，为使得本发明的检测装置更稳固、结构更人性化，本发明实施例的检测装置还可以包括顶部横梁11(如图2和图3中所示)，连接在轴承支架2的顶部，从而使得轴承支架2更加稳固。

另一方面，本领域技术人员可以理解的是，在本发明的检测装置运行过程中，电机4及辊筒3的转动对工作人员存在一定的安全隐患，可以在检测装置中安装安全门，有效保护工作人员人身安全。具体地，本发明的检测装置包括三个安全门，分别设置在该检测装置的前端面、后端面及顶部端面，与两个轴承支架2及底座1形成封闭空间。

安全门可以但不限于透明玻璃材料、木质材料或者钢材，但是，为了便于观察本发明监测装置的运行情况，将透明玻璃材料作为本发明实施例中安全门的优选材料，当然，安全门的结构可以根据应用环境和条件设置，例如，每个安全门可以包括一块玻璃材料，将该整块玻璃材料覆盖在轴承支架2的前端面、后端面或顶部端面即可，可以通过往外拉或者在轴承支架2上滑动的方式打开该安全门；再例如，将每个面的安全门设计为两块玻璃材料，这两块玻璃材料在每个端面形成一个对开门结构。

进一步地，每个安全门包括行程开关传感器，该传感器与该检测装置的开关电源串联，在开关电源开启时(检测装置开始工作时)，该安全门锁紧。可以理解的是，该安全门也可以是人工控制，在检测装置开始工作前，人工将其锁紧。

为使本发明的检测装置能够进行高度调节，为工作人员在检测工作中提供便利，在该检测装置的底座底端还可以安装支撑腿，例如，如果底座是长方形结构，则可以在四个角上分别安装一个支撑腿，使该检测装置可高度调节，也能够安装平稳。

由于本发明的电滑环的检测装置大多为钢材，其本身应用环境的特殊性(风电机组安装的环境，例如，海上风电机组，这样的环境较为潮湿，且盐雾较大)，该检测装置可能容易被腐蚀、生锈，导致其使用寿命较短。为解决这一问题，需要对该检测装置做防腐、防盐雾等处理，这样，该检测装置既能承受一些盐雾试验、淋水试验，也能在不同的应用环境中延长使用寿命。

另一方面，本发明的电滑环的检测装置采用电机驱动辊筒3旋转，其中包括传动机构部件及轴系转动机构部件等，部件之间难免会存在磨损，以及由于彼此的摩擦，温度也会不断上升以致超过其额定温度，造成部件的损坏(或者减少使用寿命)，另外，如果外界环境温度也较高，部件间的磨损也将增大。为解决前述这些问题，可以使用一些指定的耐低温润滑性油脂，减少磨损，同时还可以通过选用耐低温行驱动电机，从而使该检测装置能够应对高低温环境试验。

本发明实施例提供的电滑环的检测装置，其结构易更换、组装方便、适用性好，可以完成电滑环产品的动态传输性能检测，解决了电滑环的无损复原、持续运动旋转下动态测试难题，此外，该检测装置两端的可拆卸固定法兰盘设计，可以对不同类型、不同机型的电滑环产品进行检测。

综上所述，本发明为电滑环的信号传输性能提供了直接、可靠的测试平台，及在动态旋转工况下测试的方法，适用不同环境的电滑环的测试和试验应用，有效解决滑环产品模拟工作状态下信号传输性能检测及故障诊断的难题。

实施例二

图7为本发明示例性实施例的基于实施例一的电滑环的检测装置的电滑环的检测方法的流程示意图。

参照图7，本发明示例性实施例的电滑环的检测方法包括如下步骤：

步骤21，将电滑环的滑环旋转体一侧的滑环连接线缆进行短接。其中，滑环连接线缆可以由标配的哈丁接头对接，从而实现滑环连接线缆的短接。

步骤22，将滑环旋转体穿入设置于轴承支架的通孔中，并使辊筒的端部的传动机构与电滑环的滑环旋转体传动连接。

辊筒的轴向方向的中部位置设置有外圈齿轮盘，电机通过第一齿轮盘驱动该外圈齿轮盘，从而带动辊筒旋转，且在辊筒的两端设置有传动机构(例如，拨叉)，辊筒通过该传动机构与电滑环的滑环旋转体啮合，带动电滑环的滑环旋转体转动，从而达到模拟电滑环现场工作状态的目的。

步骤23，将电滑环固定在电滑环固定机构上，电滑环固定机构设置在上述轴承支架的外侧。

步骤24，将电滑环的滑环固定体一侧的滑环连接线缆与PLC控制器连接。结合步骤21，本领域技术人员可以理解的是，该电滑环自身形成一个电路回路。

步骤25，启动电机使辊筒旋转。电机可以通过第一齿轮盘驱动辊筒旋转。例如，电机可以通过螺栓水平固定在底座上，且电机上设置有齿轮盘连接轴承，该轴承与第一齿轮盘连接，且第一齿轮盘的轮齿与辊筒中部的外圈齿轮盘啮合，第一齿轮盘则随着电机的转动而转动，并通过齿轮传动直接带动外圈齿轮盘转动，从而带动辊筒转动。

步骤26，通过PLC控制器向电滑环发出测试信号并接收返回信号，并将返回信号发送给计算机。

在计算机上，可以通过人机交互软件(例如，LabView人机交互软件)设定辊筒转速及转动方向，并点击启动按钮被开启电机，从而使检测装置运行，另一方面，计算机控制PLC控制器通过信号输出端向电滑环发送信号(例如，电压信号、电流信号等)，信号经电滑环后，PLC控制器再通过信号采集端获取经电滑环后的信号，并将该信号传输至计算机，计算机对该信号进行分析，从而判断电滑环的信号传输性能或对其进行故障诊断。

本发明提供的基于前述检测装置的电滑环的检测方法，通过计算机控制PLC控制器向电滑环发送信号，经电滑环后信号回流至PLC控制器，对该信号进行分析，从而达到检测电滑环的信号传输性能，此外，PLC控制器还可以控制前述检测装置的辊筒的转速转向，从而模拟电滑环的不同运行状态，检测不同状态下电滑环的信号传输性能，有效解决了电滑环产品模拟工作状态下信号传输性能检测、故障诊断的难题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种电滑环的检测装置，其特征在于，包括：

底座；

设置在底座上的两个轴承支架；

设置在每个轴承支架上的轴承；

辊筒，其两端与所述轴承连接；

电机，用于驱动所述辊筒转动；

在至少一个所述轴承支架上设置有通孔，用于供电滑环的滑环旋转体穿入，

与所述通孔对应的所述辊筒的端部具有能够带动所述电滑环的滑环旋转体转动的传动机构，

在设置有通孔的所述轴承支架的外侧设置有电滑环固定机构。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电滑环固定机构为与所述电滑环的法兰面匹配的连接法兰。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述连接法兰为可拆卸法兰盘，所述可拆卸法兰盘具有内法兰连接面和外法兰连接面，所述外法兰连接面通过螺栓与所述轴承支架固定连接，所述内法兰连接面用于与所述电滑环的法兰面固定连接。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，在与所述通孔对应的所述辊筒的端部设置有拨叉，在将所述电滑环的滑环旋转体***到所述通孔后，所述拨叉与所述滑环旋转体啮合固定。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，在所述辊筒的轴向方向的中部设置有外圈齿轮盘，所述电机通过所述外圈齿轮盘驱动所述辊筒转动。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述电机通过第一齿轮盘驱动所述外圈齿轮盘转动。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，在所述外圈齿轮盘与所述第一齿轮盘配合的部位设置有齿轮保护罩。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括顶部横梁，连接在所述轴承支架的顶部。

9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括三个安全门，分别设置在所述检测装置的前端面、后端面及顶部端面，与所述两个轴承支架及所述底座形成封闭空间。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，每一个所述安全门包括行程开关传感器，所述行程开关传感器与所述检测装置的开关电源串联，在所述开关电源开启时，所述安全门锁紧。

11.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括计算机以及与计算机连接的PLC控制器，在检测的过程中，所述PLC控制器连接在所述计算机与电滑环固定体的滑环连接线缆上，用于对所述电滑环进行信号检测。

12.一种基于上述权利要求11所述的检测装置的电滑环的检测方法，其特征在于，包括：

将电滑环的滑环旋转体一侧的滑环连接线缆进行短接；

将所述滑环旋转体穿入设置于轴承支架的通孔中，并使辊筒的端部的传动机构与电滑环的滑环旋转体传动连接；

将所述电滑环固定在电滑环固定机构上，所述电滑环固定机构设置在所述轴承支架的外侧；

将所述电滑环的滑环固定体一侧的滑环连接线缆与PLC控制器连接；

启动电机使辊筒旋转；

通过PLC控制器向所述电滑环发出测试信号并接收返回信号，并将返回信号发送给计算机。