CN103270399B - 用于风轮发电机的振动传感器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种能安装在风轮发电机上用于探测风轮发电机的过大振动的振动传感器（5），所述传感器包括：具有预定质量的摆锤（25）的摆，所述摆关联到探测开关（10），所述探测开关被设置成能探测超过预定的振荡阈值的摆的振荡；所述摆锤能选择性地沿着所述摆调节，以改变所述传感器的振荡阈值；其中，所述传感器被设置成能在接收到与风轮发电机的振动阈值对应的受迫振动时超过振荡阈值。

Description

用于风轮发电机的振动传感器
技术领域
本发明涉及风轮发电机，特别是涉及用于探测过大振动的系统和方法。
背景技术
作为旋转式机器，风轮发电机（WTG）会长期经受循环载荷和应力变化。源自这种循环变化的振动可由WTG的风轮、风轮轴、轴承或其他构件引起。
尽管风轮发电机内的振动会在正常的操作条件下发生，但关心的是该振动是否接近WTG组件的任何特殊的构件的共振频率。在正常操作条件下或在相对于正常操作条件的期望变化下，可通过变化风轮和/或机舱的惯性矩而采取措施来应对共振的潜在可能。而且，减振系统可在机舱周围的重要位置处被植入组件中。
遗憾的是，一旦发生未预料到的事件和系统接近共振频率，就会在非常短的时间内发生明显损坏。而且，风轮发电机上的许多传统传感器，例如风轮速度传感器、轴速度传感器、功率输出传感器等，可能在发生明显的损坏之前不会记录到故障。因此，对于有害的传感器检测结果的响应速度可能太慢而不能对过大振动做出反应。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可测量出振动并在发生明显的损坏之前采取措施的方案。
在第一方面，本发明提供了一种能安装在风轮发电机上用于探测风轮发电机的过大振动的振动传感器，所述传感器包括：具有预定质量的摆锤的摆，所述摆关联到探测开关，所述探测开关被设置成能探测超过预定的振荡阈值的摆的振荡；所述摆锤能选择性地沿着所述摆调节，以改变所述传感器的振荡阈值；其中，所述传感器被设置成能在接收到与风轮发电机的振动阈值对应的受迫振动时超过振荡阈值。
在第二方面，本发明提供了一种用于探测风轮发电机的振动阈值已被超过的方法，所述方法包括以下步骤：将振动传感器安装在风轮发电机上，所述传感器包括摆，所述摆具有能够沿着所述摆移动的摆锤；所述传感器接收与风轮发电机的振动阈值对应的受迫振动；然后使所述摆振荡而超过所述传感器的振荡阈值；所述振荡触发安装到所述摆的探测开关。
因此，根据本发明的具有摆动装置的振动传感器充当振动的直接测量装置。通过将摆连接到探测开关，与风轮发电机的操作的其他测量参数相比，过大的振动将早很多地产生控告触发。
所述振动传感器通过安装到风轮发电机的可能经受预定振动阈值以上的振动的机舱或特定的构件上而工作。WTG或构件的振动产生施加于传感器的受迫振动，因此所述传感器会振荡响应。传感器被构造成：当摆达到预定的振荡阈值时，探测开关被启动，然后发送控告信号。
在另一实施例中，可在接收到控告信号时采取的措施包括关停风轮发电机。
替代性地，可采取多种措施中的任一个或措施的组合，包括：向中央控制装置发送消息，制动风轮轴来降低轴速度，使风轮的叶片顺桨以降低风轮速度。
在又一实施例中，传感器可被校准成能准确地建立振动阈值与振荡阈值之间的关系。换言之，如果WTG超过振动阈值，施加于传感器的相应的受迫振动会使摆振荡超过振荡阈值。
在另一实施例中，摆的摆锤可被调节以便于校准。因此，传感器可用于各种不同的WTG和条件。在该实施例中，摆的摆轴可被划分刻度，以便将摆锤移动到轴上的期望刻度处。替代性地，摆锤可用不同的质量体替换，以实现期望的调整。
而且，校准可在实验室中执行，从而，刻度可用于确保传感器以与用于校准的调整一致的方式安装到WTG。
探测开关可以是极限开关、光学开关、光学编码器或能够记录摆的振荡超过振荡阈值的其他合适的传感器。
在一个实施例中，可以通过模型试验或计算WTG的构件的惯性矩（J）确定振动阈值。由于风轮的惯性矩可能是所有因素中的主要因素，因此振动阈值可仅基于源自风轮的估计值计算。
附图说明
有利的是，下面通过参看示出了本发明的可能的配置形式的附图进一步描述本发明。本发明的其他配置形式也是可能的，因此，附图的特殊性不应理解为取代本发明的先前描述的一般性。
图1是根据本发明的一个实施例的振动传感器的正视图。
具体实施方式
图1示出了可安装在风轮发电机上的振动传感器5，以用于探测发电机组件的过大振动。传感器包括摆，所述摆具有绕着转动中心55振荡的轴20和邻近轴20的相反端安装的摆锤25。转动中心55位于极限开关10内，所述极限开关用于探测当摆绕着转动中心55摆动35时摆的振荡何时超过最大幅度45、50。竖直轴线定义了摆的平衡位置46，在这种情况下，其向下指向。可以理解，具有向上指向的平衡位置、因此与节拍器类似地工作的传感器在本发明的范围内也是可以的，其中，受迫振动使向上指向的摆振荡。
极限开关10被设置成能向控制器（未示出）发送控告信号，以在风轮发电机上执行特殊的措施。例如，当接收到该信号时，控制器可关停发电机，以防止或限制过大振动引起的进一步的损坏。替代性地，控制器也可执行不太紧急的措施来限制进一步损坏，例如，向风轮轴施加制动，使风轮的叶片顺桨以降低输入功率，通过离合器装置（未示出）使风轮与轴脱开。
传感器可根据所关心的区域安装在机舱内或外。通过将传感器5安装在风轮发电机上，发电机振动作为引起摆的振荡35的受迫振动传递到传感器5。传感器5可被校准成：当接收到与发电机的振动阈值对应的受迫振动时，可超过由极限开关10的振荡极限45、50限定的振荡阈值。
为了本发明的目的，风轮发电机的构件的振动是指包括塔架在内的结构内的所有构件的振动。
为此，传感器可以放置在机舱的底侧，以便接近待监测的机舱内的构件。该位置使得还可监测塔架本身，在该位置，传感器与塔架接近使得可感测到塔架振动。
替代性地，传感器也可以直接放置在塔架上、例如邻近于机舱的顶部上。如果主要关心的是塔架或相关的塔架构件的振动，这种位置可能是特别有益的。
传感器5的校准可以通过在受控的条件下、例如在实验室中向传感器5施加相应的受迫振动进行。通过沿着所述摆向上和向下调节摆锤25的位置30，与代表振动阈值的受迫振动对应的振荡阈值可以由所述极限开关的极限45、50限定。为了确保传感器5以与校准一致的方式安装，摆15包括沿着摆的刻度，使得正确地定位质量体。
可以理解，传感器的尺寸、包括特定的质量体与包括振荡阈值和所涉及的构件在内的多种因素有关。

Claims (10)

1.一种能安装在风轮发电机上用于探测风轮发电机的过大振动的振动传感器，所述传感器包括：
具有预定质量的摆锤的摆，所述摆关联到探测开关，所述探测开关被设置成能探测超过预定的振荡阈值的摆的振荡；
所述摆锤能选择性地沿着所述摆调节，以改变所述传感器的振荡阈值；
其中，所述传感器被设置成能在接收到与风轮发电机的振动阈值对应的受迫振动时超过振荡阈值。
2.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述探测开关包括被设置成能向控制器传递信号的极限开关。
3.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述探测开关包括极限开关、光学开关和光学编码器中的任一个。
4.如前面权利要求中任一所述的振动传感器，其特征在于，传感器能安装到风轮发电机的机舱的底侧。
5.如权利要求1-3中任一所述的振动传感器，其特征在于，传感器能安装到支撑风轮发电机的机舱的塔架上。
6.如权利要求1-3中任一所述的振动传感器，其特征在于，传感器被设置成使摆的平衡位置向下指向。
7.如权利要求1-3中任一所述的振动传感器，其特征在于，传感器被设置成使摆的平衡位置向上指向。
8.一种用于探测风轮发电机的振动阈值已被超过的方法，所述方法包括以下步骤：
将振动传感器安装在风轮发电机上，所述传感器包括摆，所述摆具有能够沿着所述摆移动的摆锤；
所述传感器接收与风轮发电机的振动阈值对应的受迫振动；然后
使所述摆振荡而超过所述传感器的振荡阈值；
所述振荡触发安装到所述摆的探测开关。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
所述探测开关向控制器传递信号；以及
所述控制器控制风轮发电机，以降低所述振动。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制包括以下步骤：
关停风轮发电机；或
使风轮与风轮发电机的轴脱开；或
使风轮的叶片顺桨；或
向轴施加制动，以降低轴的速度。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9280891B2 (en) 2012-12-19 2016-03-08 Tyco Fire & Security Gmbh Automatic intrusion detector threshold controlling systems and methods
US10677170B2 (en) * 2016-08-05 2020-06-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Apparatus and method for detecting a threshold vibration condition in a gas turbine engine
DE102018132413A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Erfassen unterschiedlicher Schwingungen einer Windenergieanlage
CN113916359B (zh) * 2021-09-16 2023-08-08 许昌许继风电科技有限公司 振动开关调试方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1128865A (zh) * 1994-11-30 1996-08-14 三菱重工业株式会社 吊物振摆检测装置
CN2423579Y (zh) * 2000-05-22 2001-03-14 魏荣宗 震动感应装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3685604A (en) 1970-09-28 1972-08-22 Wm Ainsworth Inc Balanced mass-moment balance beam with electrically conductive pivots
US4050236A (en) * 1976-04-08 1977-09-27 Spartus Corporation Clock having ornamental pendulum with adjustable period
US4083651A (en) * 1976-08-17 1978-04-11 United Technologies Corporation Wind turbine with automatic pitch and yaw control
JPH0226398A (ja) 1988-07-12 1990-01-29 Sekisui Chem Co Ltd 溶着継手
JPH0226390A (ja) * 1988-07-15 1990-01-29 Mitsubishi Electric Corp 耐震支持装置
JPH07122351B2 (ja) * 1991-12-04 1995-12-25 三菱重工業株式会社 振り子式制振装置
JPH05223631A (ja) 1992-02-10 1993-08-31 Sanyo Electric Co Ltd 振動検知センサー
JPH06119855A (ja) 1992-09-30 1994-04-28 Ryoichi Higashinaka 振動感知スイッチならびに振動感知器
US20030014919A1 (en) * 1998-03-26 2003-01-23 William Diaz-Lopez Seismic sensor controlled door unlocking system
DE102006034251B8 (de) * 2006-07-21 2014-08-21 Senvion Se Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
US8028604B2 (en) 2007-01-26 2011-10-04 General Electric Company Methods and systems for turning rotary components within rotary machines
CA2705235A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-04 Vestas Wind Systems A/S Method for damping oscillations in a wind turbine
US7942629B2 (en) * 2008-04-22 2011-05-17 General Electric Company Systems and methods involving wind turbine towers for power applications
US7772713B2 (en) * 2009-09-30 2010-08-10 General Electric Company Method and system for controlling a wind turbine
US7942631B2 (en) * 2009-10-26 2011-05-17 General Electric Company Method and apparatus for powering a pitch control system
DE102010006544B4 (de) * 2010-02-01 2015-01-22 Wölfel Beratende Ingenieure GmbH & Co. KG Rotorblatt für eine Windenergieanlage und Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen eines Rotorblatts
CN102042166B (zh) * 2010-11-25 2012-12-26 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风电机组振动检测装置及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1128865A (zh) * 1994-11-30 1996-08-14 三菱重工业株式会社 吊物振摆检测装置
CN2423579Y (zh) * 2000-05-22 2001-03-14 魏荣宗 震动感应装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012089215A2 (en) 2012-07-05
US9816485B2 (en) 2017-11-14
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US20140042746A1 (en) 2014-02-13
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CN103270399A (zh) 2013-08-28
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EP2659242C0 (en) 2023-06-07

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