CN105424756B - 齿形带检测装置及方法、变桨装置 - Google Patents

齿形带检测装置及方法、变桨装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种齿形带检测装置及方法、变桨装置。齿形带内设置有至少一根金属丝,齿形带检测装置包括:供电检测电路,金属丝连接在供电检测电路中并构成检测回路,供电检测电路向金属丝供电并检测检测回路的通断,以判断金属丝的通断。该齿形带检测装置能够及时发现齿形带的断裂,防止事故发生。

Description

齿形带检测装置及方法、变桨装置
技术领域
本发明涉及风力发电机组安全检测设备领域,尤其涉及一种齿形带检测装置及方法、变桨装置。
背景技术
齿形带是一种工作面带有齿形结构的传动带,它利用带齿和轮齿啮合传递动力和运动。齿形带被作为风力发电机组变桨系统的传动装置,相比利用齿轮作为传动装置的变桨系统,采用齿形带的变桨系统的优点是传动平稳、噪声小、维护简单、方便和成本较低。但齿形带的承载能力有限,在承受较大风载时,容易发生断裂,若齿形带发生断裂,则叶片在惯性作用下,会绕变桨轴承自转,造成叶片扫塔等严重事故。
目前业界缺乏对风力发电机组的变桨系统内齿形带的通断状态进行长期、自动监测的手段。
发明内容
本发明的实施例提供一种齿形带检测装置及方法、变桨装置,以解决现有的风力发电机组中没有检测齿形带断裂的设备致使安全性低的问题。
为达到上述目的,本发明的实施例提供一种齿形带检测装置,齿形带内设置有至少一根金属丝,齿形带检测装置包括:供电检测电路,金属丝连接在供电检测电路中并构成检测回路,供电检测电路供电并检测检测回路的通断,以判断金属丝的通断。
进一步地,齿形带内设置有多根金属丝,齿形带检测装置还包括两个连接器,两个连接器一一对应地固定设置在齿形带的两端,并与齿形带的金属丝可导电地连接,将齿形带的金属丝连接成一个导体,供电检测电路通过两个连接器与导体的两端电连接。
进一步地,齿形带内设置有多根金属丝,齿形带检测装置还包括:连接器,连接器固定设置在齿形带的第一端,并与齿形带的各金属丝可导电地连接;切换开关,切换开关连接在齿形带的第二端,且可切换地与金属丝一一对应地连接,供电检测电路的一端与切换开关连接,供电检测电路的另一端与连接器连接,切换开关控制多根金属丝中的一根接入供电检测电路。
进一步地,连接器包括:基座,基座具有容纳齿形带的端部的容纳空间;多个导电探针,多个导电探针均固定设置在基座上,且伸入容纳空间内,各导电探针与齿形带的多根金属丝一一对应地设置并可导电地连接。
进一步地,基座包括上压板和间隔于上压板并固定连接在上压板上的下压板,上压板和/或下压板上设置有与齿形带配合的齿槽段。
进一步地,连接器的导电探针每两个为一组,每组导电探针通过导电连接块连接。
进一步地,供电检测电路包括:控制器,控制器控制向齿形带的金属丝供电,并判断齿形带的金属丝的通断;自检开关,自检开关与齿形带并联,并控制是否短路齿形带。
进一步地,供电检测电路还包括检测传感器,检测传感器串联在控制器与齿形带之间,并用于检测温度和/或湿度。
进一步地,供电检测电路还包括报警器,报警器与控制器连接,并受控制器的控制报警。
根据本发明的另一方面,提供一种齿形带检测方法,包括如下步骤:将齿形带的金属丝接入供电检测电路中,以构成检测回路;向齿形带的金属丝供电并判断检测回路的通断,以判断金属丝的通断。
进一步地,在将齿形带的金属丝接入供电检测电路中的步骤之前还包括步骤:闭合自检开关,将齿形带短路,供电检测电路的控制器供电自检,并根据自检结果控制是否报警。
根据本发明的另一方面,提供一种变桨装置,包括齿形带和与齿形带连接的齿形带检测装置,齿形带检测装置为上述的齿形带检测装置。
本发明的实施例的齿形带检测装置能够检测齿形带的金属丝的通断,进而能够检测齿形带是否有断裂,结构简单,检测可靠。
附图说明
图1为齿形带的结构示意图;
图2为齿形带的金属丝首尾相连的结构示意图;
图3为本发明的第一实施例的齿形带检测装置的结构示意图;
图4为本发明的第二实施例的齿形带检测装置的结构示意图;
图5为本发明的第一实施例的齿形带检测装置的连接器去除上压板的结构示意图;
图6为本发明的第一实施例的齿形带检测装置的连接器的侧视图。
附图标记说明:
10、供电检测电路;11、控制器;12、自检开关;13、检测传感器;20、连接器;21、基座;211、上压板;212、下压板;213、齿槽段;214、螺栓;22、导电探针;23、导电连接块;30、切换开关;90、齿形带;91、金属丝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例的齿形带检测装置及方法、风力发电机组进行详细描述。
实施例一
如图1所示,在风力发电机组的变桨装置中使用的齿形带90通常包括金属丝91和包裹在金属丝91外的橡胶。齿形带90中的金属丝91的作用是提高齿形带90的强度,防止齿形带90断裂,提高齿形带90的使用寿命。
本实施例中,利用金属丝91的导电特性检测金属丝91是否断裂,若金属丝91断裂则说明齿形带90已经至少部分断裂,需要更换维修,由此实现对齿形带90的检测。
在对齿形带90的金属丝91进行检测时,可以对每根金属丝91进行单独检测,也可以将所有金属丝91依次首尾连接成一个导体(如图2所示)进行检测。
当然,本发明的齿形带检测装置还可以应用于其他具有金属丝的传动带的检测。
如图3所示,根据本发明的实施例,齿形带检测装置包括供电检测电路10,检测时将金属丝91连接在供电检测电路10中并构成检测回路,由供电检测电路10供电并检测检测回路是否导通,以判断金属丝91的通断,根据金属丝91的通断情况即可判断齿形带90是否断裂。采用此齿形带检测装置能够实现对齿形带90实行在线监测(在线监测是指按照约定的监测周期,定期自动监测),在齿形带90损坏的初期即可检测到,有效地防止齿形带90完全断裂,进而避免风力发电机组故障,降低损失。
本发明的技术思想是:
将齿形带90内的金属丝91当作导线,将其连接供电检测电路10,通过供电检测电路10向金属丝91通电,并判断金属丝91(例如钢丝)的通断,进而判断齿形带90的断裂情况。如果金属丝91断裂,即齿形带90断裂,则供电检测电路10与金属丝91组成的检测回路不能导通;如果金属丝91未断裂,即齿形带90未断裂,则检测回路正常导通。
在本实施例中,将齿形带90内设置的多根金属丝91连接成一个导体,并进行测量。
具体地,齿形带检测装置还包括两个连接器20,两个连接器20一一对应地固定设置在齿形带90的两端,并与齿形带90的金属丝91可导电地连接,以将齿形带90的金属丝91首尾连接成一个导体。供电检测电路10通过连接器20与导体的两端电连接(在本实施例中,导体的两端均位于齿形带90的一侧,因此供电检测电路10通过一个连接器20与导体连接。若导体的两端位于齿形带90的两侧,则供电检测电路10通过两个连接器20与导体连接)。这样在检测时,供电检测电路10供电即可测试导体的通断,若金属丝91无断裂,则导体可以正常连通供电检测电路10;若金属丝91中的任意一个断裂,则会导致导体不能连通,供电检测电路10与导体构成的检测回路无法导通。
如图5和图6所示,连接器20包括基座21和多个导电探针22。
基座21用于安装导电探针22等其他部件,同时用于与齿形带90固定连接,以保证导电探针22可以可靠地与金属丝91连接,进而保证检测的可靠性。基座21具有容纳齿形带90的端部的容纳空间,齿形带90伸入该容纳空间内并固定在基座21内。
具体地,基座21包括上压板211和间隔于上压板211并固定连接在上压板211上的下压板212。上压板211和下压板212之间通过螺栓214紧固连接,并将齿形带90夹紧,在保证能够可靠固定齿形带90的情况下,避免破坏齿形带90。
当然,在其他实施例中,基座21可以为其他结构,只要能够可靠固定齿形带90即可。
优选地,上压板211和/或下压板212上设置有与齿形带90配合的齿槽段213。在齿形带90工作过程中,齿形带90需要承受预紧力和摩擦力等力,为防止这些拉力使齿形带90与基座21分离,因而在上压板211和/或下压板212上设置齿槽段213可以与齿形带90的齿咬合,提高连接可靠性。在本实施例中,下压板212上设置有该齿槽段213。
多个导电探针22固定设置在基座21的下压板212上,且伸入容纳空间内,以便导电探针22可以与齿形带90的金属丝91一一对应地连接。
为了能够将齿形带90的金属丝91首尾连接,连接器20的导电探针22每两个为一组,每组导电探针22通过导电连接块23连接。这样可以将齿形带90内的两根金属丝91连接起来,最终实现金属丝91首尾连接成为一个导体。
参见图3所示,供电检测电路10中包括控制器11、自检开关12和检测传感器13。
控制器11主要用于判断金属丝91是否断裂以及接收和处理其它部件传送的数据(例如:叶轮内的温度和湿度)。进行测试时,控制器11控制向齿形带90的金属丝91供电,并判断齿形带90的金属丝91的通断。优选地,控制器11可采用PLC(可编程控制器)。当然,在其他实施例中,控制器11可以是单片机或计算机或其它能够实现控制和判断功能的器件。
自检开关12的作用是在对齿形带90检测之前先对齿形带检测装置进行检测,在确保齿形带检测装置无故障的情况下对齿形带90进行检测,以保证检测可靠。自检开关12与齿形带90并联,并控制是否短路齿形带90。自检时,将自检开关12闭合,齿形带90被短路,齿形带检测装置自检,若自检无故障则将自检开关12断开,将齿形带90接入,对其进行检测。若自检有故障则报警,以便工作人员可以及时进行维修。
优选地,检测传感器13串联在控制器11与齿形带90之间,并用于检测齿形带90所在环境的温度和/或湿度。以增强齿形带检测装置的功能。该检测传感器13可以为能够同时检测温度和湿度的传感器,也可以是由温度传感器和湿度传感器组成的传感器,也可以仅能检测温度或湿度。
供电检测电路10还包括报警器(图中未绘出),报警器与控制器11连接,并受控制器11的控制报警。当齿形带检测装置自检出故障或检测到金属丝91断裂时,控制器11控制报警器报警,以便及时通知工作人员维修,以保证运行安全。报警器可以是扬声器、警示灯等,也可以是与控制器11连接的显示屏,控制器11控制显示屏显示报警信息及检测到的温度和/或湿度等,以便工作人员查看。该报警器可以是风力发电机组的报警器,而不用单独设置报警器。
根据本发明的另一方面,提供一种齿形带检测方法,该方法通过上述的齿形带检测装置对齿形带进行检测,该方法包括如下步骤:
将齿形带90的金属丝91接入供电检测电路10中并构成检测回路;
向齿形带90的金属丝91供电并判断检测回路的通断,以判断金属丝91的通断。通过供电检测电路10与金属丝91组成的检测回路的通断即可判断金属丝91的通断,进而能够判断齿形带90是否存在开裂或断裂的情况,此种检测方法简单快捷且可靠性高。
优选地,为保证检测可靠性,在将齿形带90的金属丝91接入供电检测电路10中的步骤之前还包括步骤:
闭合自检开关12,将齿形带90短路,控制器11供电自检;
根据自检结果控制报警或进行下一步。在进行金属丝91检测之前,进行自检可以保证检测可靠性。
根据本发明的另一方面,提供一种变桨装置,该风力发电机组包括齿形带90和与齿形带90连接的齿形带检测装置,该齿形带检测装置为上述的齿形带检测装置。
采用齿形带检测装置对齿形带90进行检测的工作过程如下:
将连接器20固定连接在齿形带90上,以将齿形带90内的所有金属丝91连接成为一根完整的导体。将供电检测电路10与连接器20连接,使其与金属丝91连接,使金属丝91作为导线成为供电检测电路的一部分与控制器11和检测温度和/或湿度的检测传感器13连接。
控制器11每10s(秒)检测一次齿形带90的通断。对金属丝91检测之前,闭合自检开关12,将金属丝91短路,控制器11控制齿形带检测装置自检线路是否正常,如果线路正常,则进行齿形带检测,如果线路异常,停止齿形带检测,并报警。
控制器11自检正常后,自检开关12关闭,将金属丝91接入,控制器11的输出供电信号,判断线路是否导通,若导通,则金属丝91的连通,即齿形带无断裂情况,将检测到的叶轮部分温度和/或湿度传送至风力发电机组的主控系统。如果不导通,则金属丝断裂,即齿形带断裂,控制器11控制故障信号灯亮,并将故障信号传入风力发电机组的主控系统,控制风力发电机组停机保护。
采用该齿形带检测装置和方法对风力发电机组的旋转部件的传动系统进行监测,可以在齿形带90完全断裂前发出警报,防止由于齿形带90断裂造成的二次故障,如叶片断裂,叶片扫塔等。
自检开关12主要用于将金属丝91从供电检测电路10中切出,使供电检测电路10进行自检,保证其正常,消除由于供电检测电路10故障引入的误判断。
实施例二
如图4所示,在本实施例中,除齿形带90的第一端固定设置有连接器20,齿形带90的第二端连接切换开关30之外,其他均与实施例一相同,故再次不再赘述。
在本实施例中,连接器20的导电探针22与齿形带90的金属丝91一一对应地连接,并连接成一个结点,切换开关30可切换地与金属丝91一一对应地连接,以控制所有金属丝91中的一根接入供电检测电路10中,实现对金属丝91的单独测试。需说明的是,此处的切换开关30可切换地与金属丝91连接的意思是,切换开关30能够根据需要与所有金属丝91中的一根连接,以将金属丝91接入供电检测电路10中。
将供电检测电路10的一端与切换开关30连接,供电检测电路10的另一端与连接器20连接。利用切换开关30控制接入供电检测电路10的金属丝91,以对金属丝91进行单根检测,这样检测有利于确定断裂的金属丝91的位置。
检测时,控制器11控制切换开关30,依次将齿形带90内的每根金属丝91作为导线分别接入供电检测电路10,如果接入某根金属丝91时,控制器11的故障灯亮,则此金属丝91断裂,控制器11将故障的信号传给主控系统,控制风力发电机组停机。
本发明的齿形带检测装置具有如下效果:
该齿形带检测装置不直接测量齿形带,而是将其转换为电路一部分,将多段金属丝连成一整根,作为导线进行通断检测,简单,方便且降低检测难度;
齿形带检测装置为分体式的结构,供电检测电路仅与齿形带的一端连接即可实现检测,因而方便在旋转部件安装;
其可以附加测试叶轮的温度和湿度;
其能够自检,检测更可靠。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明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发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种风力发电机组的变桨系统的齿形带检测装置,其特征在于,所述齿形带(90)内设置有多根金属丝(91),所述齿形带检测装置包括:
供电检测电路(10),所述金属丝(91)连接在所述供电检测电路(10)中并构成检测回路,所述供电检测电路(10)供电并检测所述检测回路的通断,以判断所述金属丝(91)的通断;所述供电检测电路(10)包括自检开关(12),所述自检开关(12)与所述齿形带(90)并联,并控制是否短路所述齿形带(90);
切换开关(30),所述切换开关(30)连接在所述齿形带(90)的第二端,且可切换地与所述金属丝(91)一一对应地连接,所述的供电检测电路(10)的一端与所述切换开关(30)连接,所述切换开关(30)控制所述多根金属丝(91)中的一根接入所述供电检测电路;
连接器(20),所述连接器(20)固定设置在所述齿形带(90)的第一端,并与所述齿形带(90)的各金属丝(91)可导电地连接,所述供电检测电路(10)的另一端与所述连接器(20)连接。
2.根据权利要求1所述的齿形带检测装置,其特征在于,所述连接器(20)包括:
基座(21),所述基座(21)具有容纳所述齿形带(90)的端部的容纳空间;
多个导电探针(22),所述多个导电探针(22)均固定设置在所述基座(21)上,且伸入所述容纳空间内,各所述导电探针(22)与所述齿形带(90)的多根金属丝(91)一一对应地设置并可导电地连接。
3.根据权利要求2所述的齿形带检测装置,其特征在于,所述基座(21)包括上压板(211)和间隔于所述上压板(211)并固定连接在所述上压板(211)上的下压板(212),所述上压板(211)和/或所述下压板(212)上设置有与所述齿形带(90)配合的齿槽段(213)。
4.根据权利要求2所述的齿形带检测装置,其特征在于,所述连接器(20)的导电探针(22)每两个为一组,每组导电探针(22)通过导电连接块(23)连接。
5.根据权利要求1所述的齿形带检测装置,其特征在于,所述供电检测电路(10)包括:
控制器(11),所述控制器(11)控制向所述齿形带(90)的金属丝(91)供电,并判断所述齿形带(90)的金属丝(91)的通断。
6.根据权利要求5所述的齿形带检测装置,其特征在于,所述供电检测电路(10)还包括检测传感器(13),所述检测传感器(13)串联在所述控制器(11)与所述齿形带(90)之间,并用于检测温度和/或湿度。
7.根据权利要求5所述的齿形带检测装置,其特征在于,所述供电检测电路(10)还包括报警器,所述报警器与所述控制器(11)连接,并受所述控制器(11)的控制报警。
8.一种风力发电机组的变桨系统的齿形带检测方法,其特征在于,用于如权利要求1-7中任一项所述的齿形带检测装置,所述齿形带检测方法包括如下步骤:
将齿形带(90)的金属丝(91)接入供电检测电路(10)中,以构成检测回路;
向所述齿形带(90)的金属丝(91)供电并判断所述检测回路的通断,以判断所述金属丝(91)的通断;在将齿形带(90)的金属丝(91)接入供电检测电路(10)的步骤之前还包括步骤:闭合自检开关(12),将所述齿形带(90)短路,所述供电检测电路(10)的控制器(11)供电自检,并根据自检结果控制是否报警。
9.一种风力发电机组的变桨系统,其特征在于,包括齿形带和与所述齿形带连接的齿形带检测装置,所述齿形带检测装置为权利要求1至7中任一项所述的齿形带检测装置。
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