CN106229783A - 一种带在线自动诊断功能的滑环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带在线自动诊断功能的滑环，主要包括：滑环结构、成像摄像头、控制电路、通讯接口，所述的滑环包括中轴，中轴的外径上嵌套着隔挡环，所述的两个隔挡环的外径上嵌套着铜环，形成一个与中轴绝缘的环道，以此重复叠加组合形成一组绝缘环道，通过成像摄像头利用感光或红外成像将滑环内部铜环的磨损情况进行监测，并将所获得的信息进行采集，以电信号的方式传输至用户，用户可通过成像摄像头所反映的铜环磨损量以及变桨滑环内腔状态对本发明进行维护或更换。本发明结构新颖、功能完善、安全可靠，不仅能够提高工作的效率，而且大大减少了人力的浪费，使用方便，非常适合于推广使用。
Description
技术领域：
本发明为滑环领域的一种滑环，具体涉及一种带在线自动诊断功能的滑环。
背景技术
随着科技的进步，我国工业化水平不断提高，风电事业也在不断的发展壮大，风机也由原来的引进进口设备，发展到了如今自己生产、设计的国产化风机。伴随着风机种类和数量的增加，新机组的不断投运，旧机组的不断老化，风机的日常运行维护也是越来越重要，变桨滑环作为风机不可缺失的一部分固然也特别重要。
近几年，风力发电设备大幅增加，尤其以兆瓦级风力发电机最多。可是在使用中发现变桨滑环经常会出现各种故障，例如：电刷磨损过快、环面损坏主要是电烧蚀和机械磨损、接触电阻变大等，而且这些问题又以通讯报错问题尤为凸出；因此为了保证风电机组设备尤其是针对连续安全可靠使用，我们必须制定和实施正确的监督和维护计划，以此确保发电机组可靠的运行和维持正常的使用寿命。
由于风机在运行过程中，一旦出现任何故障，维护人员都必须到现场去处理，在后期的维护过程中，通常会特别指定专人去值守风电场，以保证对设备在特定的阶段后进行检修、维护，据统计，风场变桨***的故障中，由变桨滑环所引起的故障会占到40％以上，因此会导致频繁地对滑环进行的检修、维护，这样不仅花费大量的人力资源和金钱，而且每次对滑环的检修都必须停止风电机组设备运行，还会浪费大量的风力能源，影响风场发电，损失重大，总体而言对我们来说浪费了大量的资源、能源。
发明内容
针对以上问题本发明具体提供了一种带自动诊断功能的滑环，提供了一种安全维护，合理维护的解决方案，以实现对变桨滑环的故障维护转为计划维护。
为解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：
1、一种带在线自动诊断功能的滑环，主要包括：滑环结构、成像摄像头、控制电路、通讯接口；所述的成像摄像头设置于滑环结构上，用于对滑环结构进行实时监控；所述的成像摄像头与所述的控制电路电连接，所述的控制电路与所述的通讯接口通信连接。
2、根据技术方案1所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的滑环结构主要包括：中轴的外径上嵌套着隔挡环，隔挡环的外径上嵌套着铜环形成一个与中轴绝缘的环道，重复叠加组合形成一组绝缘环道；在中轴的左端外径上通过螺纹固定连接有轴承座，轴承座的外径与轴承的内径径向过盈配合连接，轴承的外径与上端盖的内径径向过盈配合连接；轴承外径上的轴向端面与轴承座的轴向端面相配合，另一端通过卡簧将轴承镶嵌固定于轴承座上；同理，中轴的右端外径上通过上螺纹固定连接有轴承座，轴承座的外径与轴承的内径径向过盈配合，轴承的外径与下端盖的内径径向过盈配合；上端盖与下端盖的外端呈方形，与外壳的内侧固定配合，上端盖的槽内径与外上端盖的外径径向配合固定；下端盖的外侧与外下端盖镶嵌固定，用于密封保护；外壳的上部固定设有重载连接器，用于定子端外接线路的对接，所述的重载连接器内部接头一端通过导线与刷丝相连接，所述的刷丝固定于刷架上，所述的刷架通过螺钉固定于刷架杆上；所述的重载连接器内部接头的另一端通过导线与控制电路板连接，所述的控制电路板通过螺钉固定于上端盖与外上端盖之间，所述的控制电路板的输出端通过导线与加热器、温湿度传感器相连接，所述的加热器、温湿度传感器分别通过螺钉固定于刷架杆上；所述的控制电路板的另一端通过导线与成像传感器相连接，所述的成像传感器固定于支撑杆上；在下端盖右侧的圆外径上设有止转板，在外下端盖的右侧与转子导线对接外壳连接，在转子导线对接外壳的右侧设有对接法兰，所述的对接法兰上设有PG接头。
3、根据技术方案1-2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的成像摄像头是利用感光成像或红外成像将滑环内部铜环的磨损情况进行在线监测，并将所获得的信息进行采集，图像压缩，再以电信号数据的方式传输至MCU模块。
4、根据技术方案1-3所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的成像摄像头包括：红外成像摄像头、普通摄像头、微距CCD摄像头。
5、根据技术方案2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的转子导线对接外壳内置编码器，通过编码器可以对变桨滑环进行测速，从而计算变桨滑环累计的转数，判断滑环的实际使用寿命。
6、根据技术方案1-2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的通讯接口采用了至少采用一种通讯方式，包括：CAN总线、Profibus总线、485总线、232总线、422总线、GPRS通讯、WiFi的方式实时将成像摄像头所采集的变桨滑环内腔工况状态图像进行信息数据传输。
7、根据技术方案2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的振动模块采用振动传感器对滑环、刷丝的振动情况进行实时监测，并将监测得数据进行传输至MCU模块。
8、根据技术方案7所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的振动模块包括：加速度计、加速度传感器。
9、根据技术方案1所述的一种带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的温湿度传感器模块用于对变桨滑环内部温湿度情况进行实时检测，并将检测得到数据传输至MCU模块。
10、根据技术方案2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的加热器通过MCU模块与温度计连接，并根据实际的环境温度对滑环内部进行温度调节，防止滑环内部出现因温湿度故障而产生凝雾现象进而造成滑环烧毁。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，包括：中轴的外径上嵌套着隔挡环，隔挡环的外径上嵌套着铜环形成一个与中轴绝缘的环道，重复叠加组合形成一组绝缘环道；在中轴的左端外径上通过螺纹固定连接有轴承座，轴承座的外径与轴承的内径径向过盈配合连接，轴承的外径与上端盖的内径径向过盈配合连接；轴承外径上的轴向端面与轴承座的轴向端面相配合，另一端通过卡簧将轴承镶嵌固定于轴承座上；同理，中轴的右端外径上通过上螺纹固定连接有轴承座，轴承座的外径与轴承的内径径向过盈配合，轴承的外径与下端盖的内径径向过盈配合；上端盖与下端盖的外端呈方形，与外壳的内侧固定配合，上端盖的槽内径与外上端盖的外径径向配合固定；下端盖的外侧与外下端盖镶嵌固定，用于密封保护；外壳的上部固定设有重载连接器，用于定子端外接线路的对接，所述的重载连接器内部接头一端通过导线与刷丝相连接，所述的刷丝固定于刷架上，所述的刷架通过螺钉固定于刷架杆上；所述的重载连接器内部接头的另一端通过导线与控制电路板连接，所述的控制电路板通过螺钉固定于上端盖与外上端盖之间，所述的控制电路板的输出端通过导线与加热器、温湿度传感器相连接，所述的加热器、温湿度传感器分别通过螺钉固定于刷架杆上；所述的控制电路板的另一端通过导线与成像传感器相连接，所述的成像传感器固定于支撑杆上；在下端盖右侧的圆外径上设有止转板，在外下端盖的右侧与转子导线对接外壳连接，在转子导线对接外壳的右侧设有对接法兰，所述的对接法兰上设有PG接头。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的控制电路板用来控制电子元器件，采集数据信息，并将收集到的数据处理传送。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的止转板用于将一种带自动诊断功能的变桨滑环定子端进行固定。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的加热器、温湿度传感器用于对一种带自动诊断功能的变桨滑环内部温湿度进行调控。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的成像传感器用于对滑环内部铜环的磨损情况以内滑环内腔工况进行监测；
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的内置编码器可以对变桨滑环进行转速测试，从而计算变桨滑环累计的转数，以此来判断滑环的实际使用寿命。
本发明具有高度的创新性，不仅节省了大量的人力资源，而且还能实时对运行中的变桨滑环使用情况进行监测，安全可靠，功能完善、高效节能非常适合于大量推广使用。
附图说明
图1为发明的内部结构示意图
图2为发明的外部结构示意图
图3为本发明的控制电路板9的结构方框图
附图标记说明：
1—刷架杆、2—螺钉、3—重载连接器、4—温湿度传感器、5—加热器、6—导线、7—刷架、8—轴承座、9—控制电路板、10—卡簧、11—轴承、12—上端盖、13—上端盖、14—摄像头、15—刷丝、16—铜环、17—隔挡环、18—中轴、19—支撑杆、20—轴承座、21—轴承、22—下端盖、23—外下端盖、24—对接法兰、25—对接外壳、26—外壳、27—止转板、28—PG接头
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
在一些实施方式中，参照图1、图2带自动诊断功能的变桨滑环，主要包括：中轴18，中轴18的外径上嵌套着隔挡环17，隔挡环17的外径上嵌套着铜环16，因此形成一个与中轴绝缘的环道，以此重复叠加组合形成一组绝缘环道。在中轴18的左端外径上通过螺纹固定连接有轴承座8，轴承座8的外径与轴承11的内径径向过盈配合连接，轴承11的外径与上端盖13的内径径向过盈配合连接。轴承11外径上的轴向端面与轴承座8的轴向端面相配合，另一端通过卡簧10将轴承11镶嵌固定于轴承座8上。同理，中轴18的右端外径上通过上螺纹固定连接有轴承座20，轴承座20的外径与轴承21的内径径向过盈配合，轴承21的外径与下端盖22的内径径向过盈配合。上端盖13与下端盖22的外端呈方形，与外壳26的内侧固定配合。上端盖13的槽内径与外上端盖12的外径径向配合固定。下端盖22的外侧与外下端盖镶嵌固定，起到密封保护作用。外壳26的固定上面设有重载连接器3用于定子端外接线路的对接，重载连接器3内部接头一部分通过导线6与刷丝15相连，刷丝15固定于刷架7上，刷架7通过螺钉固定于刷架杆1上；另一部分通过导线6与控制电路板9相连，控制电路板9通过螺钉2固定于上端盖13与外上端盖12之间。控制电路板9的输出端一部分通过导线6与加热器5、温湿度传感器4相连接，加热器5、温湿度传感器4分别通过螺钉2固定于刷架杆1上；另一部分通过导线6与成像传感器14相连接，摄像头14固定于支撑杆19上。如图2所示：在下端盖22的右侧的圆外径上设有止转板27，外下端盖23的右侧与转子导线对接外壳25连接。在转子导线对接外壳25的右侧设有对接法兰24，对接法兰24上设有PG接头28。在转子导线对接外壳25内部设有编码器。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的控制电路板9用来控制电子元器件，采集数据信息，并将收集到的数据处理传送。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的止转板27用于将带自动诊断功能的滑环定子端进行固定。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的加热器5、温湿度传感器4用于对带自动诊断功能的变桨滑环内部温湿度进行调控。
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的成像传感器14用于对滑环内部铜环16的磨损情况以内滑环内腔工况进行监测；
在一些实施方式中，带在线自动诊断功能的滑环，所述的内置编码器可以对滑环进行转速测试，从而计算变桨滑环累计的转数，以此来判断滑环的实际使用寿命。
本发明的使用方式：本发明接通线路后，电流或电信号通过定子端刷丝15将电流或电信号传输给转子铜环16，转子铜环16再将电流或电信号传输给旋转设备，在此过程中定子刷15与转子铜环16过盈配合且持续不断的相互转动，持续不断的工作促使刷丝15对铜环16造成一定的磨损量，为了对铜环16的磨损量进行实时监测；在一些情况下，本发明通过使用成像摄像头利用感光传感器成像的原理将滑环内部铜环16的磨损情况进行监测，并将所获得的信息进行采集，然后进行图像压缩，再以电信号的方式传输至用户，用户可通过成像传感器所反映的铜环磨损量以及滑环内腔状态对本发明进行维护或更换，以此大大减少了人力的浪费，提高了效率。为了保证设备不受温度影响，正常工作，在滑环内部设有加热器5和温湿度传感器4，在设备运作时，通过控制电路板9对温湿度传感器4设定一定的工作温度值，当温度低于工作温度值时，温湿度传感器4将电信号传输给MCU模块，MCU模块进过计算处理后，将控制信号传输给加热器5，加热器5开始工作保证滑环正常工作所需的温度，以保证设备的正常温湿度运行环境。
本发明具有高度的创新性，不仅节省了大量的人力资源，而且还能实时对运行中的变桨滑环使用情况进行监测，安全可靠，功能完善、高效节能非常适合于大量推广使用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明实施范围；凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种带在线自动诊断功能的滑环，主要包括：滑环结构、成像摄像头、控制电路、通讯接口；所述的成像摄像头设置于滑环结构上，用于对滑环结构进行实时监控；所述的成像摄像头与所述的控制电路电连接，所述的控制电路与所述的通讯接口通信连接。
2.根据权利要求1所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的滑环结构主要包括：中轴的外径上嵌套着隔挡环，隔挡环的外径上嵌套着铜环形成一个与中轴绝缘的环道，重复叠加组合形成一组绝缘环道；在中轴的左端外径上通过螺纹固定连接有轴承座，轴承座的外径与轴承的内径径向过盈配合连接，轴承的外径与上端盖的内径径向过盈配合连接；轴承外径上的轴向端面与轴承座的轴向端面相配合，另一端通过卡簧将轴承镶嵌固定于轴承座上；同理，中轴的右端外径上通过上螺纹固定连接有轴承座，轴承座的外径与轴承的内径径向过盈配合，轴承的外径与下端盖的内径径向过盈配合；上端盖与下端盖的外端呈方形，与外壳的内侧固定配合，上端盖的槽内径与外上端盖的外径径向配合固定；下端盖的外侧与外下端盖镶嵌固定，用于密封保护；外壳的上部固定设有重载连接器，用于定子端外接线路的对接，所述的重载连接器内部接头一端通过导线与刷丝相连接，所述的刷丝固定于刷架上，所述的刷架通过螺钉固定于刷架杆上；所述的重载连接器内部接头的另一端通过导线与控制电路板连接，所述的控制电路板通过螺钉固定于上端盖与外上端盖之间，所述的控制电路板的输出端通过导线与加热器、温湿度传感器相连接，所述的加热器、温湿度传感器分别通过螺钉固定于刷架杆上；所述的控制电路板的另一端通过导线与成像传感器相连接，所述的成像传感器固定于支撑杆上；在下端盖右侧的圆外径上设有止转板，在外下端盖的右侧与转子导线对接外壳连接，在转子导线对接外壳的右侧设有对接法兰，所述的对接法兰上设有PG接头。
3.根据权利要求1-2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的成像摄像头是利用感光成像或红外成像将滑环内部铜环的磨损情况进行在线监测，并将所获得的信息进行采集，图像压缩，再以电信号数据的方式传输至MCU模块。
4.根据权利要求1-3所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的成像摄像头包括：红外成像摄像头、普通摄像头、微距CCD摄像头。
5.根据权利要求2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的转子导线对接外壳内置编码器，通过编码器可以对变桨滑环进行测速，从而计算变桨滑环累计的转数，判断滑环的实际使用寿命。
6.根据权利要求1-2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的通讯接口采用了至少采用一种通讯方式，包括：CAN总线、Profibus总线、485总线、232总线、422总线、GPRS通讯、WiFi的方式实时将成像摄像头所采集的变桨滑环内腔工况状态图像进行信息数据传输。
7.根据权利要求2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的振动模块采用振动传感器对滑环、刷丝的振动情况进行实时监测，并将监测得数据进行传输至MCU模块。
8.根据权利要求7所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的振动模块包括：加速度计、加速度传感器。
9.根据权利要求1所述的一种带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的温湿度传感器模块用于对变桨滑环内部温湿度情况进行实时检测，并将检测得到数据传输至MCU模块。
10.根据权利要求2所述的带在线自动诊断功能的滑环，其特征在于，所述的加热器通过MCU模块与温度计连接，并根据实际的环境温度对滑环内部进行温度调节，防止滑环内部出现因温湿度故障而产生凝雾现象进而造成滑环烧毁。
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