CN109357647B - 一种风电设备定位监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电设备定位监测***及方法，其中***包括：位移传感器、倾角传感器、数据采集单元、服务器及报警***，位移传感器检测发电机水平方向、垂直方向与轴向的位移量，倾角传感器监测发电机安装基板的倾斜角度。当各方向的位移量以及倾斜角度有任何一项超过预设的阈值时，报警***就会发出相应的报警提示，提示指定机组发电机的指定方向位移量超标或者安装基板变形导致风电机组下沉。通过本发明提供的***及方法，可以实时在线监测风电机组发电机的位移变化量来反映风电机组的对中精度，以及安装基础变形导致发电机与齿轮箱不对中问题，能够及时、准确的找出异常机组，并做出报警提示，不仅减少了工作人员的全年期对中工作，而且保证了风电机组的安全、稳定运行。

Description

一种风电设备定位监测***及方法

技术领域

本发明涉及机械设备监测领域，具体涉及一种风电设备定位监测***及方法。

背景技术

风电机组通常安装在风资源丰富的旷野、山地之上，工作环境极其恶劣。由于风速风向随时间不断变化、机组频繁并网脱网、紧急停机、负荷不断变化等原因，会使风电机组产生剧烈的振动现象。随着运行时间不断增加，会产生发电机地脚垫片厚度变化、地脚螺栓松动、水平轴向位置发生变化的现象，致使发电机、齿轮箱的安装位置发生相对变化，影响到齿轮箱高速输出轴与发电机转矩输入轴的对中精度，也会由于机组结构设计等原因，导致发电机的重心与塔筒的中线存在距离或者由于机组载荷不断发生变化、偏航、变桨、停机等原因会导致风电机组发电机产生剧烈振动，由于重力作用就会导致风电机组发电机产生下沉的趋势。风电机组发电机下沉会导致发电机与齿轮箱的联轴器产生联轴器角度不对中的现象。

风电机组在齿轮箱与发电机对中精度不好的条件下运行严重影响风电机组的健康度，甚至会损坏发电机、齿轮箱等重要结构。对发电机的转轴、轴承等转动部件造成严重的损伤。严重时，损坏齿轮箱及发电机等重要部件。给风电场带来巨大的经济损失。传统定期检查对中的方式很难及时、准确发现风电机组的对中精度问题和发电机下沉导致发电机与齿轮箱不对中的现象。

发明内容

因此，本发明提供一种风电设备定位监测***及方法，克服了现有技术中对风电设备不能及时准确监测到异常情况的问题。

本发明实施例提供一种风电设备定位监测***，包括：位移传感器、倾角传感器、数据采集单元、服务器及报警***，其中，所述位移传感器监测发电机的位移量；所述倾角传感器监测发电机安装基板的倾斜角度；所述数据采集单元采集所述位移量以及所述倾斜角度，并进行处理分别转换为位移数字信号及倾斜角度数字信号；所述服务器获取位移零点参考值和倾角零点参考值，并分别判断所述位移数字信号与所述位移零点参考值的第一差值是否大于位移报警阈值，所述倾斜角度数字信号与所述倾角零点参考值的第二差值是否大于倾斜角度报警阈值；当所述第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或所述第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，所述服务器生成报警指示信号，发送至所述报警***；所述报警***响应于所述报警指示信号，发出报警指示。

优选地，所述服务器获取所述发电机与齿轮箱处于对中状态时位移传感器监测的位移量和倾角传感器监测的倾斜角度，分别作为位移零点参考值和倾角零点参考值，并且根据报警提示将所述发电机与风电机组齿轮箱重新处于对中状态后，更新所述位移零点参考值和倾角零点参考值。

优选地，所述位移传感器包括：水平位移传感器、垂直位移传感器及轴向位移传感器，所述水平位移传感器、垂直位移传感器及轴向位移传感器以发电机的中心轴为对称线，分别对称设置在发电机前后地脚的水平方向、垂直方向与轴向方向。

优选地，所述服务器给所述水平位移传感器、垂直位移传感器及轴向位移传感器分别设置对应的位移报警阈值，所述发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量与各位移零点参考值的差值中至少之一大于对应的位移报警阈值时，所述报警***发出报警提示。

优选地，所述倾角传感器设置于距塔筒中心线预设距离的发电机安装基板上。

优选地，所述倾角传感器设置于距塔筒中心线距离最远的发电机安装基板的边缘位置上。

本发明实施例还提供一种风电设备定位监测方法，包括如下步骤：获取发电机的位移量以及发电机安装基板的倾斜角度；将所述位移量以及所述倾斜角度进行处理转化为位移数字信号及倾斜角度数字信号；获取位移零点参考值和倾角零点参考值，并分别判断所述位移数字信号与所述位移零点参考值的第一差值是否大于位移报警阈值，所述倾斜角度数字信号与所述倾角零点参考值的第二差值是否大于倾斜角度报警阈值；当所述第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或所述第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，生成报警指示信号。

优选地，所述获取发电机的位移量的步骤，具体包括:获取发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量。

优选地，所述当所述第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或所述第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，生成报警指示信号的步骤，具体包括：所述发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量与各位移零点参考值的差值，以及倾斜角度与倾角零点参考值的第二差值中的至少之一大于对应的报警阈值时，生成报警指示信号。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的风电设备定位监测***及方法，其中***包括：位移传感器、倾角传感器、数据采集单元、服务器及报警***，其中，位移传感器安装分别安装在风电机组中发电机前后地脚的水平、垂直与轴向方向，用来检测发电机水平方向、垂直方向与轴向的位移变化量，倾角传感器监测发电机安装基板的倾斜角度。当水平方向、垂直方向与轴向方向的位移数据以及倾斜角度有任何一项超过预先设定的阈值时，报警***就会发出相应的报警提示，提示指定机组发电机的指定方向位移量超标或者安装基板变形导致风电机组下沉，通过本发明提供的***及方法，可以实时在线监测风电机组发电机的位移变化量来反映风电机组的对中精度，以及安装基础变形导致发电机与齿轮箱不对中问题，能够及时、准确的找出异常机组，并做出报警提示。不仅减少了工作人员的全年期对中工作，而且保证了风电机组的安全、稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风电设备定位监测***一个具体示例的组成图；

图2为本发明实施例提供的风电设备一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的位移传感器的安装位置示意图；

图4为本发明实施例提供的位移传感器的安装位置一个具体示例的示意图；

图5为本发明实施例提供的测量安装基板倾角示意图；

图6为本发明实施例提供的风电设备定位监测方法一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种风电设备定位监测***，如图1所示，该***包括：位移传感器1、倾角传感器2、数据采集单元3、服务器4及报警***5，其中：

位移传感器1监测发电机的位移量，倾角传感器2监测发电机安装基板的倾斜角度；数据采集单元3采集位移量以及倾斜角度，并进行处理分别转换为位移数字信号及倾斜角度数字信号；服务器4获取位移零点参考值和倾角零点参考值，并分别判断位移数字信号与位移零点参考值的第一差值是否大于位移报警阈值，倾斜角度数字信号与倾角零点参考值的第二差值是否大于倾斜角度报警阈值；当第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或第二差值大于倾斜角度报警阈值时，服务器4生成报警指示信号，发送至报警***5；报警***5响应于报警指示信号，发出报警指示。

在实际应用中，数据采集单元3安装在风电机组机舱的合适位置，满足数据采集单元3的工作环境且不影响机组的正常运行与维护工作。服务器4安装在风电场的中控室内。

在实际应用中，随着风电机组运行时间不断增加，对发电机、齿轮箱等核心转动部件造成较大的影响，会产生发电机地脚垫片厚度变化、地脚螺栓松动、水平轴向位置发生变化的现象，致使发电机、齿轮箱的安装位置发生相对变化，从而影响到齿轮箱高速输出轴与发电机转矩输入轴的对中精度，或者由于机组载荷不断发生变化、偏航、变桨、停机等原因会导致风电机组发电机产生剧烈振动。随着风电机组运行时间的不断增加，由于重力作用就会导致风电机组发电机产生下沉的趋势，因此需要设置位移传感器1监测发电机的位移量以及设置倾角传感器2监测发电机安装基板的倾斜角度，当位移量或者倾斜角度的变化值大于预设的阈值时，发出报警提示，提示工作人员需进行对中修正。

本发明实施例中，服务器4获取发电机与齿轮箱处于对中状态时位移传感器1监测的位移量和倾角传感器2监测的倾斜角度，分别作为位移零点参考值和倾角零点参考值，并且根据报警提示将所述发电机与风电机组齿轮箱重新处于对中状态后，更新所述位移零点参考值和倾角零点参考值。

在实际应用中，如图2所示，风电机组的齿轮箱21、发电机22结构安装在塔筒23顶部的机舱24内，发电机22与齿轮箱21结构安装在同一个安装基板25之上。风电设备在作业人员安装风电设备时，需要将发电机22与齿轮箱21处于对中状态，即需要将发电机22输入端与齿轮箱21高速轴对中精度满足正常工作要求的状态，将此状态情况下，服务器4获取位移传感器1监测的位移量和倾角传感器2监测的倾斜角度，分别作为位移零点参考值和倾角零点参考值。

另外，在工作人员根据报警提示，重新将发电机22输入端与齿轮箱21高速轴进行对中后，服务器4重新获取满足正常工作状态下的位移传感器1监测的位移量和倾角传感器2监测的倾斜角度，更新所述位移零点参考值和倾角零点参考值。

在一较佳实施例中，如图3所示，位移传感器1包括：水平位移传感器11、垂直位移传感器12及轴向位移传感器13，水平位移传感器11、垂直位移传感器12及轴向位移传感器13以发电机22的中心轴为对称线，分别对称设置在发电机22前后地脚的水平方向、垂直方向与轴向方向。

在本发明实施例中，如图4所示，在发电机22地脚附近的水平方向上设置两个水平位移传感器11；在垂直方向上，发电机22地脚附近设置四个垂直位移传感器12，分别安装在发电机22的四个地角处；在轴向方向上，在发电机22驱动端轴向与发电机22轴平行的方向上，发电机22驱动端轴向左右两侧地角附近设置两个轴向位移传感器13。

服务器4给水平位移传感器11、垂直位移传感器12及轴向位移传感器13分别设置对应的位移报警阈值，发电机22水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量与各位移零点参考值的差值中至少之一大于对应的位移报警阈值时，报警***5发出报警提示。

本发明实施例中，倾角传感器2设置于距塔筒中心线预设距离的发电机安装基板上。在一较佳实施例中，如图3所示，倾角传感器设置于距塔筒中心线距离最远的发电机安装基板的边缘位置上，例如是设置在安装基板下方距离边沿1厘米处，但是并不限于此，可根据实际情况合理设置。如图5所示，当风电机组的安装基板25发生基础变形导致发电机22沉降时，倾角传感器2测量的角度β来获取安装基板整体的倾斜角度α。

本发明提供的风电设备定位监测***，包括：位移传感器、倾角传感器、数据采集单元、服务器及报警***，其中，位移传感器安装分别安装在风电机组中发电机前后地脚的水平、垂直与轴向方向，用来检测发电机水平方向、垂直方向与轴向的位移变化量，倾角传感器监测发电机安装基板的倾斜角度。当水平方向、垂直方向与轴向方向的位移数据以及倾斜角度有任何一项超过预先设定的阈值时，报警***就会发出相应的报警提示，提示指定机组发电机的指定方向位移量超标或者安装基板变形导致风电机组下沉，通过发明提供的***，可以实时在线监测风电机组发电机的位移变化量来反应风电机组的对中精度以及安装基础变形导致发电机与齿轮箱不对中问题，能够及时、准确的找出异常机组，并做出报警提示。不仅减少了工作人员的全年期对中工作，而且保证了风电机组的安全、稳定运行。

实施例2

本发明实施例提供一种风电设备定位监测方法，如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1:获取发电机的位移量以及发电机安装基板的倾斜角度。

在本发明实施例中，在发电机地脚附近的水平方向上设置两个水平位移传感器；在垂直方向上，发电机地脚附近设置四个垂直位移传感器，分别安装在发电机的四个地角处；在轴向方向上，在发电机驱动端轴向与发电机轴平行的方向上，发电机驱动端轴向左右两侧地角附近设置两个轴向位移传感器，来获取发电机的位移量，在发电机安装基板的边缘位置设置倾斜传感器来获取发电机安装基板的倾斜角度。

步骤S2:将位移量以及倾斜角度进行处理转化为位移数字信号及倾斜角度数字信号。

在本发明实施例中，通过数据采集单元将位移传感器和倾斜传感器采集的位移量以及倾斜角度进行处理转化为位移数字信号及倾斜角度数字信号。

步骤S3:获取位移零点参考值和倾角零点参考值，并分别判断位移数字信号与位移零点参考值的第一差值是否大于位移报警阈值，倾斜角度数字信号与倾角零点参考值的第二差值是否大于倾斜角度报警阈值。

在一较佳实施例中，风电设备在作业人员安装风电设备时，需要将发电机与齿轮箱处于对中状态，即需要将发电机输入端与齿轮箱高速轴对中精度满足正常工作要求的状态，将此状态情况下，服务器获取位移传感器监测的位移量和倾角传感器监测的倾斜角度，分别作为位移零点参考值和倾角零点参考值。另外，在工作人员根据报警提示，重新将发电机输入端与齿轮箱高速轴进行对中后，服务器重新获取此对中状态下的位移传感器监测的位移量和倾角传感器监测的倾斜角度，更新所述位移零点参考值和倾角零点参考值。

步骤S4:当第一差值大于位移报警阈值时，和/或第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，生成报警指示信号。

在一实施例中，当第一差值和第二差值其中一大于其对应的报警阈值时，均生成报警指示信号；在另一实施例中，当第一差值和第二差值都大于其对应的报警阈值时，生成报警指示信号。

在本发明实施例中，发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量与各位移零点参考值的差值，以及倾斜角度与倾角零点参考值的差值中的至少之一大于对应的报警阈值时，生成报警指示信号。

本发明提供的风电设备定位监测方法，通过将位移传感器安装分别安装在风电机组中发电机前后地脚的水平、垂直与轴向方向，用来检测发电机水平方向、垂直方向与轴向的位移变化量，倾角传感器监测发电机安装基板的倾斜角度。当水平方向、垂直方向与轴向方向的位移数据以及倾斜角度有任何一项超过预先设定的阈值时，报警***就会发出相应的报警提示，提示指定机组发电机的指定方向位移量超标或者安装基板变形导致风电机组下沉，可以实时在线监测风电机组发电机的位移变化量来反映风电机组的对中精度，以及安装基础变形导致发电机与齿轮箱不对中问题，能够及时、准确的找出异常机组，并做出报警提示。不仅减少了工作人员的全年期对中工作，而且保证了风电机组的安全、稳定运行。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种风电设备定位监测***，其特征在于，包括：位移传感器、倾角传感器、数据采集单元、服务器及报警***，其中，

所述位移传感器监测发电机的位移量；

所述倾角传感器监测发电机安装基板的倾斜角度，所述倾角传感器设置于距塔筒中心线预设距离的发电机安装基板上；

所述数据采集单元采集所述位移量以及所述倾斜角度，并进行处理分别转换为位移数字信号及倾斜角度数字信号；

所述服务器获取位移零点参考值和倾角零点参考值，并分别判断所述位移数字信号与所述位移零点参考值的第一差值是否大于位移报警阈值，所述倾斜角度数字信号与所述倾角零点参考值的第二差值是否大于倾斜角度报警阈值，所述位移零点参考值用于表征发电机与齿轮箱处于对中状态时位移传感器监测的位移量，所述倾角零点参考值用于表征发电机与齿轮箱处于对中状态时倾角传感器监测的倾斜角度；

当所述第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或所述第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，所述服务器生成报警指示信号，发送至所述报警***；

所述报警***响应于所述报警指示信号，发出报警指示。

2.根据权利要求1所述的风电设备定位监测***，其特征在于，所述服务器获取所述发电机与齿轮箱处于对中状态时位移传感器监测的位移量和倾角传感器监测的倾斜角度，分别作为位移零点参考值和倾角零点参考值，并且根据报警提示将所述发电机与风电机组齿轮箱重新处于对中状态后，更新所述位移零点参考值和倾角零点参考值。

3.根据权利要求1所述的风电设备定位监测***，其特征在于，所述位移传感器包括：水平位移传感器、垂直位移传感器及轴向位移传感器，所述水平位移传感器、垂直位移传感器及轴向位移传感器以发电机的中心轴为对称线，分别对称设置在发电机前后地脚的水平方向、垂直方向与轴向方向。

4.根据权利要求3所述的风电设备定位监测***，其特征在于，所述服务器给所述水平位移传感器、垂直位移传感器及轴向位移传感器分别设置对应的位移报警阈值，所述发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量与各位移零点参考值的差值中至少之一大于对应的位移报警阈值时，所述报警***发出报警提示。

5.根据权利要求1所述的风电设备定位监测***，其特征在于，所述倾角传感器设置于距塔筒中心线距离最远的发电机安装基板的边缘位置上。

6.一种风电设备定位监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取发电机的位移量以及发电机安装基板的倾斜角度；

将所述位移量以及所述倾斜角度进行处理转化为位移数字信号及倾斜角度数字信号；

获取位移零点参考值和倾角零点参考值，并分别判断所述位移数字信号与所述位移零点参考值的第一差值是否大于位移报警阈值，所述倾斜角度数字信号与所述倾角零点参考值的第二差值是否大于倾斜角度报警阈值，所述位移零点参考值用于表征发电机与齿轮箱处于对中状态时位移传感器监测的位移量，所述倾角零点参考值用于表征发电机与齿轮箱处于对中状态时倾角传感器监测的倾斜角度；

当所述第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或所述第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，生成报警指示信号。

7.根据权利要求6所述的风电设备定位监测方法，其特征在于，所述获取发电机的位移量的步骤，具体包括:

获取发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量。

8.根据权利要求7所述的风电设备定位监测方法，其特征在于，所述当所述第一差值大于所述位移报警阈值时，和/或所述第二差值大于所述倾斜角度报警阈值时，生成报警指示信号的步骤，具体包括：

所述发电机水平方向、垂直方向与轴向方向的位移量与各位移零点参考值的差值，以及倾斜角度与倾角零点参考值的第二差值中的至少之一大于对应的报警阈值时，生成报警指示信号。