CN108508228A - 低速轴转速测量系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种低速轴转速测量系统及方法，其中，该系统包括：与低速轴固接的第一转盘，第一转盘在低速轴的带动下与低速轴同步旋转，系统还包括：第二转盘、感测装置、驱动装置以及控制器；感测装置包括相互配合作用的配合部及感应部；配合部安装于第一转盘与第二转盘二者中的其中一个，感应部安装于二者中的另一个；第二转盘上设置有通孔，低速轴穿过通孔与第二转盘配合安装；驱动装置分别与第二转盘和控制器电连接；控制器控制驱动装置驱动第二转盘沿第一转盘转动方向的相反方向转动，并根据感应部在预设时间范围内的感测信号进行转速测量。本发明实施例提供的低速轴转速测量系统及方法，能够提高低速轴转速的测量精度。

Description

低速轴转速测量系统及方法
技术领域
本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种低速轴转速测量系统及方法。
背景技术
在风力发驱动装置(以下简称风机)的运行控制过程中，转速是实现运行控制的重要依据。根据实时的转速信息，风机能够执行风能的最大功率追踪，实现最大限度地风能转化。
在风力发电技术领域中，风机的转速与风机低速轴的转速是等价的，一般通过测量低速轴的转速来间接获得风机的转速。目前，低速轴的转速测量方法主要包括脉冲计数法，即通过传感开关、霍尔开关等检测设备，检测单位时间内传感开关被触发的次数，再根据传感开关被触发的次数进行转速计算；然而风机在低转速时，低速轴的转速较慢，单位时间内传感开关被触发的次数较少，根据触发次数与测量精度成正比的原则，此时的测量精度较低。
发明内容
本发明实施例提供一种低速轴转速测量系统及方法，用以提高低速轴转速的测量精度。
本发明实施例第一方面提供一种低速轴转速测量系统，该系统包括：与低速轴固接的第一转盘，所述第一转盘在所述低速轴的带动下与所述低速轴同步旋转；
特别的，所述系统还包括：
第二转盘、感测装置、驱动装置以及控制器；所述感测装置包括相互配合作用的配合部及感应部；所述配合部安装于所述第一转盘与所述第二转盘二者中的其中一个，所述感应部安装于二者中的另一个；
所述第二转盘上设置有通孔，所述低速轴穿过所述通孔与所述第二转盘配合安装；所述驱动装置分别与所述第二转盘和所述控制器电连接；所述控制器控制所述驱动装置驱动所述第二转盘沿所述第一转盘转动方向的相反方向转动，并根据所述感应部在预设时间范围内的感测信号进行转速测量。
本发明实施例第二方面提供一种低速轴转速测量方法，该方法适用于一种低速轴转速测量系统，该系统包括与低速轴固接的第一转盘，所述第一转盘在所述低速轴的带动下与所述低速轴同步旋转，特别地，该系统还包括第二转盘、感测装置、驱动装置以及控制器；所述感测装置包括相互配合作用的配合部及感应部；所述配合部安装于所述第一转盘与所述第二转盘二者中的其中一个，所述感应部安装于二者中的另一个；
其中，所述第二转盘上设置有通孔，所述低速轴穿过所述通孔与所述第二转盘配合安装；所述驱动装置分别与所述第二转盘和所述控制器电连接，所述方法包括：
所述控制器控制所述驱动装置驱动所述第二转盘沿所述第一转盘转动方向的相反方向转动，并获取所述感应部在预设时间范围内的感测信号；
根据所述感测信号确定所述低速轴的转速。
本发明实施例，通过将第一转盘与低速轴固接，使得第一转盘与低速轴具有相同的旋转方向和转速，并通过增设第二转盘，使得第二转盘的旋转方向与第一转盘相反，使得第一转盘相对于第二转盘的相对转速增加，进一步的，再通过将感测装置的配合部和感应部分别安装在第一转盘和第二转盘上，此时感应部在预设时间范围内的触发次数有所增加，从而根据该触发次数可以得到较准确的转速，从而达到提高低速轴转速测量精度的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的低速轴转速测量系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的第二转盘103的剖面图；
图3为本发明一实施例提供的第二转盘103与低速轴101之间的安装方式示意图；
图4为本发明又一实施例提供的第二转盘103与低速轴101之间的安装方式示意图；
图5为本发明一实施例提供的低速轴转速测量方法的流程图；
图6为本发明一实施例提供的步骤102的执行方法流程图。
附图标记：
101-低速轴 102-第一转盘
103-第二转盘 104-配合部
105-感应部 106-驱动装置
107-控制器 108-电刷
1031-T型轨道 1032-滚珠
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或结构的装置不必限于清楚地列出的那些结构或步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或装置固有的其它步骤或结构。
现有技术中，低速轴的转速测量方法主要包括脉冲计数法，即通过传感开关、霍尔开关等检测设备，检测单位时间内传感开关被触发的次数，再根据传感开关被触发的次数进行转速计算。然而由于在低转速时低速轴的转速较慢，且传感开关的位置固定不变，因此，单位时间内传感开关被触发的次数就较少，从而导致了测量精度低的问题。
针对上述问题，本发明实施例提供了一种低速轴转速测量系统，该系统在现有技术的基础上增设一第二转盘，并将感测装置的配合部和感应部分别固定在第二转盘以及与低速轴固接的第一转盘上，从而通过两个转盘之间的相对转动来增加感应部的触发次数，从而达到提高测量精度的目的。
举例来说，假设安装在第一转盘上的配合部为检测孔，其个数为b，安装在第二转盘上的感应部为接近开关，其个数为a，则由此可获得单位时间t内，低速轴相对于第二转盘转过的圈数C0为：
C0＝a/b (1)
根据式(1)可得出，1s(1000ms)内低速轴相对第二转盘的转速C1(C1并非实际的转速，而是相对第二转盘的转速，实际转速还应该减去第二转盘的转速)为：
C1＝1000*a/b/t (2)
且从式(2)可以看出，低速轴的转速值与单位时间t内接近开关的信号变化次数成正比；
接下来再以角速度计算，设低速轴的角速度为w1，如果第二转盘不转动，则单位时间t内，接近开关的信号变化次数d0为：
d0＝b*w1*t/360 (3)
而如果第二转盘转动，且角速度为w2，且其转动方向与低速轴的转动方向相反，根据相对运动的计算公式，可得此时单位时间t内，接近开关的信号变化次数d1为：
d1＝b*(w1+w2)*t/360 (4)
式(4)可分解为：
d1＝b*w1*t/360+b*w2*t/360 (5)
由式(5)、式(3)可以看出，如果第二转盘以角速度w2反向转动，则单位时间t内，接近开关检测到的信号变化次数会增加“b*w2*t/360”次，信号变化次数增加，测量精度就会提高；而此时根据式(2)计算出的转速，是二者的相对转速，再用相对转速值减去第二转盘的转速，就能得到低速轴的转速值；由于相对转速的测量精度提高，而第二转盘的转速为固定值，所以低速轴的转速测量精度也会随着提高。
具体的，图1为本发明一实施例提供的低速轴转速测量系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：
与低速轴101固接的第一转盘102，第一转盘102在低速轴101的带动下与低速轴101同步旋转，特别的，本实施例中，该系统还包括第二转盘103、感应部105、配合部104、驱动装置106以及控制器107。
其中，图2为本发明一实施例提供的第二转盘103的剖面图，图2中的第二转盘103通过支撑架(在图中未示出)进行支撑固定，如图2所示，为了实现第二转盘103与支撑架之间的安装，本实施例中第二转盘103的外沿上设置有T型轨道1031，支撑架通过滚珠等支撑机构与T型轨道1031的内侧滑动连接。
第二转盘103上设置有通孔，低速轴101穿过该通孔与第二转盘103配合安装，使得第二转盘103靠近第一转盘102。
可选地，为了减少低速轴101与第二转盘103之间的摩擦，本实施例中低速轴101与第二转盘103之间的安装方式包括如下两种：
图3为本发明一实施例提供的第二转盘103与低速轴101之间的安装方式示意图，如图3所示，在该安装方式中，将第二转盘103的通孔的直径设置为大于低速轴101的直径，而使得在安装时，低速轴的外表面与第二转盘的内沿之间存在空隙，从而通过相离的设置将低速轴101与第二转盘之间的摩擦力降到最低。
图4为本发明又一实施例提供的第二转盘103与低速轴101之间的安装方式示意图，如图4所示，在该在安装方式中，第二转盘103的内沿上设置有滚珠1032，低速轴101的外表面通过滚珠1032与第二转盘103进行滑动连接，从而通过滚珠的滑动连接类降低第二转盘103与低速轴101之间的摩擦力。
本实施例中，感应部105和配合部104为两个互相匹配的，可以互相感测的传感开关，比如，感应部105可以是检测孔或接近开关，则配合部104相对应的可以是接近开关或检测孔。配合部104和感应部105配合安装在第一转盘102和第二转盘103上，使得二者之间可以互相检测和触发。比如，感应部105距离低速轴101的转轴的距离等于配合部104距离低速轴101的转轴的距离。
驱动装置106分别与第二转盘103和控制器107电连接；控制器107控制驱动装置106(比如电机等)驱动第二转盘103沿第一转盘102转动方向的相反方向转动，此时，感应部105与配合部104也以相同的速度相对转动。并根据感应部105在预设时间范围内的感测信号进行转速测量。其测量方法与上述原理相同，在这里不再赘述。
可选地，本实施例提供的系统还可以包括电刷108，第二转盘103与电刷108滑动连接，感应部105与电刷108电连接，通过电刷108对感应部105的感测信号进行采集，并将采集获得的感测信号发送给控制器107。当然此处仅为示例说明，在实际应用中，还可以通过其他具有信号检测功能的传感器或直接通过控制器107对感应部105的感测信号进行采集。
实际应用中，首先通过控制器107向驱动装置106发送控制信号，驱动装置106根据控制器107的控制信号驱动第二转盘103以特定的速度匀速转动，此时第一转盘102上的配合部104与第二转盘103上的感应部105相向旋转，感应部105或配合部104的触发次数相对于第二转盘103不转动时要有所增加，根据该触发次数获得的低速轴的相对转速相对准确，进而根据该相对转速获得的实际转速也要相对准确，从而提高了低速轴转速的精确度。
本实施例，通过将第一转盘与低速轴固接，使得第一转盘与低速轴具有相同的旋转方向和转速，并通过增设第二转盘，使得第二转盘的旋转方向与第一转盘相反，使得第一转盘相对于第二转盘的相对转速增加，进一步的，再通过将感测装置的配合部和感应部分别安装在第一转盘和第二转盘上，此时感应部在预设时间范围内的触发次数有所增加，从而根据该触发次数可以得到较准确的转速，从而达到提高低速轴转速测量精度的目的。
图5为本发明一实施例提供的低速轴转速测量方法的流程图，该方法适用于上述实施例所示的系统，如图5所示，该方法包括：
步骤101、控制器控制驱动装置驱动第二转盘沿第一转盘转动方向的相反方向转动，并获取感应部在预设时间范围内的感测信号。
步骤102、根据所述感测信号确定所述低速轴的转速。
图6为本发明一实施例提供的步骤102的执行方法流程图，如图6所示，步骤102包括如下子步骤：
步骤1021、根据所述感测信号确定所述感应部的触发次数。
步骤1022、根据所述触发次数确定所述低速轴的实际转速。
可选的，步骤1022包括如下子步骤：
S1、根据所述触发次数，确定所述低速轴相对于所述第二转盘的相对转速。
S2、根据所述相对转速和所述第二转盘的转速，确定所述低速轴的实际转速。
上述图5-图6所示的方法适用于如图1-图4所示的系统，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可以为磁盘、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。
本发明实施例中的各个功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低速轴转速测量系统，包括：与低速轴固接的第一转盘，所述第一转盘在所述低速轴的带动下与所述低速轴同步旋转，其特征在于，所述系统还包括：第二转盘、感测装置、驱动装置以及控制器；所述感测装置包括相互配合作用的配合部及感应部；所述配合部安装于所述第一转盘与所述第二转盘二者中的其中一个，所述感应部安装于二者中的另一个；
所述第二转盘上设置有通孔，所述低速轴穿过所述通孔与所述第二转盘配合安装；所述驱动装置分别与所述第二转盘和所述控制器电连接；所述控制器控制所述驱动装置驱动所述第二转盘沿所述第一转盘转动方向的相反方向转动，并根据所述感应部在预设时间范围内的感测信号进行转速测量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低速轴的外表面与所述第二转盘的内沿之间有空隙。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二转盘的内沿上设置有滚珠，所述低速轴的外表面与所述滚珠接触。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括支撑架，所述支撑架与所述第二转盘滑动连接，用于支撑所述第二转盘。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二转盘的外沿上设置有T型轨道，所述支撑架与所述T型轨道的内侧滑动连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二转盘上滑动设置有电刷，通过所述电刷对所述感应部的感测信号进行感测，并将所述感测信号发送给所述控制器。
7.根据权利要求1-6中任选一项所述的系统，其特征在于，所述配合部为检测孔，所述感应部为接近开关。
8.一种低速轴转速测量方法，该方法适用于一种低速轴转速测量系统，该系统包括与低速轴固接的第一转盘，所述第一转盘在所述低速轴的带动下与所述低速轴同步旋转，其特征在于，所述系统还包括：
第二转盘、感测装置、驱动装置以及控制器；所述感测装置包括相互配合作用的配合部及感应部；所述配合部安装于所述第一转盘与所述第二转盘二者中的其中一个，所述感应部安装于二者中的另一个；
其中，所述第二转盘上设置有通孔，所述低速轴穿过所述通孔与所述第二转盘配合安装；所述驱动装置分别与所述第二转盘和所述控制器电连接，所述方法包括：
所述控制器控制所述驱动装置驱动所述第二转盘沿所述第一转盘转动方向的相反方向转动，并获取所述感应部在预设时间范围内的感测信号；
根据所述感测信号确定所述低速轴的转速。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述感测信号确定所述低速轴的转速，包括：
根据所述感测信号确定所述感应部的触发次数；
根据所述触发次数确定所述低速轴的实际转速。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述触发次数确定所述低速轴的实际转速，包括：
根据所述触发次数，确定所述低速轴相对于所述第二转盘的相对转速；
根据所述相对转速和所述第二转盘的转速，确定所述低速轴的实际转速。
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