CN201843730U - 风力发电机组状态在线监测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组状态在线监测装置，即将振动加速度传感器设于风力发电机组增速齿轮箱和发电机的轴承上，振动涡流传感器设于风力发电机组叶轮主轴的支撑轴承座上，光电转速传感器设于风力发电机组发电机主轴上，金属颗粒检测传感器设于风力发电机组集中润滑***回油管路上，上述传感器信号输出端连接多路前置信号处理模块的信号输入端并经同步多路模数转换模块转换后输入信号处理传送模块，信号处理传送模块将采集的信号传输至上位机实现在线监测；本装置可实时监测风力发电机状态，避免了人力检测的缺陷，保证了风力发电机组的正常运行，提高了风力发电机组的使用率。

Description

风力发电机组状态在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机组状态在线监测装置。
背景技术
风力发电机利用风力发电，是一种绿色能源，其一般安装于地处偏远的风电场；风电机组位于塔顶机舱，机组的维护、维修难度较大。受恶劣的自然环境以及复杂的发电机组和电力电子装置等因素影响．风力发电机设备容易发生故障，包括齿轮箱的齿轮轴承故障、发电机的轴承故障、润滑***故障、主轴叶轮故障等。一旦发生上述故障，将导致机组停机，造成较大损失，且机组进行维护和维修的难度、成本高，所以风力发电机的状态监测和故障诊断对保证设备正常运行、提高设备使用率相当重要。
在实施状态监测的方式中，一般有离线和在线两种方式。离线即通过人工携带检测仪器在机组旁对设备状态进行检测。在线即在机组内安装相应的监测装置连续实时获取重要的设备状态参数。离线方式因人员需登高进入机舱显得困难，而且风电机组往往散布在较大区域内，不利于维护人员现场展开，尤其对于海上风电机组，接近机组设备是一件困难的事，或者需花费较高成本，且检测效率低，无法进行实时的监测。而在线监测，不受环境条件等限制，是风力发电设备进行状态监测的最合适方式。
目前，风电机组的状态监测方式一般是在线监测主传动轴承的温度参数判断轴承的运行情况，在集中监控***中显示。有些风电设备配置了主传动轴承的在线振动监测装置。随着运行时间的积累或发现设备有异常状态倾向时，部分机组也零星开展油品的化验、振动的精密诊断。上述监测工作虽然能够发现部分设备潜在的故障，但只是监测了设备某一方面或局部的设备状态，从故障监测的覆盖面及发现设备隐患的针对性、及时性方面都存在明显的局限，无法全面预测风电机组可能发生的机械故障。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风力发电机组状态在线监测装置，利用本装置可实时监测风力发电机状态，避免了人力检测的缺陷，保证了设备的正常运行、提高了设备的使用率。
为解决上述技术问题，本实用新型风力发电机组状态在线监测装置包括振动加速度传感器、振动涡流传感器、光电转速传感器、金属颗粒检测传感器、多路前置信号处理模块、同步多路模数转换模块、信号处理传送模块和上位机，所述振动加速度传感器设于风力发电机组增速齿轮箱和发电机的轴承上，所述振动涡流传感器设于风力发电机组叶轮主轴的支撑轴承座上，所述光电转速传感器设于风力发电机组发电机主轴上，所述金属颗粒检测传感器设于风力发电机组集中润滑***回油管路上，所述振动加速度传感器、振动涡流传感器、光电转速传感器和金属颗粒检测传感器的信号输出端分别连接所述多路前置信号处理模块的信号输入端，所述多路前置信号处理模块的信号输出端连接所述同步多路模数转换模块的输入端，所述同步多路模数转换模块的输出端连接所述信号处理传送模块的信号输入端，所述信号处理传送模块通过有线或无线方式连接所述上位机。
为进一步保证监测数据的准确性，本装置还包括安装盘箱、温度传感器和电加热器，所述安装盘箱设于风力发电机组机舱内，所述温度传感器、电加热器、多路前置信号处理模块、同步多路模数转换模块和信号处理传送模块分别设于所述安装盘箱内，所述温度传感器信号输出端连接所述多路前置信号处理模块信号输入端，所述多路前置信号处理模块的电源输出端连接所述电加热器的电源输入端。
由于本实用新型风力发电机组状态在线监测装置采用了上述技术方案，即将振动加速度传感器设于风力发电机组增速齿轮箱和发电机的轴承上，振动涡流传感器设于风力发电机组叶轮主轴的支撑轴承座上，光电转速传感器设于风力发电机组电机主轴上，金属颗粒检测传感器设于风力发电机组集中润滑***回油管路上，上述传感器信号输出端连接多路前置信号处理模块的信号输入端并经同步多路模数转换模块转换后输入信号处理传送模块，信号处理传送模块将采集的信号传输至上位机实现在线监测；本装置可实时监测风力发电机状态，避免了人力检测的缺陷，保证了风力发电机组的正常运行，提高了风力发电机组的使用率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型风力发电机组状态在线监测装置的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型风力发电机组状态在线监测装置包括振动加速度传感器1、振动涡流传感器2、光电转速传感器3、金属颗粒检测传感器4、多路前置信号处理模块5、同步多路模数转换模块6、信号处理传送模块7和上位机8；所述振动加速度传感器1设于风力发电机组增速齿轮箱和发电机的轴承上，用于监测增速齿轮箱和发电机的轴承振动状况，采集处理10Hz～5KHz的振动信号；所述振动涡流传感器2设于风力发电机组叶轮主轴的支撑轴承座上，用于检测叶轮主轴轴向与径向的位移量，监测主轴和叶轮发生的不平衡、不对中、过度磨损和安装松动类故障；所述光电转速传感器3设于风力发电机组发电机主轴上，以获取发电机的转速数据，确定主传动各部件运行过程中出现的故障特征频率，便于主传动机械类故障判别；所述金属颗粒检测传感器4设于风力发电机组集中润滑***回油管路上，获取机组润滑油中主要金属成分的含量，以判断机组中运动零部件摩擦面之间是否发生异常磨损。所述振动加速度传感器1、振动涡流传感器2、光电转速传感器3和金属颗粒检测传感器4的信号输出端分别连接所述多路前置信号处理模块5的信号输入端，所述多路前置信号处理模块5的信号输出端连接所述同步多路模数转换模块6的输入端，所述同步多路模数转换模块6的输出端连接所述信号处理传送模块7的信号输入端，所述信号处理传送模块7通过有线或无线方式连接所述上位机8。上位机8可设于控制机房用于接收监测数据后提供数据保存、查询、趋势分析、状态预警和故障诊断等功能，为风力发电机组运行操作、维护人员把握风力发电机组运行状态提供依据。
本装置中多路前置信号处理模块对各传感器实施供电，并对振动加速度传感器和振动涡流传感器的输出信号进行隔离、滤波、增益控制、积分、包络抗混等处理，最终获得振动速度信号和振动冲击信号；对光电转速传感器和金属颗粒检测传感器的输出信号实施低通滤波、放大及滤波处理，多路前置信号处理模块将处理后的多路信号送入同步多路模数转换模块作模数转换，模数转换后的信号进入信号处理传送模块作相应处理后可通过有线或无线方式传送至上位机。同步多路模数转换模块获取的转速信号可作为振动信号同步采集的触发条件，实现对振动信号进行同步采集，其也是振动信号分析中的重要参数。
如图1所示，为进一步保证监测数据的准确性，本装置还包括安装盘箱9、温度传感器91和电加热器92，所述安装盘箱9设于风力发电机组机舱内，所述温度传感器91、电加热器92、多路前置信号处理模块5、同步多路模数转换模块6和信号处理传送模块7分别设于所述安装盘箱9内，所述温度传感器91信号输出端连接所述多路前置信号处理模块5信号输入端，所述多路前置信号处理模块5的电源输出端连接所述电加热器92的电源输入端。由于风力发电机组通常安装于环境恶劣的场所，因此本装置的安装盘箱采用IP54防护等级，保证密封和防腐性能，为确保设于安装盘箱内各模块的正常工作，安装盘箱内还设置温度传感器和电加热器，温度传感器用于采集安装盘箱内温度，当检测到安装盘箱内温度低于－10°C后，多路前置信号处理模块给出节点信号接通电加热器电源，使安装盘箱内温度升高，当安装盘箱内温度超过10°C后，多路前置信号处理模块切断电加热器电源，电加热器停止工作，保证安装盘箱内各模块在严寒环境中能够正常工作，确保检测数据的处理和传输准确。
本装置能够连续实时获取风力发电机组的增速齿轮箱、发电机、润滑***、主轴、叶轮运行过程中的设备状态参数，及时预警设备状态的异常变化，使现场的操作维护人员有效掌握设备当前的运行状态，防止突发故障的发生，保证了风力发电机组的正常运行，提高了风力发电机组的使用率。
本实用新型从风力发电机组的振动监测、油品监测、磨损间隙测量等多个角度获取风力发电机组运行过程中的状态参数，并通过趋势分析和特征分析的手段，能够较为准确地预测风力机组齿轮箱的齿轮轴承故障、发电机的轴承故障、润滑***故障、主轴叶轮故障等常见故障，保证机组的长期稳定运行。

Claims (2)

1.一种风力发电机组状态在线监测装置，其特征在于：本装置包括振动加速度传感器、振动涡流传感器、光电转速传感器、金属颗粒检测传感器、多路前置信号处理模块、同步多路模数转换模块、信号处理传送模块和上位机，所述振动加速度传感器设于风力发电机组增速齿轮箱和发电机的轴承上，所述振动涡流传感器设于风力发电机组叶轮主轴的支撑轴承座上，所述光电转速传感器设于风力发电机组发电机主轴上，所述金属颗粒检测传感器设于风力发电机组集中润滑***回油管路上，所述振动加速度传感器、振动涡流传感器、光电转速传感器和金属颗粒检测传感器的信号输出端分别连接所述多路前置信号处理模块的信号输入端，所述多路前置信号处理模块的信号输出端连接所述同步多路模数转换模块的输入端，所述同步多路模数转换模块的输出端连接所述信号处理传送模块的信号输入端，所述信号处理传送模块通过有线或无线方式连接所述上位机。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组状态在线监测装置，其特征在于：本装置还包括安装盘箱、温度传感器和电加热器，所述安装盘箱设于风力发电机组机舱内，所述温度传感器、电加热器、多路前置信号处理模块、同步多路模数转换模块和信号处理传送模块分别设于所述安装盘箱内，所述温度传感器信号输出端连接所述多路前置信号处理模块信号输入端，所述多路前置信号处理模块的电源输出端连接所述电加热器的电源输入端。
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