CN102648417A - 非侵入式转速传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量轴杆的转速的方法，包括以下步骤：将光学探头连接到轴杆转速传感器上，轴杆转速传感器具有指示灯，其与转速传感器所测出的轴杆转速成正比地脉冲发光；接收来自转速传感器的指示灯的光脉冲；以及基于已接收光脉冲的速率确定所述转速。此外，本发明公开了一种使用上述测量方法的用于风力涡轮的状态监测设备。

Description

非侵入式转速传感器
技术领域
本发明涉及用于多种应用(例如风力涡轮监测)的轴杆转速感测。
背景技术
风力涡轮机是用来将风能转化为电能的机器。通常，风力涡轮机使用推进器或涡轮叶片来驱动变速箱、转子轴杆、以及最终产生电能的发电机(或其他机械元件)。在运行一段时间以后，可能需要监测风力涡轮机所用机械元件的不正常状态、预测维修、或者保固检查。可以安装状态监测(CM)设备，其提供关于风力涡轮机的运行状态的反馈。然而，将状态监测设备连接到风力涡轮机会是一项劳动密集的任务，其包括具有大量部件的设备。该设备通常会包括处理器、非易失性存储器、以及连接到风力涡轮机及其具体部件上的各种传感器。这些传感器可以包括用于测量涡轮转速的转速传感器、用于测量振动的加速度计、以及用于确定涡轮负载的电流监测器。
附图说明
下文将结合附图来描述本发明的优选示例性实施例，其中相同标记表示相同元件，并且其中：
图1为描述风力涡轮机的各部分的照片并且用虚线概略地描述了内部风力涡轮机轴杆；
图2为示出内部转速传感器和用于监测转速传感器的LED指示灯的脉冲的光学探头的视图；以及
图3描述了转速传感器的示例。
具体实施方式
虽然本发明可以结合各种机器使用来探测轴杆或其他元件的转速，但是下面将要描述一个示例性实施例，它将用作用于风力涡轮机的状态监测(CM)设备的一部分。
在图1中大体上示出了一个风力涡轮机设计的一部分。风力涡轮机包括携带涡轮叶片14的驱动轴杆12。驱动轴杆12一端连接到发电机(未示出)。当风作用于叶片14时，轴杆12旋转，给发电机提供动力，并且产生电能。现在也参照图2，风力涡轮机包括风力涡轮机转速传感器16，其监测作为风力涡轮机运行的一部分的驱动轴杆12的转速。该传感器16为风力涡轮机上的已有传感器，并不是CM设备自身的一部分，这将在下面进行描述。转速传感器16可以是包括发光二极管(LED)18的这种类型，该LED以等于或者正比于驱动轴杆12的转速的频率输出光脉冲。
CM设备10可以临时或者永久性地安装在风力涡轮机上，以收集在一段时间上关于涡轮机的数据。对于临时安装来说，设备安装一段时间，而后由技术人员拆除。如图2所示，CM设备10包括处理器、数字存储器(例如RAM)、多个加速度计、以及光学探头20。也可包括其他部件。本领域技术人员将会认识到，处理器、存储器以及加速度计均是商业上可获得的硬件部件，并且可以通过软件来相互连接和控制，从而从风力涡轮机上的各个点或部件上获得振动或其他所述加速度数据。当安装CM设备10时，光学传感器20置于LED指示器18附近，以便它能够探测从LED发出的光脉冲，并且将此信息传送给处理器(CPU)。
已知的是，每当驱动轴杆12旋转过预定的距离时，转速传感器16就发出一电子信号。在一个示例中，驱动轴杆12包括多个环绕轴杆12的铁齿(未示出)。铁齿可以是在驱动轴杆12上的突块或者位置，其相对于齿的相邻区域具有更大量的材料。每个齿等间距，并且距离最近的齿预定的距离。当驱动轴杆12围绕轴22旋转时，齿也会旋转。当其中一个齿经过转速传感器16时，其产生可探测的感应电流脉冲，该感应电流脉冲被风力涡轮机自身所使用，作为其发电功能的一部分。通过知道齿之间的距离的量以及在感知到齿的存在之间所经过的时间的量，风力涡轮机电路系统就能确定轴杆12的转速。
转速传感器16还利用探测到的感应脉冲来使LED 18产生脉冲。光学探头20被安置来探测LED发出的光脉冲。每次转速传感器16激发LED 18，光学探头20都探测到并且产生它自己的信号。从而，基于脉冲速率，CM设备处理器能够确定并记录轴杆12的转速。如图2所示，探头安装在LED 18的邻近位置，以准确接收从LED发出的光。转到图3，示出了光学探头20和转速传感器16的示例。例如，光学探头20可以是玻璃纤维光学传感器、聚焦式传感器、或者本领域技术人员所知的任意其他合适的传感器。转速传感器16可以提供可探测的光学输出，光学输出以取决于轴杆12的转速的速率脉动。在一个具体实施例中，光学传感器20包括M12连接器和位于传感器16外部的多个LED 18。
通过结合能够检测到转速传感器的视觉确定的输出的光学探头，CM设备能够监测涡轮机轴杆速度，不需要与轴杆自身有任何的物理互连。这有助于降低CM设备的成本，并且有助于加快CM设备的安装和拆卸。光学探头还可以监测和诊断风力涡轮机转速传感器的问题。
可以理解，前面的描述不是对本发明的限制，而是本发明的一个或多个优选示范性实施例的描述。本发明不局限于这里所公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求限定。进一步地，前面描述中所包含的陈述与特定实施例相关，并不构成对本发明范围的限制或者对在权利要求中使用术语的定义的限制，除非其中的术语或短语在之前有专门的定义。各种其他实施例和对所公开实施例的各种变形和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。例如，可以使用任意合适的轴杆转速传感器，只要其提供有能够由光学探头探测的对于轴杆转速的光学指示。所有这些其他实施例，变形和修改旨在落入附属权利要求的范围内。
当在说明书和权利要求书中使用时，术语“举例”；、“例如”和“比如”以及动词“包含”、“具有”、“包括”和它们的其他动词形式，当与一个系列的一个或多个部件或其他物件结合使用时，每个都被解释为开放型的，意思是该系列不被认为是排除其他的、附加部件或物件。其他术语使用它们最广义的恰当意思来解释，除非它们使用在需要不同的解释的上下文中。

Claims (3)

1.一种测量轴杆的转速的方法，包括以下步骤：
将光学探头连接到轴杆转速传感器上，轴杆转速传感器具有指示灯，该指示灯与正由转速传感器测量的轴杆的转速成比例地脉冲发光；
接收来自转速传感器的指示灯的光脉冲；以及
基于接收的光脉冲的速率，确定所述转速。
2.根据权利要求1的方法，其中所述连接步骤进一步包括将所述光学探头连接到在风力涡轮机的轴杆处的已有的转速传感器。
3.一种风力涡轮机状态监测系统，包括：
处理器；
数字存储器，其上存储有程序并且能被所述处理器所存取；
多个传感器，提供数据给所述处理器，所述传感器包括加速度计和光学探头，其中所述处理器能够在程序的控制下运行，从而基于由所述光学探头接收的光脉冲来确定风力涡轮机的转速。
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