CN203756444U - 风力发电机组的基础质量监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种风力发电机组的基础质量监控设备，涉及风力发电技术，以提供一种能够降低工作人员的工作量，同时能够及时发现风机基础质量问题的装置。本实用新型实施例中，风力发电机组的基础质量监控设备包括：检测装置，设置在风力发电机组中，用于实时检测风力发电机组的运行状态；数据采集器，与检测装置相连接；发射器，与数据采集器相连接；接收端，接收端包括与发射器相匹配通信的接收器、与接收器相连接的处理器，处理器接收并分析检测装置的检测数据，在判断基础质量存在问题时，通过终端显示基础质量监控数据结果；终端，终端与处理器相连接，用于存储、显示处理器传输的基础质量监控数据结果。本实用新型主要用在风力发电中。

Description

风力发电机组的基础质量监控设备

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术，尤其涉及一种风力发电机组的基础质量监控设备。

背景技术

相对于其他可再生能源，风力发电在技术成熟度、基础设施建设以及成本方面都有很大的优势，可以预计风能将在未来世界能源结构中发挥极其重要的作用。

现有技术中，风力发电机组（简称风机）包括风机基础、固定在风机基础上的塔筒、叶片、轮毂及风力发电机，叶片的固定端（叶片根部）固定在轮毂上，轮毂与固定在塔筒上的机舱内的风力发电机固定连接。风带动叶片转动，使风能转换为机械能，最后通过风力发电机将机械能转化为电能，从而实现风能到电能的转换，有效地利用了风能。在实际应用时，风机基础作为风机的固定基础，需要承受支撑整个风机的重量，因此风机基础的质量问题尤为重要，一旦破坏就会对风机造成难以预料的巨大损失。鉴于此，随着风机运行时间的增长，为了保证风机基础的质量一直处于合格状态（质量基本无损状态），目前主要采取人工现场巡检的方式进行定期检查、维护。

然而，上述检查方式对工作人员的技术和经验有较高的要求，而且由于每个风电场的风机数量比较多，导致工作人员工作量较大，易造成巡检不及时，则不能够及时发现基础质量问题，容易遗留比较严重的隐患，错过最佳处理时机，带来巨大损失。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种风力发电机组的基础质量监控设备，以提供一种能够降低工作人员的工作量，同时能够及时发现风机基础质量问题的装置。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种风力发电机组的基础质量监控设备，包括：检测装置，所述检测装置设在风力发电机组中，用于实时检测所述风力发电机组的运行状态；数据采集器，所述数据采集器设在所述风力发电机组中，且与所述检测装置相连接；发射器，所述发射器设在所述风力发电机组中，且与所述数据采集器相连接；接收端，所述接收端包括与所述发射器相匹配通信的接收器、以及与所述接收器相连接的处理器，所述处理器接收并分析所述检测装置的检测数据，并在判断所述风力发电机组的基础质量存在问题时，通过终端显示基础质量监控数据结果；终端，所述终端与所述处理器相连接，用于存储、显示所述处理器传输的所述基础质量监控数据结果。

具体可以为，所述检测装置包括至少一个振动传感器，所述振动传感器设在所述风力发电机组的机舱内；所述数据采集器和发射器均设在所述机舱内。

其中，所述振动传感器为四个，四个所述振动传感器在所述机舱的内壁上等距、均匀排布。

实际上，所述处理器接收并分析四个所述振动传感器所测振动频率的平均值，并在判断所述基础质量存在问题时通过所述终端显示基础质量监控数据结果。

具体还可以为，所述检测装置包括位移测量仪，所述位移测量仪设在所述风力发电机组的塔筒底端侧壁上；所述位移测量仪用于测得所述塔筒相对所述基础的位置偏移；所述数据采集器和发射器均设在所述塔筒内。

其中，所述基础对应所述位移测量仪的区域设有初始位置定位符号，所述初始位置定位符号与所述位移测量仪相匹配。

实际应用时，所述终端还包括有报警***；所述报警***，用于当所述处理器判断所述风力发电机的基础质量存在问题时，发出声音预警。

具体地，所述发射器为路由器，所述发射器与所述接收器之间通过无线网络通信。

其中，所述终端包括有图形显示单元以及定位***；所述图形显示单元用于将所述处理器传输的所述基础质量监控数据结果通过波形的方式显示；所述定位***用于根据所述处理器传输的所述基础质量监控数据结果显示所述风机基础质量问题的发生位置。

进一步地，所述终端还包括状态显示单元，所述状态显示单元用于显示所述风机基础质量存在问题时的异常类型。

本实用新型实施例提供的风力发电机组的基础质量监控设备中，通过检测装置检测风力发电机组（简称风机）的运行状态，再将风机的运行状态发送至与检测装置相连接的数据采集器中，从而再通过与数据采集器相连接的发射器将风机的运行状态信息发送至接收端的接收器中，其中接收端中还设有与接收器相连接的处理器，该处理器用于对上述传输过来的风机运行状态信息进行分析，从而判断风机的基础质量存在问题时，则通过在终端中存储并显示，以方便技术人员观察并实施保护措施等。由此分析可知，本实施例中的风机基础质量监控设备能够自动完成风机基础的质量检测，无需工作人员人工现场巡查，从而大大降低了工作人员的任务量，同时通过检测装置的自动检测以及处理器的分析，能够达到实时监控，避免了巡查不及时的问题，提高了风机基础的质量检测效率，方便工作人员实施保护措施等。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种风力发电机组的基础质量监控设备示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种风力发电机组的基础质量监控设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例风力发电机组的基础质量监控设备进行详细描述。

本实用新型实施例提供一种风力发电机组的基础质量监控设备，如图1所示，包括：检测装置11，检测装置11设在风力发电机组中，用于实时检测风力发电机组的运行状态；数据采集器12，数据采集器12设在风力发电机组中，且与检测装置11相连接；发射器13，发射器13设在风力发电机组中，且与数据采集器12相连接；接收端14，接收端14包括与发射器13相匹配通信的接收器141、以及与接收器141相连接的处理器142，处理器142接收并分析检测装置11的检测数据，并判断风力发电机组的基础质量存在问题时，通过终端15显示监控数据结果；终端15，终端15与处理器142相连接，用于存储、显示处理器142传输的基础质量监控数据结果。

本实用新型实施例提供的风力发电机组的基础质量监控设备中，通过检测装置检测风力发电机组（简称风机）的运行状态，再将风机的运行状态发送至与检测装置相连接的数据采集器中，从而再通过与数据采集器相连接的发射器将风机的运行状态信息发送至接收端的接收器中，其中接收端中还设有与接收器相连接的处理器，该处理器用于对上述传输过来的风机运行状态信息进行分析，从而判断风机的基础质量存在问题时，则通过在终端中存储并显示，以方便技术人员观察并实施保护措施等。由此分析可知，本实施例中的风机基础质量监控设备能够自动完成风机基础的质量检测，无需工作人员人工现场巡查，从而大大降低了工作人员的任务量，同时通过检测装置的自动检测以及处理器的分析，能够达到实时监控，避免了巡查不及时的问题，提高了风机基础的质量检测效率，方便工作人员实施保护措施等。

其中，上述风机的运行状态可以包括有风机的多种信息，通常，若风机的基础质量存在问题，例如存在开裂等状况，则会导致风机基础与塔筒之间的连接出现松动等问题，导致风带动叶片转动时，会使塔筒及塔筒上的机舱等部件出现抖动的现象，因此可以通过测量机舱的振动频率作为风机运行状态的反馈，即风机作为激振元，通过振动传导使机舱出现抖动现象。

此处需要说明的是，对于机舱与塔筒之间连接的稳定性，是可预见的，即由于机舱与塔筒出现连接松动而出现抖动现象，是可以通过技术人员操作能够避免的，因此通过检测机舱的振动频率能够达到对基础质量监控的目的。

具体地，如图2所示，检测装置11可以包括至少一个振动传感器21，该振动传感器21设在风机的机舱内，其中，优选检测装置11包括有四个振动传感器21。在实际布置时，为了方便振动传感器21与数据采集器12、和发射器13的连接，可以将数据采集器12以及发射器13均设在机舱内，便于整体的布设。

在图2中，优选将四个振动传感器21设在机舱的机头位置，并在机舱的内壁上等距、均匀排布，从而振动传感器21能够测得机舱不同位置的振动频率，考虑此，可以通过在水平方向和竖直方向分别设置两个振动传感器21，也可以如图2所示的斜向设置，即每个振动传感器21与竖直方向的夹角为45度或60度或其它合适角度。

当通过四个不同位置的振动传感器21测得机舱不同位置的振动频率后，通常四个振动传感器21所测的四个数值均不相同，在通过数据采集器12采集振动频率信息时，可以通过预先对四个振动传感器21的位置标定，从而使振动频率信息中包括有位置信息，便于风机基础质量问题的位置判断。

具体地，数据采集器12将四个振动传感器21的四个不同振动频率和位置信息通过发射器13发送到接收端的14的接收器中141中，并最后传输到处理器142中，从而处理器142能够对上述振动频率、和位置信息进行分析。具体可以为，在处理器142中预先设置有固定频率F0，固有频率F0为机舱在风机基础质量合格时（风机基础质量没有问题）的振动频率，以四个振动传感器所测振动频率分别为F1、F2、F3和F4为例，且F1至F4分别对应各自相应的位置。在处理器142中，可以通过将F1至F4分别与F0进行对比，当F1至F4中任意一个或多个数值小于预设的固有频率F0时，处理器142能够通过终端进行显示，以提示工作人员机舱出现剧烈抖动，则基础与塔筒之间的连接出现问题，即风机基础的质量出现问题，对塔筒的约束能力下降（机舱振动频率越小，振动幅度越大）。其中，通过振动频率与固有频率F0的一一对比，当检测到振动频率中任意一个或多个低于固有频率F0时，处理器142根据不同振动频率的位置信息，能够判断机舱振动频率低于固有频率F0的振动传感器21的位置，进而判断风机基础的质量出现问题的位置，有利于快速、针对性的解决基础质量问题。

或者，在处理器142中先选取振动频率F1至F4中的最大数值，在将最大数值与固有频率F0进行比较，例如最大振动频率为F3，则将F3与F0进行比较，当F3<F0时，则处理器142判断风机基础存在问题，则通过终端15进行显示。

或者，为了简化计算过程，同时提高检测的准确率，可以在处理器142中，首先通过简单的运算得到四个不同振动频率F1至F4的平均值，例如F1、F2、F3、F4的加权平均值为F5，则通过将F5与固有频率F0进行比较，如果F5小于F0，则说明机舱出现剧烈的抖动，并进一步在终端15中进行显示。

在实际操作时，也可以将振动频率与固有频率F0进行对比之前，先进行宏观判断，即将不同的四个振动频率F1、F2、F3以及F4汇总，并以波形等形式在终端15中进行显示，当该波形出现明显的抖动时，可以初步判断风机基础质量存在问题，快捷且直观。从而通过波形的检测以及振动频率与固有频率F0的对比，能够充分检测、并确定风机基础是否存在质量问题，提高检测的准确率。

上述通过振动传感器21检测机舱的振动频率来反馈风机基础的质量问题，也可以通过直接对塔筒与风机基础进行连接性检测，即如果风机基础质量存在问题，则风机基础与塔筒之间的连接会出现松动导致两者之间存在相对运动，因此可以通过检测塔筒相对风机基础的相对位移来判断风机基础是否存在质量问题。具体地，检测装置11可以包括位移测量仪，该位移测量仪设在塔筒底端侧壁上，即塔筒固定在风机基础内的部分设有位移测量仪，同时在风机基础对应位移测量仪的区域设有与位移测量仪相匹配的初始位置标定符号，从而当风带动叶片转动，使整个风机运行时，若风机基础的质量有问题，例如存在开裂、局部压溃等问题，则风机的运行会使塔筒相对风机基础运动，则设在塔筒上的位移测量仪也会相对风机基础发生运动，则位移测量仪与风机基础上的初始位置标定符号之间会出现偏差，从而可以通过位移测量仪测量塔筒运动时相对初始位置标定符号的偏移量及偏移变化频率，来判断风机基础是否存在问题。

在通过位移测量仪来判断风机基础是否存在质量问题时，也可以预先在处理器142中设置固有偏移量或固有偏移变化频率，从而通过对比分析即可。

其中，通常终端15还可以包括有报警***，当处理器142判断风机基础质量有问题时，通过报警***发出提示预警的声音，提醒工作人员提高警惕等，以及时发现隐患，及时处理。

由图1和图2能够看出，通过检测装置11端的实时数据检测，再通过将实时数据与预设数值在处理器142中进行对比、分析等，从而判断基础是否存在问题，以达到及时发现风机基础质量问题的目的，整体设备简单、经济性强，对于实时数据的获取方便、快捷，工作效率高。

这其中，对于一个风电场来说，其包括多个风机，因此为了方便数据的获取与分析，可以通过发射器13与接收器141之间的无线网络进行通信，方便远程操控，此时发射器13可以为路由器。由此可知，通过无线网络通信，能够实现对风机基础质量问题的远程监控与远程查询，大大减少了工作人员的劳动量。当然，发射器13与接收器141之间还可以采用其他通信连接方式，例如有线连接方式，即通过大型电缆连接等。

另外，上述对不同振动频率构成的波形显示，以及对基础质量问题的位置判断，均可以通过在终端15中设置图像显示单元以及定位***进行显示，其中，定位***用于显示风机基础质量问题的发生位置，从而便于工作人员快速、针对性的对风机基础进行实施保护。

当发现风机基础存在问题时，还可以通过在终端15中设置风机状态显示单元，从而将风机基础异常类型进行显示，方便工作人员操作。具体地，以四个振动传感器为例，当处理器142根据频率对比判断风机基础存在问题时，则状态显示单元显示为风机基础存在开裂或局部压溃；当处理器142分析振动频率与固有频率F0的差值超过某一数值(处理器142中预设的值)时，状态显示单元显示为机舱存在剧烈抖动问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，包括：

检测装置，设置在风力发电机组中，用于实时检测所述风力发电机组的运行状态；

数据采集器，设置在所述风力发电机组中，且与所述检测装置相连接；

发射器，设置在所述风力发电机组中，且与所述数据采集器相连接；

接收端，所述接收端包括与所述发射器相匹配通信的接收器、以及与所述接收器相连接的处理器，所述处理器接收并分析所述检测装置的检测数据，并在判断所述风力发电机组的基础质量存在问题时，通过终端显示基础质量监控数据结果；

终端，所述终端与所述处理器相连接，用于存储、显示所述处理器传输的所述基础质量监控数据结果。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述检测装置包括至少一个振动传感器，所述振动传感器设在所述风力发电机组的机舱内；

所述数据采集器和发射器均设在所述机舱内。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述振动传感器为四个，四个所述振动传感器在所述机舱的内壁上等距、均匀排布。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述处理器接收并分析四个所述振动传感器所测振动频率的平均值，并在判断所述基础质量存在问题时通过所述终端显示基础质量监控数据结果。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述检测装置包括位移测量仪，所述位移测量仪设在所述风力发电机组的塔筒底端侧壁上；所述位移测量仪用于测得所述塔筒相对所述基础的位置偏移；

所述数据采集器和发射器均设在所述塔筒内。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述基础对应所述位移测量仪的区域设有初始位置定位符号，所述初始位置定位符号与所述位移测量仪相匹配。

7.根据权利要求1所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述终端还包括有报警***；

所述报警***，用于当所述处理器判断所述风力发电机的基础质量存在问题时，发出声音预警。

8.根据权利要求1所述的风力发电机组的基础质量监控设备，其特征在于，所述发射器为路由器，所述发射器与所述接收器之间通过无线网络通信。

9.根据权利要求1所述的风力发电机组的基础质量监控设备，所述终端包括有图形显示单元以及定位***；

所述图形显示单元用于将所述处理器传输的所述基础质量监控数据结果通过波形的方式显示；所述定位***用于根据所述处理器传输的所述基础质量监控数据结果显示所述风机基础质量问题的发生位置。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组的基础质量监控设备，所述终端还包括状态显示单元，所述状态显示单元用于显示所述风机基础质量存在问题时的异常类型。