CN209212469U - 用于监测变桨轴承的监测装置、监测系统及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种用于监测变桨轴承的监测装置，监测装置安装于变桨轴承的轮毂上，并且包括成像器和与成像器通讯连接的处理器。本实用新型还提供了一种监测系统和风力发电机组。由于本实用新型的监测装置安装在变桨轴承的活动部件之外，且包括成像器和处理器，使得该监测装置能够实时对变桨轴承的磨损和断裂情况进行监理，同时，处理器将相应的视频信息发送至控制平台，从而报告给工程师进行维修和管理，不必定期派遣相关工作人员到风力发电机组中对变桨轴承进行实况监测和维修，降低人力成本，提高监测效率。

Description

用于监测变桨轴承的监测装置、监测系统及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体为用于监测变桨轴承的监测装置、监测系统及风力发电机组。

背景技术

由于风力发电的便利性和相关技术的发展，已经成为可再生能源中优选发展和大力普及的能源。随着风力发电机组运行时间的增加，风力发电机组的变桨轴承可能会出现裂纹或断裂现象，这种现象严重时会导致叶片坠落等事故，给风电场的安全生产带来极大的隐患。

通过对现场失效的不同机型的变桨轴承进行统计分析，可清晰的甄别出各不同机型变桨轴承的裂纹失效的区域，变桨轴承裂纹的失效过程存在一致性。因此，需要对风力发电机组的变桨轴承开裂情况进行视频监控，有效避免叶片坠落带来的损失，极大降低风电场的安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供用于监测变桨轴承的监测装置、监测系统及风力发电机组，用于实现对变桨轴承易于出现裂纹区域的监测，从而减少人员运维时的工作负荷，确保风力发电机组安全运行。

为了解决上述问题，本实用新型实施例主要提供如下技术方案：

在第一方面中，本实用新型实施例公开了一种用于监测变桨轴承的监测装置，所述监测装置安装于变桨轴承的非活动部件或轮毂上，并且包括成像器和与所述成像器通讯连接的处理器。

在第二方面中，本实用新型实施例公开了一种监测系统，包括：待测变桨轴承、测控柜以及多个第一方面所述的监测装置，其中，所述成像器设置在靠近所述待测变桨轴承的第一预设位置，所述测控柜固定在第二预设位置。

在第三方面中，本实用新型实施例公开了一种风力发电机组，包括：第二方面中所述的监控系统。

借由上述技术方案，本实用新型实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

由于本实用新型的监测装置安装在变桨轴承的活动部件之外(即安装在变桨轴承的非活动部件上)，且包括成像器和与成像器通讯连接的处理器，使得该监测装置能够实时对变桨轴承的磨损和断裂情况进行监测，同时，处理器可以将相应的监测信息，如视频信息发送至控制平台，从而报告给工程师进行维修和管理，不必定期派遣相关工作人员到风力发电机组中对变桨轴承进行实况监测和维修，降低人力成本，提高监测效率。

上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型实施例的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文可选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出可选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为变桨轴承的一个裂纹的结构示意图；

图2为变桨轴承的另一个裂纹的结构示意图；

图3为本实用新型的成像器的一个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的成像器的另一个实施例的结构示意图；

图5为本实用新型的监测装置的位移示意图；

图6为本实用新型的成像器在监测系统中的位置的结构示意图；

图7为本实用新型的测控柜的立体图；

图8为本实用新型的测控柜的结构示意图；

图9为本实用新型的成像器在监测系统中的位置的另一个结构示意图；

图10为本实用新型的测控柜在监测系统中的位置的结构示意图。

附图标记介绍如下：

1-成像器；2-处理器；3-摄像头；4-上架体；5-横架体；6-第一引导件；7-第二引导件；8-法兰；9-磁座；10-补光灯；11-待测变桨轴承；12-测控柜；13-电源模块；14-防雷模块；15-接线端子。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1和图2分别示出了变桨轴承的裂纹的结构示意图。如图1和图2所示，变桨轴承在长时间运行过程后，其外圈内侧会出现细小裂纹a(图中红色圆圈内)，这些裂纹如不及时维护，会产生更大程度的裂纹或裂口，直接破坏变桨轴承，严重时会导致风力发电机组无法正常运行。

目前，针对风力发电机组的变桨轴承开裂的监测需要现场运维工程师定期进行巡视，这样及其容易出现漏看、没看等情况，极大的降低了风场运行的安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种用于监测变桨轴承的监测装置、监测系统及风力发电机组。

在第一方面中，本实用新型实施例提供了一种用于监测变桨轴承的监测装置，如图3至图8所示，监测装置安装于变桨轴承的非活动部件或轮毂上，并且包括成像器1和与成像器1通讯连接的处理器2。

由于本实用新型的监测装置安装在变桨轴承的外侧，且包括成像器和与成像器通讯连接的处理器，使得该监测装置能够实时对变桨轴承的磨损和断裂情况进行监测，同时，处理器可以将相应的监测信息，如视频信息发送至控制平台，从而报告给工程师进行维修和管理，不必定期派遣相关工作人员到风力发电机组中对变桨轴承进行实况监测和维修，降低人力成本，提高监测效率。

图3和图4分别示出了成像器的第一实施例和第二实施例的结构示意图。如图3所示，成像器1包括摄像头3、支架、驱动器(图中未示出)以及固定件，摄像头3通过驱动器安装在支架上，并通过驱动器进行位移，固定件与支架连接，用于安装固定摄像头3和驱动器。处理器2用于控制驱动器，并存储摄像头3采集到的变桨轴承裂纹的视频信息，并将视频信息传输到监测装置以外的控制台。

为了对所需监控位置进行全方位的监控，摄像头3的位置和角度必须是可调节的。因此，如图3所示，在本实施例中，支架包括：上架体4、横架体5、第一引导件6和第二引导件7。第一引导件6设置在上架体4上，第二引导件7设置在横架体5与第一引导件6相匹配的位置。通过第一引导件6和第二引导件7的配合，使得上架体4相对于横架体5沿一定方向移动或转动。

可选地，在一个实施例中，参考图3，针对摄像头3的直线运动，第一引导件6为凸起，第二引导件7为线性长孔且在本实施例中可移动距离为10cm，在使用时，凸起设置在线性长孔内，使得上架体4相对于横架体5进行线性位移。可选地，第一引导件6以及第二引导件7的形式不限于凸起和长孔，还可以设置为销和/或键等与槽和/或轨道等的可滑动或滚动配合结构。以图3中成像器1的实施例为例，在第二引导件7的位置处不设置第二引导件7，而在横架体5的内壁上设置一直线滑轨，在上架体4与滑轨对应的位置处设置例如马达的驱动器，该驱动器设置在滑轨内并受处理器2的远程控制，由于摄像头3固定在上架体4上，使得摄像头3可以通过上架体4在维修工程师的远程控制下在滑轨上直线滑行，方便维修工程师的监测。

当然，上架体4也可以设计成多连杆机构，该连杆机构的一端固定连接摄像头3，另一端可滑动设置在横架体5上。该连杆机构包括多根杆体，杆体之间通过枢轴连接，使得杆体能够在多自由度线进行旋转或收缩，方便摄像头3拍摄到不同位置的裂纹。在一个可选实施例中，也可将横架体5设计成多连杆机构。

在一个变形实施例中，参考图4，针对摄像头3的旋转运动，第一引导件6为凸起，第二引导件7为圆弧形长孔，在使用时，凸起设置在圆弧形长孔内，使得上架体4相对于横架体5进行旋转位移。类似地，以图4中成像器1的实施例为例，在第二引导件7的位置处不设置第二引导件7，而在横架体5的内侧上设置一弯曲滑轨，在上架体4与滑轨对应的位置处设置例如马达的驱动器，该驱动器设置在滑轨内并受处理器2的远程控制，由于摄像头3固定在上架体4上，使得摄像头3可以通过上架体4在维修工程师的远程控制下在滑轨上旋转滑行，方便维修工程师的监测。

可选地，如图3和图4所示，监测装置还包括：补光灯10，补光灯10与上架体4固定连接，并位于摄像头3的至少一侧。在图3所示的实施例中，上架体4的两侧均安装有补光灯10。

可选地，在一个实施例中，参考图5，当摄像头3进行旋转运动时，旋转位移的角度为0°至90°之间。在图4所示的实施例中，上架体4可绕相机横支架5转动，旋转角度为60度。但是，对于本领域技术人员而言，可以根据实际情况，设置上架体4的尺寸范围，修改摄像头3旋转位移的角度值，例如在图5所示的结构中，可以将摄像头3的旋转角度设置为0°至90°之间。当然，还可以设置摄像头3的更大的旋转角度，以满足拍摄角度和精度的需求。

可选地，继续参考图3，固定件包括法兰8、磁座9以及螺钉(图中未示出)，法兰8与横架体5固定连接，螺钉用于将法兰8和磁座9固定在一起。相比于螺栓或者焊接固定的方式，采用磁座9的固定方式，能够更加灵活便捷，维护性更强。当然，也可以用其他固定连接方式将法兰固定于基座上。

实际应用中，由于图4中的监测装置在实际应用过程中易对拍摄区域形成阴影，因此图4中的监测装置增加了1个补光灯10，并调整了补光灯10及相机3的安装位置，可以有效避免阴影问题。另外，图4中的监测装置还增加了1个磁座9，增强了成像器1的固定能力。

基于同一发明构思，在第二方面中，本实用新型实施例还公开了一种监测系统，如图6和图7所示，该监测系统包括：待测变桨轴承11、测控柜12以及多个第一方面中的监测装置，其中，成像器1设置在靠近待测变桨轴承11的第一预设位置，测控柜12固定在第二预设位置。

由于本实用新型的监测系统包括了第一方面中的监测装置，监测系统的有益效果与监测装置的有益效果相同，因此不再重复赘述。

为了有效监测变桨轴承裂纹，根据统计机组变桨轴承裂纹的分布规律，可以在易产生裂纹的变桨轴承上方轮毂对应的位置处设置摄像头3。出于对风电机组安全性的考虑，由于无法在轮毂处打孔，因此，监测装置的安装可以采用磁座9加西卡胶的方式进行固定，具体地，可以利用磁座将成像器1吸附在变桨轴承上方，并用西卡胶对磁座9四周进行加固。利用磁座9加西卡胶固定的方式不仅可以不破坏轮毂结构，还可以有效固定摄像头3的安装位置，从而实现对变桨轴承裂纹监测的目的。由于待测变桨轴承旁的固定结构均是由金属材料制成，使得固定结构本身具有磁性。因此，使用磁座9吸附固定的方式能够便捷灵活地安装摄像头3。为加强固定，额外使用西卡胶或其他粘结剂对磁座9四周进行增强加固，使得摄像头的固定更为牢固稳定，同时也更加容易维护。

图6示出了本实用新型的成像器1在监测系统中的位置的结构示意图。以金风公司2.5MW风力发电机组的变桨轴承为例，如图9所示，根据统计，2.5MW风力发电机组的变桨轴承出现裂纹的区域主要集中在叶片后缘零刻度线附近12个螺栓孔和叶片前缘180度附近10个螺栓孔的位置处，风力发电机组的叶片角度在0～10度范围内执行拍照动作，监测装置可以监控变桨轴承出现裂纹的主要区域，由于使用本实用新型所述的成像器1的支架，成像器1本身具有的可转动角度，则需要在叶片前缘和后缘附近分别布置1个成像器1。

可选地，图7和图8分别示出了本实施例的测控柜的立体图和结构示意图。如图7和图8所示，处理器2设置在测控柜12内。另外，测控柜12还包括：用于提供电能的电源模块13，用于避免雷击的防雷模块14和用于导线连接的接线端子15。在本实施例中，为了能够方便监测装置与测控柜12之间的通讯连接，在本实施例中，处理器2还可以具有无线通讯模块，用于与摄像头3无线通讯连接。

具体地，当处理器2未设置无线通讯模块时，摄像头3需要与处理器2以有线方式连接，在该实施例中，摄像头3包括了数据线，数据线沿轮毂方向粘夹固定，并且数据线与接线端子15连接。

可选地，如图9所示，当待测变桨轴承11未安装围绕待测变桨轴承外圈设置的加强环时，第一预设位置可以为待测变桨轴承内圈的外侧，即，图9中的位置a。

在另一个实施例中，如图9所示，如果待测变桨轴承11包括围绕待测变桨轴承外圈设置的加强环(图中未示出)，则第一预设位置可以为加强环的外侧，即，图9中的位置b。

当然，在另一个可选实施例中，第一预设位置可以为待测变桨轴承的非活动部件上，例如，也可以将第一预设位置设置在变桨轴承的外侧，轮毂的相应位置处，例如，图9中的位置c。

当然，在实际使用中，由于实际地点风速、温度、湿度等外界环境因素，使得待测变桨轴承的裂纹会出现在轴承的不同位置处。为了克服上述技术问题，第一预设位置不局限于上述的位置a、位置b以及位置c，还可以是其他的位置，只要该第一预设位置在叶片前缘或后缘附近，并且不在变桨轴承活动部件上的位置即可。

另外，如图10所示，测控柜12固定的第二预设位置为待测变桨轴承11的变桨电机支架或变桨柜支架中的一个。

可选地，在一个实施例中，成像器可以通过磁座9、螺钉、粘合剂、磁座9和螺钉相结合的方式、磁座9和粘合剂相结合的方式、螺钉和粘合剂相结合的方式或者磁座9和螺钉和粘合剂相结合的方式固定在第一预设位置。但是，对于本领域技术人员而言，也可以根据实际情况选择其他方式进行固定。

基于同一发明构思，在第三方面中，本实用新型实施例还公开了一种风力发电机组，包括：第二方面中的监控系统。由于第三方面的风力发电机组的有益效果与第一方面的监测装置和第二方面的监测系统的有益效果相同，因此不再重复赘述。

应用本实用新型实施例所获得的有益效果包括：

由于本实用新型的监测装置安装在变桨轴承的活动部件之外(即安装在变桨轴承的非活动部件上)，且包括成像器和与成像器通讯连接的处理器，使得该监测装置能够实时对变桨轴承的磨损和断裂情况进行监测，同时，处理器可以将相应的监测信息，如视频信息发送至控制平台，从而报告给工程师进行维修和管理，不必定期派遣相关工作人员到风力发电机组中对变桨轴承进行实况监测和维修，降低人力成本，提高监测效率。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于监测变桨轴承的监测装置，其特征在于，所述监测装置安装于变桨轴承的非活动部件或轮毂上，并且包括成像器和与所述成像器通讯连接的处理器；

所述成像器包括摄像头、支架、驱动器以及固定件，所述摄像头通过所述驱动器安装在所述支架上，并通过所述驱动器进行位移，所述固定件与所述支架连接，用于安装固定所述摄像头和所述驱动器；

所述处理器用于控制所述驱动器，并存储所述摄像头采集到的变桨轴承裂纹的视频信息，并将所述视频信息传输到所述监测装置以外的控制台。

2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述支架包括：上架体、横架体、第一引导件和第二引导件；

所述第一引导件设置在所述上架体，所述第二引导件设置在所述横架体与所述第一引导件相匹配的位置；

通过所述第一引导件和第二引导件的配合，使得所述上架体相对于所述横架体沿一定方向移动或转动。

3.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述第一引导件为凸起，所述第二引导件为线性长孔或圆弧形长孔中的至少一种；

所述凸起设置在所述线性长孔或圆弧形长孔内，使得所述上架体相对于所述横架体进行线性位移或旋转位移。

4.如权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述旋转位移的角度为0°至90°之间。

5.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述固定件包括法兰、磁座以及螺钉，所述法兰与所述横架体固定连接，所述螺钉用于将所述法兰和所述磁座固定在一起。

6.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：补光灯，所述补光灯与所述上架体固定连接，并位于所述摄像头的至少一侧。

7.一种监测系统，其特征在于，包括：待测变桨轴承、测控柜以及多个如权利要求1-6任一项所述的监测装置，其中，所述成像器设置在靠近所述待测变桨轴承的第一预设位置，所述测控柜固定在第二预设位置。

8.如权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述处理器设置在所述测控柜内，并且

所述测控柜还包括：用于提供电能的电源模块，用于避免雷击的防雷模块和用于导线连接的接线端子，和/或

所述处理器具有无线通讯模块，用于与所述摄像头无线通讯连接。

9.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述第一预设位置为所述待测变桨轴承内圈的外侧；和/或

所述待测变桨轴承包括围绕所述待测变桨轴承外圈设置的加强环，所述第一预设位置为所述加强环的外侧；和/或

所述第一预设位置为所述待测变桨轴承的非活动部件上；和/或

所述第二预设位置为所述待测变桨轴承的变桨电机支架或变桨柜支架中的一个。

10.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述第一预设位置为与叶片前缘或后缘对应的附近的位置。

11.根据权利要求9所述的监测系统，其特征在于，所述成像器通过磁座和/或螺钉和/或粘合剂固定在所述第一预设位置。

12.一种风力发电机组，其特征在于，包括：如权利要求7-11任一项所述的监控系统。