CN206668477U - 风电机组塔筒及其基础安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风电机组塔筒及其基础安全监测系统，包括监测中心、现场监控器和传感器，所述现场监控器通过网络传输设备与监控中心相连接，所述现场监控器和传感器相连接，所述传感器包括设置在塔筒上的沉降检测传感器、倾斜检测传感器、振动检测传感器和应力检测传感器。本实用新型同时监测塔筒基础不均匀沉降、倾斜角度、振动和塔筒基础螺栓应力这四个方面，从中获得了多种信息，便于综合分析风机塔筒及其基础的运行状态，一旦有问题立即报警，减小事故发生率，提高经济效益。

Description

风电机组塔筒及其基础安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种风电机组塔筒及其基础安全监测系统。

背景技术

风能作为一种新型能源，越来越受到人们的关注，风电场的建设进入了一个新的发展时期，同时风电机组的安全运行已成为风电设备管理者重点关注的问题。

由于风机塔筒属于高耸建筑物(陆地上风机塔筒高度多为50m～120m之间)，对地基不均匀沉降十分敏感，地基轻微的不均匀沉降将会使风机塔筒产生较大倾斜；且在复杂多变的荷载及气象条件等作用下，塔筒会有一定幅度的振动。在地基不均匀沉降与塔筒振动二者的相互作用下，将会导致塔筒结构的变形增大，产生安全隐患。同时，螺栓是风机塔最脆弱的构件，也是应力动态变化最突出的构件，当其应力超过其材料极限时，则会折断。目前，风机塔筒的安全监测主要依靠人工定期测量，其间隔时间处于无人监控状态，有巨大安全隐患，此外人工测量的周期时间长，由于风场多建于地势险峻地带，测量难度大，人工成本较高。因此有必要在现有技术基础上，设计一套低成本的集传感器、计算机通信、监测技术与状态分析评估于一体的健康监测系统，用于实时在线监测风机塔筒的沉降、倾斜、振动和螺栓应力情况，为监测人员评估风机运行状态提供准确的实时数据，保障运营安全。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种风电机组塔筒及其基础安全监测系统，能够实时在线监测风电机组塔筒及其基础的运行状态，便于结合数据融合技术实时评估风机运行状态，保障其运营安全。

本实用新型的技术方案是：一种风电机组塔筒及其基础安全监测系统，其特征在于：包括监测中心、现场监控器和传感器，所述现场监控器通过网络传输设备与监控中心相连接，所述现场监控器和传感器相连接，所述传感器包括设置在塔筒上的沉降检测传感器、倾斜检测传感器、振动检测传感器和应力检测传感器。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：通过本实用新型，对风机运行过程进行监测及故障报警，实时监测塔筒基础的不均匀沉降、倾斜、振动和塔筒基础螺栓应力，保证风机的正常使用和安全，并为以后的勘察设计施工提供依据。具体优点表现如下：

1、本实用新型同时监测塔筒基础不均匀沉降、倾斜角度、振动和塔筒基础螺栓应力这四个方面，从中获得了多种信息，便于综合分析风机塔筒及其基础的运行状态，一旦有问题立即报警，减小事故发生率，提高经济效益。

2、本实用新型中的现场监控器，可以是工业控制计算机，如现场可编程逻辑控制器(PLC)等，用于实现各种复杂控制，修改程序较简单，平均无故障工作时间长，可直接与设备相连，可适应一般工业生产现场环境，由此使系统有较高的可靠性。

3、在本实用新型中采用了Data Socket协议，而不是传统的TCP或UCP协议。它是一种建立在TCP/IP基础上，但不需要开发者掌握底层的编程技术。此协议屏蔽了网络通信的细节，极大的简化了网络的编程。使用起来十分便捷，降低了网络编程的门槛，同时也利于数据的实时高速的传输，使系统有更快的效应速度。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记：1为监测中心部分，2为网络传输及现场控制部分以及3为传感器部分。

具体实施方式

在现有的风机塔筒及其基础安全监测工作中，通常只有对风机某一项参数的单一监测，而且没有形成完整的体系，无法进行较为成熟的有效数据分析，本实用新型设计出一套完整的安全监测系统，进行信息上的综合考虑与补充，从而有效的提高诊断的准确率。

如图1所示，该风电机组塔筒及其基础安全监测系统包含监测中心部分，网络传输及现场控制部分以及传感器部分。

监测中心部分1包含中心监控主机、网络通信设备、计算机监控及显示系统，其中上述网络通信设备与现场控制部分相连接，通过Data Socket协议进行数据传输。计算机监控及显示系统主要功能如下：显示监测布置图、监测控制点布置图、测值过程线、监测数据分布图、测点监测信息以及报警状态；数据的自动存贮和数据的自动备份，可以保证在外部电源突然中断时，内存数据和参数不丢失；在监控主机或者已经授权的计算机上可实现相关的操作，例如输入和输出、打印、报告现时测值状态、修改系统设置、调用历史数据、评估运行状态等；高效的自我检查能力，能够通过以屏幕文字或声音方式显示系统运行状态和故障信息，及时发现问题并对系统进行维护。并且具有记录运行日志、故障日志功能。本实用新型中采用的Data Socket协议是在TCP/IP协议的基础上采用了独特的编程技术，使得其特别适合于实时数据传输。使用起来十分便捷，降低了网络编程的门槛，同时也利于数据的实时高速的传输。非常适用于风机塔筒及其基础安全监测系统。

网络传输及现场控制部分2由网络传输设备、现场监控器组成，一方面现场监控器通过网络传输设备与监控中心相连接，实现实时高效传送数据，另一方面，现场监控器还与传感器部分3相连接，实现数据的采集和处理。

传感器部分3由四类传感器组成，分别用于监测塔筒基础不均匀沉降、倾斜角度、振动和塔筒基础螺栓应力。其中：

一、监测塔筒不均匀沉降的可以是静力水准仪，其测点分别布置在塔筒基础(圆形)的四周侧面，共计4个变形监测点，两个布置在与发电机转子轴线平行的方向，两个布置在与发电机转子轴线垂直的方向。监测基准点布置在沉降影响范围以外。根据现场实际情况，静力水准仪的安装埋设方法与步骤如下：

1、安装前检测。

2、确定安装位置。

3、安装支架。

4、连接各静力水准仪。

5、注水调试。

6、保护措施。

二、监测倾斜角度的可以是倾角传感器，在塔筒顶端布置倾斜监测点，监测塔筒顶部的倾角，共计2个倾斜监测点(均为双向倾角传感器)，倾角传感器的安装步骤如下：

1、测量定位，并放线；

2、安装倾角传感器固定架，此固定架固定在塔筒上，固定方法采用强力磁铁固定；

3、安装倾角传感器，用配套的螺杆、垫圈、螺母将倾角计连接到固定架上，使用便携式读数仪调节传感器倾角直到合适为止；

4、测读并记录初始读数以及倾角传感器的出厂编号、仪器的位置等信息。

三、监测振动的可以是加速度传感器，加速度传感器沿塔筒布置测点数量为4个(均为双向加速度传感器)，从塔筒顶端沿垂直地面方向到塔筒低端等间距在塔筒表面安装。安装步骤如下：

1、确定加速度传感器的安装位置；

2、通过强磁将加速度传感器固定在塔筒顶部；

3、使用便携式读数仪读取各传感器的读数作为初始读数并记录传感器的出厂编号、仪器的位置等信息。

四、监测塔筒基础螺栓应力的可以是应力传感器，具体的安装方式为：在第1节与第2节塔筒连接处朝主风向选择6根螺栓及与主风向垂直的方向选择4根螺栓，分别布置1台应变计。应变计布置方向为螺栓的拉伸方向。应变计必须牢牢地固定在螺栓上，可把应变计的两脚焊接在螺栓，然后在传感器上套上保护盒。

四类传感器分别与现场监控器相连，实时反应风机塔筒的沉降、倾斜、振动和螺栓应力情况。

Claims (10)

1.一种风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：包括监测中心、现场监控器和传感器，所述现场监控器通过网络传输设备与监控中心相连接，所述现场监控器和传感器相连接，所述传感器包括设置在塔筒上的沉降检测传感器、倾斜检测传感器、振动检测传感器和应力检测传感器。

2.根据权利要求1所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述沉降检测传感器包括设置在塔筒基础四周侧面的四个静力水准仪，其中两个布置在与发电机转子轴线平行的方向，两个布置在与发电机转子轴线垂直的方向。

3.根据权利要求1所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述倾斜检测传感器包括设置在塔筒顶端的两个双向倾角传感器。

4.根据权利要求3所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述倾角传感器设置在固定架上，所述固定架通过强力磁铁固定在塔筒上。

5.根据权利要求1所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述振动检测传感器包括从塔筒顶端沿垂直地面方向到塔筒低端等间距在塔筒表面安装的四个双向加速度传感器。

6.根据权利要求5所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述加速度传感器通过强力磁铁固定在塔筒上。

7.根据权利要求1所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述应力检测传感器为应力传感器，设置在第一节与第二节塔筒连接处。

8.根据权利要求7所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：在两节法兰盘之间朝主风向的六根螺栓及与主风向垂直方向的四根螺栓的拉伸方向上分别设置一台应力传感器。

9.根据权利要求8所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述应力传感器的两脚焊接在螺栓上，在应力传感器上套有保护盒。

10.根据权利要求1所述的风电机组塔筒及其基础的安全监测系统，其特征在于：所述现场监控器与网络传输设备之间通过Data Socket 协议进行数据传输。