一种风力发电机诊断装置及风力发电机
技术领域
本发明涉及工业设备诊断领域,具体涉及一种风力发电机诊断装置与一种诊断方法。
背景技术
风力发电机是一种常用的发电设备,将风能转换为机械功,机械功带动转子旋转,最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
风力发电机的工作原理比较简单,风轮在风力的作用下旋转,它把风的动能转变为风轮轴的机械能,发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说,风能也是太阳能,所以也可以说风力发电机,是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能利用发电机。
由于风力发电机布置一般较为偏远,排布范围一般较为广泛,并且其风轮、发电机等关键部件位于高处,依靠人力巡逻监测显然费时费力。因此,对于风力发电机的工作监测与诊断需要使用到专用的诊断装置,对风力发电机的机组进行监测与在线诊断。
市场上虽然已经出现了一些针对风力发电机的诊断装置,但是现有的诊断装置并不能有效地对风力发电机的转速与主轴的传动状态进行诊断。
另外,现有的风力发电机的诊断方法通过检测运行状态的相关参数,例如主轴转速、发电机的输出电压大小、发电机的内部温度等,来判断风力发电机是否故障,以及通过这些参数在线诊断发电机的故障原因。但是由于风力发电机群组中,由于不同的风力发电机的风向、分布位置与地貌环境的差异,使得状态参数大小差异较大,管理者难以从单一风力发电机的瞬时数据中发现风力发电机的参数异常,难以及时得出诊断信息。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提出了一种风力发电机诊断装置与一种诊断方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种风力发电机诊断装置,包括:
支撑座,固定安装在所述风力发电机的机座内;所述支撑座上开设有通孔,所述风力发电机的主轴穿过所述通孔,并与所述通孔转动连接;
多个第一振动传感器,围绕所述通孔中心轴呈阵列排布,所述第一振动传感器的探头抵靠在所述主轴的外周面上;
第二振动传感器,固定安装于所述风力发电机的机壳上,用于测定所述风力发电机的机头振动;
转速检测机构,用于检测所述主轴的转动速度;
处理器,与所述第一振动传感器、第二振动传感器以及转速检测机构电性连接,所述处理器分别计算相邻的风力发电机的第一振动传感器、第二振动传感器与转速检测机构检测值的平均值。
进一步地,所述支撑座包括外壳体、多个滑块与调节气囊,所述安装孔开设在所述外壳体上,所述外壳体内形成两个内腔,所述内腔与所述安装孔连通,所述多个滑块与所述内腔滑动连接;所述调节气囊设置于所述内腔内壁与所述滑块之间,所述调节气囊上设有单向充气口,所述第一振动传感器与温度传感器安装于所述滑块靠近所述主轴的端面上。
进一步地,所述转速检测机构包括转盘、多片磁片与霍尔传感器,所述转盘固定套装在所述主轴外周面上,所述多片磁片围绕所述转盘中心呈阵列排布,所述霍尔传感器固定安装在所述支撑座上;其中,所述磁片随所述转盘转动,且移动路径经过所述霍尔传感器的检测范围。
进一步地,所述支撑座上设有多个安装板,所述安装板上设有多个插槽,所述插槽上可拆卸地安装有支架,所述支架沿着所述主轴的轴向延伸,所述所述支架与所述插槽接合的部位的两侧设有安装孔,相邻的所述插槽之间设有两列螺纹孔,两侧的安装孔分别与两列螺纹孔对齐,所述螺纹孔螺纹连接有螺栓,将所述支架固定在所述安装板上,所述第一振动传感器、第二振动传感器均固定安装在所述支架上。
进一步地,所述风力发电机的机壳上开设有通风口,所述通风口内设有多片散热鳍片,所述散热鳍片贴附在所述风力发电机的机壳上,且所述散热鳍片上设有多个温度传感器。
一种风力发电机诊断方法,包括以下步骤,在多个风力发电机上布置传感器组与信号发射器,传感器组将检测值通过所述信号发射器发送至处理器;所述处理器计算各个风力发电机的检测值与该诊断设备相邻诊断设备的检测值的平均值的差值,作为传感器组对应测量项目的环境差值;当该风力发电机的环境差值与该风力发电机的检测值之比的绝对值超过0.5时,将该风力发电机标记为异常状态。
进一步地,针对风力发电机进行检测时,所述传感器组包括转速传感器、角加速度传感器、振动传感器、温度传感器或电流传感器中的一种或多种,其中所述角加速度传感器与转速传感器分别用于检测主轴的角加速度与转速,所述振动传感器用于检测主轴的径向振动,所述电流传感器用于检测所述风力发电机的发电电流大小。
进一步地,所若述风力发电机的转速传感器的环境差值与其转速传感器的检测值之比为正值,且其绝对值超过0.5时,同时所述风力发电机的电流传感器的环境差值与其电流传感器的检测值之比为负值,且其绝对值超过0.5时,判断所述风力发电机的发电模块故障;若所述风力发电机的转速传感器的环境差值与其转速传感器的检测值之比为负值,判断所述风力发电机的机头、尾翼或叶片故障。
本发明的有益效果:
在风力发电机运行时,支撑座支撑风力发电机的主轴,在风力发电机随主轴转动时,第一振动传感器测量主轴转动时的径向偏差与抖动,第二振动传感器检测风力发电机的机头振动,转速测量机构检测主轴的转速,并且还可以加装电流计与电压计测量风力发电机输出电流与电压大小。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本申请的立体结构示意图;
图2为本申请的支撑座的剖视图;
图3为本申请的安装板与支撑架的装配示意图;
图4为本申请的风力发电机之间的连接示意图;
图5为本申请的电性连接关系示意图。
图中各标号对应的部件如下:
1、支撑座;2、螺杆;3、通风口;4、安装板;5、支架;6、单向充气口; 7、磁片;8、霍尔传感器;9、转盘;10、调节气囊;11、滑块;12、第一振动传感器;13、第二振动传感器;14、转速传感器;15、角加速度传感器;16、温度传感器;17、电流计;18、处理器;19、云服务器;20、风力发电机。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-5所示,一种风力发电机诊断装置,包括:支撑座,固定安装在所述风力发电机的机座内;所述支撑座上开设有通孔,所述风力发电机的主轴穿过所述通孔,并与所述通孔转动连接;多个第一振动传感器,围绕所述通孔中心轴呈阵列排布,所述第一振动传感器的探头抵靠在所述主轴的外周面上;第二振动传感器,固定安装于所述风力发电机的机壳上,用于测定所述风力发电机的机头振动;转速检测机构,用于检测所述主轴的转动速度;处理器,与所述第一振动传感器、第二振动传感器以及转速检测机构电性连接,所述处理器分别计算相邻的风力发电机的第一振动传感器、第二振动传感器与转速检测机构检测值的平均值。
需要说明的是,风力发电机诊断装置应用于布置多个风力发电机的风力发电厂中,并且相邻的风力发电机的间距不宜过大,以300-1000米为宜,间距过大时,使用本装置进行相邻风力发电机进行对比时,区域性差异过大,两个风力发电机的环境差异不同,可能导致诊断结果不可靠。
下面详细说明本发明的风力发电机诊断装置工作原理,在风力发电机运行时,支撑座支撑风力发电机的主轴,在风力发电机随主轴转动时,第一振动传感器测量主轴转动时的径向偏差与抖动,第二振动传感器检测风力发电机的机头振动,转速测量机构检测主轴的转速,并且还可以加装电流计与电压计测量风力发电机输出电流与电压大小。
处理器采集所述第一振动传感器、第二振动传感器以及转速检测机构的测量值后,分别测量相邻的风力发电机的第一振动传感器、第二振动传感器以及转速检测机构测量值的平均值。这样,就可以判断在被诊断的风力发电机所在的区域内的风力发电机整体状态参数,将被诊断的风力发电机与该平均值比较,就可以得到该风力发电机与相邻风力发电机的运行参数差异,根据同区域的差异对比,就能够判断该风力发电机的运行状态是否异常,从而得到初步诊断结果。
具体地,所述支撑座包括外壳体、多个滑块与调节气囊,所述安装孔开设在所述外壳体上,所述外壳体内形成两个内腔,所述内腔与所述安装孔连通,所述多个滑块与所述内腔滑动连接;所述调节气囊设置于所述内腔内壁与所述滑块之间,所述调节气囊上设有单向充气口,所述第一振动传感器与温度传感器安装于所述滑块靠近所述主轴的端面上。
操作者可以向气囊充放气,挤压滑块,调节滑块对风力发电机主轴的压紧力,从而有效地防止在长期震动导致的第一振动传感器与主轴的外周面松脱,导致的第一振动传感器测量失准。
具体地,所述转速检测机构包括转盘、多片磁片与霍尔传感器,所述转盘固定套装在所述主轴外周面上,所述多片磁片围绕所述转盘中心呈阵列排布,所述霍尔传感器固定安装在所述支撑座上;其中,所述磁片随所述转盘转动,且移动路径经过所述霍尔传感器的检测范围。
进一步地,所述支撑座上设有多个安装板,所述安装板上设有多个插槽,所述插槽上可拆卸地安装有支架,所述支架沿着所述主轴的轴向延伸,所述所述支架与所述插槽接合的部位的两侧设有安装孔,相邻的所述插槽之间设有两列螺纹孔,两侧的安装孔分别与两列螺纹孔对齐,所述螺纹孔螺纹连接有螺栓,将所述支架固定在所述安装板上,所述第一振动传感器、第二振动传感器均固定安装在所述支架上。
所述风力发电机的机壳上开设有通风口,所述通风口内设有多片散热鳍片,所述散热鳍片贴附在所述风力发电机的机壳上,且所述散热鳍片上设有多个温度传感器。
本发明还提出一种风力发电机诊断方法,包括以下步骤:在多个风力发电机上布置传感器组与信号发射器,传感器组将检测值通过所述信号发射器发送至处理器;所述处理器计算各个风力发电机的检测值与该诊断设备相邻诊断设备的检测值的平均值的差值,作为传感器组对应测量项目的环境差值;当该风力发电机的环境差值与该风力发电机的检测值之比的绝对值超过0.5时,将该风力发电机标记为异常状态。
针对风力发电机进行检测时,所述传感器组包括转速传感器、角加速度传感器、振动传感器、温度传感器或电流传感器中的一种或多种,其中所述角加速度传感器与转速传感器分别用于检测主轴的角加速度与转速,所述振动传感器用于检测主轴的径向振动,所述电流传感器用于检测所述风力发电机的发电电流大小。
更具体地说,所若述风力发电机的转速传感器的环境差值与其转速传感器的检测值之比为正值,且其绝对值超过0.5时,同时所述风力发电机的电流传感器的环境差值与其电流传感器的检测值之比为负值,且其绝对值超过0.5时,判断所述风力发电机的发电模块故障;若所述风力发电机的转速传感器的环境差值与其转速传感器的检测值之比为负值,判断所述风力发电机的机头、尾翼或叶片故障。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。