CN102261947A - 风力发电机振动监测诊断装置及风力发电机测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的风力发电机振动监测诊断装置可实时监测掌握风力发电机的运行状态，根据风力发电机的状态信息及时诊断已经存在或者即将产生的故障，可以提高风力发电机的使用寿命，降低风力发电机的故障率，减少风力发电机故障停机时间带来的损失。同时采用本发明提供的风力发电机测试装置不但可实现对风力发电机的实时监测诊断，还可通过对风力发电机不同运行状态的模拟来实现对风力发电机的实时监测诊断，使得对风力发电机的监测诊断更为方便，效率更高。

Description

风力发电机振动监测诊断装置及风力发电机测试装置

技术领域

本发明涉及发电机状态监测与故障诊断技术领域，特别涉及一种风力发电机振动监测诊断装置及一种风力发电机测试装置。

背景技术

2009年底，中国政府在哥本哈根气候变化大会上向国际社会做出政治承诺：到2020年，非化石能源将满足中国15％的能源需求。这对未来清洁能源的发展规模和节奏提出了空前的期望与要求，风能作为商业化发展最成熟的清洁能源，不仅在中国，在全世界范围内得到快速发展。到2009年底，全球已有超过100个国家涉足风电开发，其中有17个国家累计装机容量超过百万千瓦。中国风电行业成为全球领头羊，装机容量连续四年增速超过100％，累计装机容量如今全球排名第二，新增装机容量全球排名第一。中国的设备产能也在全球拔得头筹。中国的新增装机容量和风机产量均占到全球总数的大约1/3。到2009年底，我国累计装机容量达到2,580万kW，2008年，中国工程院和国家发展改革委员会能源研究所的专家们预测，在低增长、中度增长和高增长的三种情景中，中国的风电装机容量将在2020年分别达到1亿kW，1.5亿kW和2亿kW的规模。风力发电机组的单机容量增至兆瓦级，目前商业运行主流机组单机容量为1MW～2MW。的随着海上风力发电的发展，风力发电机组的单机容量还在不断增加，国外风机制造商正在研制10MW的机组，国内风机制造商也在开始5～6MW风机的研制。

由于受到风资源的限制，风力发电机组一般远离城市的偏远地区，比如草原、戈壁、山区、海上。这些地方风资源丰富，但是环境恶劣，风力发电机组长期工作在风沙、雨雪、严寒、酷暑等自然条件下，风力发电机组运行维护费用同时持续增长，对于陆上型风力发电机组，运行维护成本占每度电价格的10-15％，对于离岸型风力发电机组，其比例接近25-30％。据国内外数据统计，风力发电机组的发电机是容易产生故障的部件之一，一旦发电机出现故障，会影响机组的正常运行。而且因为发电机安装在离地几十米的高空中，对发电机的维护和检修也非常困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种风力发电机振动监测诊断装置及风力发电机测试装置，以解决现有技术无法对风力发电机的工作状态提供实时监测诊断的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机振动监测诊断装置，包括：振动传感器、变送器、采集器和分析器，所述振动传感器、变送器、采集器和分析器依次连接，所述振动传感器安装于所述风力发电机上。

可选的，所述振动传感器包括：位移传感器、速度传感器和加速度传感器。

可选的，所述位移传感器采用5300电涡流传感器。

可选的，所述速度传感器采用JNJ5500振动速度传感器。

可选的，所述加速度传感器采用JNJ5400振动加速度传感器。

可选的，所述振动传感器安装于所述风力发电机上的安装方式为钻孔安装或粘贴安装或磁座安装。

可选的，所述振动传感器分别安装于风力发电机的输入端、自由端和底座上。

可选的，所述变送器采用多路变送器。

可选的，所述采集器采用JNJ6600状态监视仪。

本发明还提供一种风力发电机测试装置，包括：控制器、变频器、电动机、风力发电机和速度传感器，所述控制器、变频器、电动机、风力发电机和速度传感器依次连接，所述速度传感器同所述控制器相连接，还包括前述的风力发电机振动监测诊断装置，所述风力发电机振动监测诊断装置中的振动传感器安装于所述风力发电机测试装置中的风力发电机上。

可选的，所述振动传感器包括：位移传感器、速度传感器和加速度传感器。

可选的，所述位移传感器采用5300电涡流传感器。

可选的，所述速度传感器采用JNJ5500振动速度传感器。

可选的，所述加速度传感器采用JNJ5400振动加速度传感器。

可选的，所述振动传感器安装于所述风力发电机上的安装方式为钻孔安装或粘贴安装或磁座安装。

可选的，所述振动传感器分别安装于风力发电机的输入端、自由端和底座上。

可选的，所述变送器采用多路变送器。

可选的，所述采集器采用JNJ6600状态监视仪。

本发明还提一种使用前述的风力发电机振动监测诊断装置所进行的风力发电机振动监测诊断方法，包括以下步骤：

通过所述振动传感器测量到风力发电机的振动信号；

通过所述变送器将所述振动信号转化为电信号传送给所述采集器；

通过所述采集器对所述电信号进行整形、放大、去噪处理，并把处理过的电信号传输给所述分析器；

通过所述分析器对其接收到的电信号进行分析和判断，判断出风力发电机的运行状态是否良好，若风力发电机运行不正常，通过所述分析器诊断出产生问题的具体部件和问题原因。

本发明提供的风力发电机振动监测诊断装置可实时监测掌握风力发电机的运行状态，根据风力发电机的状态信息及时诊断已经存在或者即将产生的故障，可以提高风力发电机的使用寿命，降低风力发电机的故障率，减少风力发电机故障停机时间带来的损失。同时采用本发明提供的风力发电机测试装置不但可实现对风力发电机的实时监测诊断，还可通过对风力发电机不同运行状态的模拟来实现对风力发电机的实时监测诊断，使得对风力发电机的监测诊断更为方便，效率更高。

附图说明

图1为本发明的风力发电机振动监测诊断装置的结构示意图；

图2为采用本发明的风力发电机振动监测诊断装置所进行的风力发电机振动监测诊断方法的流程示意图；

图3为本发明的风力发电机测试装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

请参看图1，图1为本发明的风力发电机振动监测诊断装置的结构示意图。如图1所示，本发明的风力发电机振动监测诊断装置包括：振动传感器、变送器、采集器和分析器，所述振动传感器、变送器、采集器和分析器依次连接。

所述振动传感器是振动信号的测量单元，包括：位移传感器、速度传感器和加速度传感器，不同类型的传感器测量不同的物理参数。所述位移传感器用于测量轴向和径向的位移，可采用5300电涡流传感器；所述速度传感器用于测量到低频到高频的多种振动信号，免电源供电，可采用JNJ5500振动速度传感器，该传感器可采用钻孔安装或者粘贴安装方式进行安装；所述加速度传感器用来测量轴向和径向振动信号的加速度值，可采用JNJ5400振动加速度传感器。

所述振动传感器安装位置的不同，反映风力发电机运行状态的真实程度也不同。本发明中，考虑到不同风力发电机的结构与外形，通过对风力发电机的结构进行分析和实验验证，分别在风力发电机的输入端、自由端和底座安装所述振动传感器，具体位置安装传感器的类型和数量如表1所示。

表1风力发电机不同位置安装传感器类型和数量

所述振动传感器的安装方式可采用钻孔安装、粘贴安装和磁座安装三种方式，推荐采用钻孔安装方式，如果风力发电机不允许钻孔则推荐采用粘贴安装，对于测量要求不高的场合也可以采用磁座安装。

所述变送器是满足电信号传输要求的专用传输设备，对于多路变送器传输过来的信号，采用JNJ6600状态监视仪作为采集器，它能够满足同时采集一个风力发电机所测量的7路信号的要求，并对信号进行整形、放大、去噪等电路处理。

请参看图2，图2为采用本发明的风力发电机振动监测诊断装置所进行的风力发电机振动监测诊断方法的流程示意图。如图2所示，使用本发明的风力发电机振动监测诊断装置，首先通过所述振动传感器测量到风力发电机若干重点部位的振动信号，通过所述变送器将所述振动信号转化为电信号传送给所述采集器，通过所述采集器对所述电信号进行整形、放大、去噪等电路处理，最后所述采集器把处理过的电信号传输给所述分析器，所述分析器是带有分析软件的设备，通过所述分析器对其接收到的电信号进行分析和判断，能够判断出风力发电机的运行状态是否良好，如果风力发电机运行不正常，通过所述分析器诊断出产生问题的部件及问题原因。

风力发电机安装在风力发电机组的机舱内，而风力发电机组的机舱安装在空中，尤其对于大型兆瓦级风力发电机组，其机舱高度一般在50米以上，随着风力发电机组容量的增加，其机舱的高度还会进一步升高。对于已经出现故障无法正常运行的发电机，必须吊装到地面进行测试，诊断故障的具体位置，或者对于新研制的风力发电机样机，对其进行运行检测，必须采用专门的测试装置。本发明还提供了一种风力发电机测试装置。请参看图3，图3为本发明的风力发电机测试装置的结构示意图。如图3所示，本发明的风力发电机测试装置包括：控制器、变频器、电动机、风力发电机和速度传感器，所述控制器、变频器、电动机、风力发电机和速度传感器依次连接，所述速度传感器同所述控制器相连接。

本发明的风力发电机测试装置在工作时，电动机驱动风力发电机，通过控制器调节变频器参数来实现对电动机的速度调节，模拟风力发电机在实际环境中不同风速情况下的转速变化，并通过安装在风力发电机上的速度传感器实时测量风力发电机转子转速，速度传感器把转速信号反馈给控制器，实现闭环控制。

本发明的风力发电机测试装置中在风力发电机上还安装有本发明提供的风力发电机振动监测诊断装置，风力发电机安装在本发明的风力发电机测试装置中，可以模拟自然环境中的各种风速影响下风力发电机的运行情况，同时通过本发明的风力发电机振动监测诊断装置对风力发电机的振动情况进行实时监测和诊断，从而可实现对风力发电机的运行状态和故障情况的诊断。本发明提供的风力发电机测试装置对大、中、小型各种容量级别的风力发电机具有一定的普遍适用性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，包括：振动传感器、变送器、采集器和分析器，所述振动传感器、变送器、采集器和分析器依次连接，所述振动传感器安装于所述风力发电机上。

2.如权利要求1所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述振动传感器包括：位移传感器、速度传感器和加速度传感器。

3.如权利要求2所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述位移传感器采用5300电涡流传感器。

4.如权利要求2所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述速度传感器采用JNJ5500振动速度传感器。

5.如权利要求2所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述加速度传感器采用JNJ5400振动加速度传感器。

6.如权利要求1所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述振动传感器安装于所述风力发电机上的安装方式为钻孔安装或粘贴安装或磁座安装。

7.如权利要求1或2或6所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述振动传感器分别安装于风力发电机的输入端、自由端和底座上。

8.如权利要求1所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述变送器采用多路变送器。

9.如权利要求1所述的风力发电机振动监测诊断装置，其特征在于，所述采集器采用JNJ6600状态监视仪。

10.一种风力发电机测试装置，其特征在于，包括：控制器、变频器、电动机、风力发电机和速度传感器，所述控制器、变频器、电动机、风力发电机和速度传感器依次连接，所述速度传感器同所述控制器相连接，还包括权利要求1所述的风力发电机振动监测诊断装置，所述风力发电机振动监测诊断装置中的振动传感器安装于所述风力发电机测试装置中的风力发电机上。

11.如权利要求10所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述振动传感器包括：位移传感器、速度传感器和加速度传感器。

12.如权利要求11所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述位移传感器采用5300电涡流传感器。

13.如权利要求11所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述速度传感器采用JNJ5500振动速度传感器。

14.如权利要求11所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述加速度传感器采用JNJ5400振动加速度传感器。

15.如权利要求10所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述振动传感器安装于所述风力发电机上的安装方式为钻孔安装或粘贴安装或磁座安装。

16.如权利要求10或11或15所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述振动传感器分别安装于风力发电机的输入端、自由端和底座上。

17.如权利要求10所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述变送器采用多路变送器。

18.如权利要求10所述的风力发电机测试装置，其特征在于，所述采集器采用JNJ6600状态监视仪。

19.一种使用权利要求1所述的风力发电机振动监测诊断装置所进行的风力发电机振动监测诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述振动传感器测量到风力发电机的振动信号；

通过所述变送器将所述振动信号转化为电信号传送给所述采集器；

通过所述采集器对所述电信号进行整形、放大、去噪处理，并把处理过的电信号传输给所述分析器；

通过所述分析器对其接收到的电信号进行分析和判断，判断出风力发电机的运行状态是否良好，若风力发电机运行不正常，通过所述分析器诊断出产生问题的具体部件和问题原因。

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