一種風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，包括設置在風電機組內的傳感器模塊和數據傳輸中繼模塊、設置于風輪的每一葉片上的溫度傳感器、設置在塔架底部的塔架監(jiān)測終端、設置在塔架底部的控制箱。本實用新型能夠通過設置在風電機組主軸上的盤狀凸起上的位置傳感器和加速度傳感器監(jiān)測主軸是否相對于主軸外殼產生了振動，以及主軸外殼是否相對于整個風電機組發(fā)生了振動。這樣相比較現(xiàn)有技術中只是監(jiān)測主軸外殼的監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低誤報率，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。同時還可以監(jiān)測風輪葉片的溫度，以防止在低溫情況下風輪結冰導致的設備故障。
【專利說明】-種風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及風力發(fā)電【技術領域】，特別是指一種風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系 統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 隨著當前社會對能源的消耗，導致不可再生能源日益枯竭，因此可再生能源的利 用一直是當前人類社會技術發(fā)展的重點。在清潔能源中，尤其以風力發(fā)電和太陽能發(fā)電最 為收到關注。據估計，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水 力發(fā)電量的10倍；而目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量只有風力所能夠提供能量的三 分之一。尤其在我國西部的一些地廣人稀、風力資源豐富的地區(qū)，非常適合進行風力發(fā)電。
[0003] 現(xiàn)有的風電機組是通過安裝在塔架頂部的風輪、主軸、齒輪箱、發(fā)電機完成了風能 向電能的轉化。風電機組產生的載荷由輪轂、主軸、主軸軸承座、底架到塔架實現(xiàn)傳遞。當 非穩(wěn)態(tài)風作用于風電機組時，將會在機組上產生不同的載荷作用。風輪葉片在風的作用下 產生軸向推力和周向剪力，隨著風輪轉速的增加將產生扭矩和離心力；同時伴隨葉片重力 的交變作用，使得整個風輪形成了扭轉、傾覆和偏轉運動。扭轉的主軸（低速軸）將會傳遞 風輪扭矩到齒輪箱的一級行星齒輪上，而一級行星齒輪將通過二級平行軸齒輪傳遞扭轉， 使得低轉速大扭矩的載荷轉化為高轉速低扭矩的載荷，便于發(fā)電機的吸收。最后電機軸 (高速軸）上的扭矩將通過切割電磁形成電能，完成了風能一機械能一電能的轉化。風輪在 主軸上作用的推力、傾覆力矩和偏轉力矩將由主軸軸承座傳遞載荷到主機架一塔架一基礎 上，完成整個載荷的傳遞。當機組迎風方向與來流風向不一致時，需要通過偏航系統(tǒng)進行對 風操作，增大迎風面積，提高機組利用率。
[0004] 由于風電機組且大多處于偏遠地區(qū)，且設備都裝配在塔架頂端，因此定期巡視維 護非常困難，導致風電機組設備的故障率很高。因此如何進行遠程設備監(jiān)控也成為了風電 機組監(jiān)控領域非常重要的技術。現(xiàn)有技術中都是在塔架底部設有一個控制箱，由控制箱接 收風電機組上的傳感器發(fā)送來的監(jiān)測數據，并將這些監(jiān)測數據發(fā)送到遠端的中央控制端， 以實現(xiàn)遠程監(jiān)測。但是現(xiàn)有的風電機組的數據采集、數據傳輸領域都存在很多技術障礙，導 致很難通過遠程監(jiān)控風電機組的工作狀態(tài)。 實用新型內容
[0005] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠對風電機組的工作參數進行監(jiān)測 的風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)。
[0006] 為了解決上述問題，本實用新型實施例提出了一種風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系 統(tǒng)，包括設置在風電機組內的傳感器模塊和數據傳輸中繼模塊、設置于風輪的每一葉片上 的溫度傳感器、設置在塔架底部的塔架監(jiān)測終端、設置在塔架底部的控制箱；
[0007] 其中所述風電機組包括主軸和套接在所述主軸外的主軸外殼；其中所述主軸上設 有沿徑向延伸的盤狀凸起，所述主軸外殼上設有與所述盤狀凸起相適配的橫截面為倒U字 形的外凸殼體；其中所述外凸殼體的至少一個內側壁上布設有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸 起的軸向振動的第一位置傳感器，且所述外凸殼體的內頂壁上設有用于監(jiān)測所述主軸的盤 狀凸起的徑向振動的第二位置傳感器；其中所述盤狀凸起的至少一個側表面上布設有用于 監(jiān)測軸向振動的第一加速度傳感器，且在所述盤狀凸起的外周邊沿的頂表面上布設有用于 監(jiān)測徑向振動的第二加速度傳感器；其中所述主軸外殼的外表面上設有外位置傳感器和外 加速度傳感器；
[0008] 其中所述風電機組還包括設置于風輪的每一葉片上的溫度傳感器；
[0009] 所述數據傳輸中繼模塊設置于所述風電機組的殼體內以將所述第一位置傳感器、 第二位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、外位置傳感器、外加速度傳感器、 溫度傳感器的數據通過無線網絡發(fā)送到設置于塔架底部的控制箱；
[0010] 其中塔架監(jiān)測終端包括用于測量環(huán)境溫度的塔底溫度傳感器、用于測量環(huán)境濕度 的塔底濕度傳感器；所述塔底溫度傳感器和塔底濕度傳感器都連接設置于所述塔架監(jiān)測終 端內的無線數據傳輸芯片，所述無線數據傳輸芯片通過無線網絡連接所述控制箱；
[0011] 其中所述控制箱包括主板，主板上設有數據存儲芯片、數據接收芯片；其中所述數 據接收芯片通過無線網絡連接所述數據傳輸中繼模塊和所述塔架監(jiān)測終端的無線數據傳 輸芯片；所述數據存儲芯片連接所述數據接收芯片。
[0012] 作為上述技術方案的優(yōu)選，所述供電模塊包括有線供電單元和無線供電單元，所 述有線供電單元連接所述外位置傳感器和外加速度傳感器，所述無線供電單元連接所述第 一位置傳感器、第二位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器。
[0013] 本實用新型的上述技術方案的有益效果如下：
[0014] 本實用新型實施例提供了一種風電機組狀態(tài)監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，能夠通過設置在風電 機組主軸上的盤狀凸起上的位置傳感器和加速度傳感器監(jiān)測主軸是否相對于主軸外殼產 生了振動，以及主軸外殼是否相對于整個風電機組發(fā)生了振動。這樣相比較現(xiàn)有技術中只 是監(jiān)測主軸外殼的監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低誤報率，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。同時還可以監(jiān)測風 輪葉片的溫度，以防止在低溫情況下風輪結冰導致的設備故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型實施例的風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)的結構示意圖；
[0016] 圖2為風電機組的主軸的縱向剖視結構示意框圖。

【具體實施方式】
[0017] 為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖 及具體實施例進行詳細描述。
[0018] 現(xiàn)有的風電機組都是在主軸、變速機、發(fā)電機的外殼外表面設置傳感器，以對主 軸、變速機、發(fā)電機進行振動監(jiān)測。其中，所使用的傳感器可以包括位置傳感器、速度傳感 器、加速度傳感器。但是在實際使用中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種結構的監(jiān)測系統(tǒng)的檢測效果非常不 理想。具體來說，在主軸、變速器、發(fā)電機的外殼上的監(jiān)測數據并不能很好的反應主軸、變速 器、發(fā)電機內設備的振動，導致誤報、誤報現(xiàn)象嚴重。
[0019] 針對現(xiàn)有的風電機組數據采集難的問題，本實用新型提出了一種能夠提高風電機 組設備的振動參數精確性的風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，其結構如圖1所示的，包括 設置在風電機組內的傳感器模塊和數據傳輸中繼模塊、設置于風輪的每一葉片上的溫度傳 感器、設置在塔架底部的塔架監(jiān)測終端、設置在塔架底部的控制箱。
[0020] 具體的，如圖2所示的，所述風電機組包括主軸1和套接在所述主軸1外的主軸外 殼2;其中所述主軸1上設有沿徑向延伸的盤狀凸起11，所述主軸外殼2上設有與所述盤狀 凸起11相適配的橫截面為倒U字形的外凸殼體21 ;其中所述外凸殼體21的至少一個內側 壁上布設有用于監(jiān)測所述主軸1的盤狀凸起11的軸向振動的第一位置傳感器22,且所述 外凸殼體的內頂壁上設有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸起的徑向振動的第二位置傳感器23 ; 其中所述盤狀凸起的至少一個側表面上布設有用于監(jiān)測軸向振動的第一加速度傳感器12， 且在所述盤狀凸起的外周邊沿的頂表面上布設有用于監(jiān)測徑向振動的第二加速度傳感器 13 ;其中所述主軸外殼2的外表面上設有外位置傳感器3和外加速度傳感器4。
[0021] 同時，本實用新型實施例的風電機組狀態(tài)監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，還包括設置在風電機組 內的數據傳輸中繼模塊、設置在塔架底部的控制箱、固定在塔架底部的塔架監(jiān)測終端。其中 所述數據傳輸中繼模塊設置于所述風電機組的殼體內以將所述第一位置傳感器、第二位置 傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、外位置傳感器、外加速度傳感器、溫度傳感 器的數據通過無線網絡發(fā)送到設置于塔架底部的控制箱。
[0022] 所述數據傳輸中繼模塊設置于所述風電機組的殼體內以將所述第一位置傳感器、 第二位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、外位置傳感器、外加速度傳感器、 溫度傳感器的數據通過無線網絡發(fā)送到設置于塔架底部的控制箱。
[0023] 其中塔架監(jiān)測終端包括用于測量環(huán)境溫度的塔底溫度傳感器、用于測量環(huán)境濕度 的塔底濕度傳感器；所述塔底溫度傳感器和塔底濕度傳感器都連接設置于所述塔架監(jiān)測終 端內的無線數據傳輸芯片，所述無線數據傳輸芯片通過無線網絡連接所述控制箱。
[0024] 其中所述控制箱包括主板，主板上設有數據存儲芯片、數據接收芯片；其中所述數 據接收芯片通過無線網絡連接所述數據傳輸中繼模塊；所述數據存儲芯片連接所述數據接 收芯片。所述控制箱還包括光收發(fā)芯片，所述光收發(fā)芯片連接所述數據存儲芯片，并通過光 纖連接遠端的中央控制端。
[0025] 所述供電模塊包括有線供電單元和無線供電單元，所述有線供電單元連接所述外 位置傳感器和外加速度傳感器，所述無線供電單元連接所述第一位置傳感器、第二位置傳 感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器。由于第一位置傳感器、第二位置傳感器、第一 加速度傳感器、第二加速度傳感器是設置在盤狀凸起上，而該盤狀凸起是隨著主軸轉動的， 因此需要進行無線供電。對傳感器的無線供電技術已經是成熟的現(xiàn)有技術，在此不再贅述。
[0026] 本實用新型實施例提供了一種風電機組狀態(tài)監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，能夠通過設置在風電 機組主軸上的盤狀凸起上的位置傳感器和加速度傳感器監(jiān)測主軸是否相對于主軸外殼產 生了振動，以及主軸外殼是否相對于整個風電機組發(fā)生了振動。這樣相比較現(xiàn)有技術中只 是監(jiān)測主軸外殼的監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低誤報率，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。同時還可以監(jiān)測風 輪葉片的溫度，以防止在低溫情況下風輪結冰導致的設備故障。
[0027] 以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括設置在風電機組內的傳感 器模塊和數據傳輸中繼模塊、設置于風輪的每一葉片上的溫度傳感器、設置在塔架底部的 塔架監(jiān)測終端、設置在塔架底部的控制箱； 其中所述風電機組包括主軸和套接在所述主軸外的主軸外殼；其中所述主軸上設有沿 徑向延伸的盤狀凸起，所述主軸外殼上設有與所述盤狀凸起相適配的橫截面為倒U字形的 外凸殼體；其中所述外凸殼體的至少一個內側壁上布設有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸起的 軸向振動的第一位置傳感器，且所述外凸殼體的內頂壁上設有用于監(jiān)測所述主軸的盤狀凸 起的徑向振動的第二位置傳感器；其中所述盤狀凸起的至少一個側表面上布設有用于監(jiān)測 軸向振動的第一加速度傳感器，且在所述盤狀凸起的外周邊沿的頂表面上布設有用于監(jiān)測 徑向振動的第二加速度傳感器；其中所述主軸外殼的外表面上設有外位置傳感器和外加速 度傳感器； 其中所述風電機組還包括設置于風輪的每一葉片上的溫度傳感器； 所述數據傳輸中繼模塊設置于所述風電機組的殼體內以將所述第一位置傳感器、第二 位置傳感器、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、外位置傳感器、外加速度傳感器、溫度 傳感器的數據通過無線網絡發(fā)送到設置于塔架底部的控制箱； 其中塔架監(jiān)測終端包括用于測量環(huán)境溫度的塔底溫度傳感器、用于測量環(huán)境濕度的塔 底濕度傳感器；所述塔底溫度傳感器和塔底濕度傳感器都連接設置于所述塔架監(jiān)測終端內 的無線數據傳輸芯片，所述無線數據傳輸芯片通過無線網絡連接所述控制箱； 其中所述控制箱包括主板，主板上設有數據存儲芯片、數據接收芯片；其中所述數據接 收芯片通過無線網絡連接所述數據傳輸中繼模塊和所述塔架監(jiān)測終端的無線數據傳輸芯 片；所述數據存儲芯片連接所述數據接收芯片。
2. 根據權利要求1所述的風電機組整體參數監(jiān)測傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述控制箱 還包括光收發(fā)芯片，所述光收發(fā)芯片連接所述數據存儲芯片，并通過光纖連接遠端的中央 控制端。
【文檔編號】F03D11/00GK203879689SQ201420252622
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權日:2014年5月16日
【發(fā)明者】林子晗, 王燕 申請人:浙江中自慶安新能源技術有限公司