CN204177367U - 风力发电机组、其轴承位移监测结构及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风力发电机组、其轴承位移监测结构及系统。本实用新型提供的风力发电机组的轴承位移监测结构，其包括带有探杆的直线位移传感器，所述直线位移传感器相对于定轴固定，在所述定轴上通过固定端轴承和浮动端轴承连接有动轴，所述直线位移传感器的探杆与所述定轴的轴线平行，所述探杆与所述浮动端轴承相抵。本实用新型提供的风力发电机组的轴承位移监测结构采用直线位移传感器以测量位移的方式监测浮动端轴承的状态，通过监测其的位移值可以方便地在失效之前进行提前预判，以实现风力发电机组告警或故障保护，该方案对技术人员的技术要求较低，与温度监测方案相比具有更广的适用性。

Description

风力发电机组、其轴承位移监测结构及系统

技术领域

本实用新型涉及轴承监测结构及监测系统，尤其涉及风力发电机组、其轴承位移监测结构及系统。

背景技术

风力发电机组的主传动链普遍采用双轴承传动系，其中一个轴承是固定端，另一个轴承是浮动端，浮动端轴承通常采用圆柱滚子轴承。固定端轴承和浮动端轴承一般安装于定轴和动轴之间，有些风力发电机组的定轴位于动轴之内，有些风力发电机组的定轴位于动轴之外。在实际运行中，需要对浮动端轴承的状态进行监测，以保障风力发电机组的安全。目前国内外多采用振动监测或温度监测的技术方案进行轴承状态的在线监测。轴承振动监测方案通过监测轴承运行时的动态特性(例如振动加速度或速度)，分析振动数据来监测轴承的运行状态。轴承温度监测方案通过监测轴承的温度，分析温度数据来监测轴承的运行状态。

在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

振动在线监测方案适合于监测轴承滚道磨损及保持架磨损的情形，轴承振动的数据量很大，专业性强，需要专业工程师才可以分析数据发现故障及其原因，成本较高，且很难对早期故障进行预判。

温度在线监测方案适合于高速(或高线速度)运转轴承的监测，不适合于低速运转的轴承，特别是对于直驱风力发电机组中的轴承，当温度出现异常时轴承已经处于失效状态。

上述两种轴承监测方案均不能够在早期对轴承故障进行预判，而发明人经分析发现，风力发电机组的浮动端轴承发生故障的主要原因在于其内圈/外圈在实际运行中会发生移动，一旦其位移量超过设定值，浮动端轴承就会发生故障，甚至造成整个发电机失效，带来重大的经济损失，因此通过监测其位移量可以提前预判轴承失效，具有重大意义和重要性，不过现有风力发电机组的浮动端轴承并没有相应的位移监测结构和系统。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种可用于对风力发电机组传动系中的浮动端轴承的位移进行监测，以便对轴承失效进行提前预判的风力发电机组的轴承位移监测结构、一种风力发电机组和一种风力发电机组的轴承位移监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，包括带有探杆的直线位移传感器，所述直线位移传感器相对于定轴固定，在所述定轴上通过固定端轴承和浮动端轴承连接有动轴，所述直线位移传感器的探杆与所述定轴的轴线平行，所述探杆与所述浮动端轴承相抵。

优选地，所述定轴位于所述动轴内，所述探杆可以与所述浮动端轴承的内圈的端面相抵。

优选地，所述定轴位于所述动轴外，所述探杆可以与所述浮动端轴承的外圈的端面相抵。

优选地，在所述定轴上设有密封保持架，所述密封保持架位于所述浮动端轴承的一侧，在所述密封保持架上可以设有传感器安装孔，所述直线位移传感器安装在所述传感器安装孔中。

优选地，所述直线位移传感器可以包括用于对所述探杆施加推力的回弹体，所述直线位移传感器还包括滑动电阻，所述滑动电阻的滑动触头与所述探杆相连。

进一步地，所述直线位移传感器还可以包括外壳，所述滑动电阻设置在所述外壳内，在所述探杆的端部设有探头，所述回弹体为套在所述探杆上的弹簧，所述弹簧的一端与所述探头相抵，所述弹簧的另一端与所述外壳相抵。

本实用新型还提供了一种包括任一上述风力发电机组的轴承位移监测结构的风力发电机组。

优选地，所述风力发电机组可以为直驱式风力发电机组。

本实用新型还提供了一种风力发电机组的轴承位移监测系统，其包括任一上述的风力发电机组的轴承位移监测结构，所述直线位移传感器的信号输出端与信号调理器的信号输入端连接，所述信号调理器的信号输出端与模数转换器的信号输入端连接，所述模数转换器的信号输出端与计算机连接，所述计算机与显示设备连接。

优选地，所述信号调理器可以为V/A转换模块。

本实用新型提供的上述风力发电机组的轴承位移监测结构的主要有益效果在于，其采用直线位移传感器以测量位移的方式监测浮动端轴承的状态，通过监测其的位移值可以方便地在失效之前进行提前预判，以实现风力发电机组告警或故障保护，该方案对技术人员的技术要求较低，与温度监测方案相比具有更广的适用性。

另外，本实用新型提供的上述风力发电机组和风力发电机组的轴承位移监测系统可承接上述风力发电机组的轴承位移监测结构的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的风力发电机组的轴承位移监测结构的示意图；

图2为本实用新型实施例的直线位移传感器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的风力发电机组的轴承位移监测系统的结构框图；

图4为本实用新型实施例的直线位移传感器连接有V/A转换模块时的结构框图。

附图标号说明：

1-直线位移传感器；11-探杆；111-探头；12-回弹体；13-滑动电阻；131-滑动触头；14-外壳；2-定轴；32-浮动端轴承；321-内圈；322-外圈；33-密封保持架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的风力发电机组的轴承位移监测结构、风力发电机组和风力发电机组的轴承位移监测系统进行详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型实施例的风力发电机组的轴承位移监测结构，其包括带有探杆11的直线位移传感器1，直线位移传感器1相对于定轴2固定，在定轴2上通过固定端轴承(图中未示出)和浮动端轴承32连接有动轴(图中未示出)，直线位移传感器1的探杆11与定轴2的轴线平行，探杆11与浮动端轴承32相抵。

本实用新型实施例提供的风力发电机组的轴承位移监测结构采用直线位移传感器1以测量位移的方式监测浮动端轴承32的状态，由于浮动端轴承32的失效与其位移超过设定值有直接关系，因此通过监测其的位移值可以方便地在失效之前进行提前预判，以实现风力发电机组告警或故障保护。位移数据较为简单，相应的数据处理及分析也很简单，因此该方案对技术人员的技术要求较低，另外其监测原理不受轴承转速的影响，因此与温度监测方案相比具有更广的适用性，特别是可用于直驱式风力发电机组的轴承状态监测。

对于不同的风力发电机组，其定轴和动轴的相对位置可以不同，例如有些风力发电机组的定轴位于动轴内，有些风力发电机组的定轴位于动轴外。具体在本实施例中，定轴2位于动轴内，探杆11与浮动端轴承32的内圈321的端面相抵，这样直线位移传感器1通过探杆11感知浮动端轴承32的内圈321的移动从而对浮动端轴承32进行监测。对于定轴2位于动轴外的情况(浮动端轴承32之内为动轴，之外为定轴)，探杆11可以与浮动端轴承32的外圈322的端面相抵。

为了将直线位移传感器1相对于定轴2固定，如图1所示，优选地，在定轴2上设有密封保持架33，密封保持架33位于浮动端轴承32的一侧，在密封保持架33上设有传感器安装孔，直线位移传感器1安装在该传感器安装孔中，该固定结构直接利用了现有的密封保持架33进行安装固定，结构简单，易于实施。除此之外，对于其他风力发电机组，直线位移传感器1还可以借助浮动端轴承32一侧的轴承端盖等零件或采用其他方式与定轴2相对固定。

直线位移传感器技术在现有技术中已较为成熟，其又被称为“电子尺”。优选地，如图2所示，直线位移传感器1可以包括用于对探杆11施加推力的回弹体12，直线位移传感器1还包括滑动电阻13，滑动电阻13的滑动触头131与探杆11相连，这样当浮动端轴承32的内圈321发生位移时，探杆11在回弹体12的推力作用下外伸并继续与浮动端轴承32的内圈321的端面相抵，探杆11在外伸的同时带动滑动电阻13上的滑动触头131移动，引起滑动电阻13的阻值变化，滑动电阻13的阻值变化会导致其输出电压的变化，这个电压信号就是与位移对应的模拟信号，该电压值的变化与浮动端轴承32的内圈321的位移存在一定的线性关系，因此对该信号进行采集和处理可以得出浮动端轴承32的内圈321的位移量。具体地，直线位移传感器1还可以包括外壳14，滑动电阻13设置在外壳14内，在探杆11的端部设有探头111，回弹体12为套在探杆11上的弹簧，弹簧的一端与探头111相抵，弹簧的另一端与外壳14相抵。

本实用新型上述实施例的风力发电机组的轴承位移监测结构可用于现有的风力发电机组中，优选地，该风力发电机组可以为直驱式风力发电机组。

本实用新型上述实施例的风力发电机组的轴承位移监测结构也可经信号采集和处理电路接入计算机以构成轴承位移监测系统，如图3所示，具体地，即一种风力发电机组的轴承位移监测系统，其包括任一上述实施例的风力发电机组的轴承位移监测结构，该风力发电机组的轴承位移监测结构的直线位移传感器的信号输出端与信号调理器的信号输入端连接，信号调理器的信号输出端与模数转换器的信号输入端连接，模数转换器的信号输出端与计算机连接，计算机与显示设备连接。

具体在工作时，信号调理器接收直线位移传感器的输出信号并调整成模数转换器可以转换的标准模拟信号，模数转换器将标准模拟信号转换为计算机可接收的数字信号，计算机接收数字信号并计算处理后得出浮动端轴承的位移值，并由显示设备显示该值，从而实现风机轴承位移状态的在线监测，计算机通过程序计算处理，当位移量到达目标保护值时，可实现告警保护，从而便于技术人员采取相应的预防措施，达到保护轴承的目的。

如图4所示，优选地，信号调理器可以采用V/A转换模块，V/A转换模块可以在市场上购买得到，其可以将直线位移传感器1输出的非标准电压信号转换成标准电压信号。

综上所述，本实用新型提供的技术方案在风力发电机组上装置轴承位移监测装置，可以将风力发电机组轴承内/外圈位移的情况实时监测，提前预判轴承工作状态，实现对发电机轴承的保护，降低失效风险，大大提高了风力发电机组运行的安全性。且结构简单、成本低，便于生产制造，监测效果好，安装方便，适于在风力发电机组上使用。该技术方案克服了目前轴承振动监测数据专业要求高、非直观性，实现了对轴承运行状态信息的在线监测，数据直观显示，可以直观了解轴承的状态，做到提前预警。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，包括带有探杆的直线位移传感器，所述直线位移传感器相对于定轴固定，在所述定轴上通过固定端轴承和浮动端轴承连接有动轴，所述直线位移传感器的探杆与所述定轴的轴线平行，所述探杆与所述浮动端轴承相抵。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，所述定轴位于所述动轴内，所述探杆与所述浮动端轴承的内圈的端面相抵。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，所述定轴位于所述动轴外，所述探杆与所述浮动端轴承的外圈的端面相抵。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，在所述定轴上设有密封保持架，所述密封保持架位于所述浮动端轴承的一侧，在所述密封保持架上设有传感器安装孔，所述直线位移传感器安装在所述传感器安装孔中。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，所述直线位移传感器包括用于对所述探杆施加推力的回弹体，所述直线位移传感器还包括滑动电阻，所述滑动电阻的滑动触头与所述探杆相连。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组的轴承位移监测结构，其特征在于，所述直线位移传感器还包括外壳，所述滑动电阻设置在所述外壳内，在所述探杆的端部设有探头，所述回弹体为套在所述探杆上的弹簧，所述弹簧的一端与所述探头相抵，所述弹簧的另一端与所述外壳相抵。

7.一种包括权利要求1至6中任一权利要求所述风力发电机组的轴承位移监测结构的风力发电机组。

8.根据权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组为直驱式风力发电机组。

9.一种风力发电机组的轴承位移监测系统，其特征在于，包括权利要求1至6中任一权利要求所述的风力发电机组的轴承位移监测结构，所述直线位移传感器的信号输出端与信号调理器的信号输入端连接，所述信号调理器的信号输出端与模数转换器的信号输入端连接，所述模数转换器的信号输出端与计算机连接，所述计算机与显示设备连接。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组的轴承位移监测系统，其特征在于，所述信号调理器为V/A转换模块。