CN209761636U - 风力发电机主轴振动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电机技术领域，公开了风力发电机主轴振动检测装置，包括贴设于主轴后端面的反射镜，与反射镜正对的图像传感器，图像传感器上设置有微孔，图像传感器远离反射镜的一侧设置有激光发射器，激光发射器的发射头位于微孔处，激光发射器发出的激光束通过微孔后沿主轴的轴心线投射至反射镜上；检测装置还包括处理器、计时器和存储器，图像传感器、计时器和存储器均与处理器电连接，图像传感器接收到激光信号时产生对应的电信号并发送至处理器，计时器持续计时，处理器将电信号附上时间标签后发送至存储器进行存储。本实用新型可详细记录主轴的振动方向和振动幅度，记录的精度高，可优先判断主轴的振动趋势，及时发出预警。

Description

风力发电机主轴振动检测装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电机技术领域，主要涉及用于风力发电机的检测装置，尤其涉及风力发电机主轴振动检测装置。

背景技术

风力发电机利用空气作为介质，将机械能转化为电能供人们使用，是一种清洁的自然能源，在近年来越来越受到重视和推广。风力发电机的主轴带动转子做切割磁感线的运动，进而将机械能转化为电能。风力发电机在一定时间的运转过后，其主轴容易发生振动，导致发电机的精密性下降，运转过程中出现磕碰，严重的还会导致风力发电机损坏。由于风力发电机的结构越来越复杂，振动故障出现的频率越来越高，有效的检测方法显得愈发重要。现在的检测振动故障仅靠人工巡检，维护成本高，并且很难及时预测故障的发生。而在线检测设备采集仅仅采集振动信号，容易产生误判，导致检测成本过大，检测周期过长。普通的检测方法无法准确的对风力发电机振动进行查看，导致出现大的故障时候才发现故障的情况时有发生。因此，建立风力发电机振动检测的完善系统尤为重要，尤其是对风力发电机主轴的振动检测，对其振动频率和振动幅值进行记录和分析，是检测风力发电机主轴运动状况的重要手段，可用于对风力发电机运行安全性的预警。

现有的风力发电机主轴检测装置成本过高，还不能精确地的进行记录与分析，无法实现准确的振动故障预警，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了风力发电机振动检测装置，旨在利用激光对风力发电机的主轴进行实时监测，根据主轴的振动情况预判主轴的运行情况，在主轴可能出现振动幅度过大之前及时发出预警。

为了实现上述效果，本实用新型所采用的技术方案为：

风力发电机主轴振动检测装置，具体地说，包括贴设于主轴后端面的反射镜，反射镜跟随主轴转动；还包括与反射镜正对的图像传感器，所述的图像传感器上设置有微孔，图像传感器远离反射镜的一侧设置有激光发射器，所述激光发射器的发射头位于微孔处，激光发射器发出的激光束通过微孔后沿主轴的轴心线投射至反射镜上；还包括处理器、计时器和存储器，图像传感器、计时器和存储器均与处理器电连接，图像传感器接收到激光信号时产生对应的电信号并发送至处理器，计时器持续计时，处理器将电信号附上时间标签后发送至存储器进行存储。

上述公开的检测装置，利用激光定向性好的特性，由激光发射器发射激光束至反射镜，当主轴无振动时，激光束在反射镜处反射后将按原光路返回；若主轴出现振动，反射镜将跟随倾斜，激光束在反射镜处反射后将偏离原光路，最终激光束将投射至图像传感器的感光面，主轴的振动幅度越大，激光投射点距离微孔越远；图像传感器根据投射点位置生成对应的电信号并发送至处理器，处理器将位置信息与其时间标签信息匹配处理。

进一步的，对上述技术方案中公开的检测装置进行优化，检测装置检测得出主轴的振动信息后，需及时进行展示，供工作人员查看得知，因此，作为一种可行的选择，检测装置还包括显示器，所述显示器与处理器连接，处理器将电信号和时间标签同步发送至显示器进行显示。

进一步的，反射镜设置于主轴的端面，且反射镜跟随主轴转动，反射镜采用平面镜，且主轴在无振动情况下的转动过程中反射镜的反射面保持竖直，为使反射镜的稳定性更好，对上述技术方案中公开的反射镜进行优化，作为一种可行的选择，所述的反射镜为圆形，且反射镜的边缘贴合主轴的边缘，如此设置反射镜的边缘受到的离心力相等，各个方向上的离心力相互抵消，转动过程中不会出现偏离的情况。

进一步的，图像传感器接收来自反射镜反射的激光，并对激光的透射点进行识别，为配合反射镜，对上述技术方案中公开的激光发射器进行优化，作为一种可行的选择，所述的图像传感器包括圆形的感光面，感光面的半径大于主轴的半径，且所述的微孔位于所述感光面的圆心。若主轴发生振动时，反射镜同时发生一定的角度倾斜，对应的激光在反射镜的入射角和反射角发生变化，激光经过发射后将投射至感光面上。

进一步的，所述的检测装置可用于实时上传测得数据，便于集中化管理和远程管理，对上述技术方案中公开的检测装置进行优化，作为一种可行的选择，所述的检测装置还包括网络模块，所述的网络模块与处理器电连接，网络模块用于与云服务器通信。当处理器处理得出对应的电信号和时间标签后，能够将数据上传至网络，供远端及时查看，提高了检测预防故障的效率。

进一步的，上述公开的检测装置，在使用前需要进行对正调零，确保激光发射器发出的激光束与主轴的轴心线完全重合，对上述技术方案中公开的检测装置进行优化，提出一种可行的选择，所述的检测装置还包括安装板，所述的安装板包括基板和调节板，且基板和调节板相对转动可调，所述的图像传感器和激光发射器均设置于基板上。在安装使用时，首先安装固定调节板，再将基板连接至调节器，由于调节板和基板转动可调，则在第一个位置处将激光束的投射点调整至反射镜的圆心处，再将基板转动至第二个位置处，将激光束的投射点调整至反射镜的圆心处，如此进行至少三次的调整，确保激光束的投射点始终保持在反射镜的圆心处，实现调零。

再进一步，为实现上述基板和调节板的相对转动调节，提出一种可行的方案，所述的基板上设置有弧形槽，所述的调节板上设置有至少两根与弧形槽配合的销轴，销轴沿弧形槽滑动，使调节板相对基板转动。

优选的，所述的弧形槽数量至少为二，至少有两处销轴与弧形槽连接滑动。

再进一步，对上述技术方案中公开的基板进行优化，作为一种可行的选择，所述的基板平行于反射镜，基板靠近反射镜的一面设置有安装槽，所述的图像形传感器设置于安装槽内，所述基板远离反射镜的一面设置有安装筒，所述的激光发射器固定于安装筒内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型利用激光束经过反射后的投射点位置，判断主轴的振动情况，并结合时间标签，可详细记录主轴的振动方向和振动幅度，记录的精度高，可优先判断主轴的振动趋势，及时发出预警。

2.本实用新型结构简单，实现容易，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本实用新型的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1是无振动时反射镜、图像传感器和激光发射器的相对位置示意图；

图2是振动时反射镜、图像传感器和激光发射器的相对位置示意图；

图3是调节板的一种结构示意图；

图4是检测装置的工作原理示意图。

上图中，各标号的含义是：1-主轴；2-反射镜；3-调节板；301-弧形槽；4-基板；401-销轴；5-图像传感器；6-安装槽；7-安装筒；8-激光发射器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

实施例1

如图1、图2和图4所示，本实施例公开了风力发电机主轴1振动检测装置，具体地说，包括贴设于主轴1后端面的反射镜2，反射镜2跟随主轴1转动；还包括与反射镜2正对的图像传感器5，所述的图像传感器5上设置有微孔，图像传感器5远离反射镜2的一侧设置有激光发射器8，所述激光发射器8的发射头位于微孔处，激光发射器8发出的激光束通过微孔后沿主轴1的轴心线投射至反射镜2上；还包括处理器、计时器和存储器，图像传感器5、计时器和存储器均与处理器电连接，图像传感器5接收到激光信号时产生对应的电信号并发送至处理器，计时器持续计时，处理器将电信号附上时间标签后发送至存储器进行存储。

本实施例中，所述的处理器可采用16位微处理器，集成Intel核心芯片；同时，所述的计时器采用微秒级的时间模块。

具体的，所述的反射镜2和图像处理器的感光面距离为10cm，所述感光面的半径为所述反射镜2半径的2.5倍。

上述公开的检测装置，利用激光定向性好的特性，由激光发射器8发射激光束至反射镜2，当主轴1无振动时，激光束在反射镜2处反射后将按原光路返回；若主轴1出现振动，反射镜2将跟随倾斜，激光束在反射镜2处反射后将偏离原光路，最终激光束将投射至图像传感器5的感光面，主轴1的振动幅度越大，激光投射点距离微孔越远；图像传感器5根据投射点位置生成对应的电信号并发送至处理器，处理器将位置信息与其时间标签信息匹配处理。

在本实施例中，所述的电信号包为极坐标值，其中以微孔为坐标原点，所述的角度为图像传感器5上的激光点和坐标原电连接与预设坐标轴的夹角，所述的距离值为激光点与坐标原点之间的距离。

具体的，对上述技术方案中公开的检测装置进行优化，检测装置检测得出主轴1的振动信息后，需及时进行展示，供工作人员查看得知，因此，本实施例采用一种可行的选择，检测装置还包括显示器，所述显示器与处理器连接，处理器将电信号和时间标签同步发送至显示器进行显示。

反射镜2设置于主轴1的端面，且反射镜2跟随主轴1转动，反射镜2采用平面镜，且主轴1在无振动情况下的转动过程中反射镜2的反射面保持竖直，为使反射镜2的稳定性更好，对上述技术方案中公开的反射镜2进行优化，其中一种可行的选择为，所述的反射镜2为圆形，且反射镜2的边缘贴合主轴1的边缘，如此设置反射镜2的边缘受到的离心力相等，各个方向上的离心力相互抵消，转动过程中不会出现偏离的情况。

图像传感器5接收来自反射镜2反射的激光，并对激光的透射点进行识别，为配合反射镜2，对上述技术方案中公开的激光发射器8进行优化，其中一种可行的选择为，所述的图像传感器5包括圆形的感光面，且所述的微孔位于所述感光面的圆心。若主轴1发生振动时，反射镜2同时发生一定的角度倾斜，对应的激光在反射镜2的入射角和反射角发生变化，激光经过发射后将投射至感光面上。

具体的，在本实施例中，所述微孔的直径为1mm。

实施例2

本实施例公开了风力发电机主轴1振动检测装置，具体地说，与实施例1中相同之处在于：包括贴设于主轴1后端面的反射镜2，反射镜2跟随主轴1转动；还包括与反射镜2正对的图像传感器5，所述的图像传感器5上设置有微孔，图像传感器5远离反射镜2的一侧设置有激光发射器8，所述激光发射器8的发射头位于微孔处，激光发射器8发出的激光束通过微孔后沿主轴1的轴心线投射至反射镜2上；还包括处理器、计时器和存储器，图像传感器5、计时器和存储器均与处理器电连接，图像传感器5接收到激光信号时产生对应的电信号并发送至处理器，计时器持续计时，处理器将电信号附上时间标签后发送至存储器进行存储。

与实施例1中的不同之处是，本实施例公开的检测装置可与云服务器通信。

本实施例公开的检测装置可用于实时上传测得数据，便于集中化管理和远程管理，对上述技术方案中公开的检测装置进行优化，作为一种可行的选择，所述的检测装置还包括网络模块，所述的网络模块与处理器电连接，网络模块用于与云服务器通信。当处理器处理得出对应的电信号和时间标签后，能够将数据上传至网络，供远端及时查看，提高了检测预防故障的效率。

具体的，本实施例中的网络模块可采用WIFI模块(WIreless-Fidelity，无线保真)、4G模块(the 4th Generation mobile communication technology，第四代移动通信技术)或蓝牙模块。

实施例3

本实施例公开了风力发电机主轴1振动检测装置，具体地说，与上述实施例的相同之处在于：包括贴设于主轴1后端面的反射镜2，反射镜2跟随主轴1转动；还包括与反射镜2正对的图像传感器5，所述的图像传感器5上设置有微孔，图像传感器5远离反射镜2的一侧设置有激光发射器8，所述激光发射器8的发射头位于微孔处，激光发射器8发出的激光束通过微孔后沿主轴1的轴心线投射至反射镜2上；还包括处理器、计时器和存储器，图像传感器5、计时器和存储器均与处理器电连接，图像传感器5接收到激光信号时产生对应的电信号并发送至处理器，计时器持续计时，处理器将电信号附上时间标签后发送至存储器进行存储。

与前述实施例中的不同之处是，本实施例对检测装置的安装结构进行了优化。

如图1、图2、图3所示，检测装置在使用前需要进行对正调零，确保激光发射器8发出的激光束与主轴1的轴心线完全重合，对上述技术方案中公开的检测装置进行优化，提出一种可行的选择，所述的检测装置还包括安装板，所述的安装板包括基板4和调节板3，且基板4和调节板3相对转动可调，所述的图像传感器5和激光发射器8均设置于基板4上。在安装使用时，首先安装固定调节板3，再将基板4连接至调节器，由于调节板3和基板4转动可调，则在第一个位置处将激光束的投射点调整至反射镜2的圆心处，再将基板4转动至第二个位置处，将激光束的投射点调整至反射镜2的圆心处，如此进行至少三次的调整，确保激光束的投射点始终保持在反射镜2的圆心处，实现调零。

为实现上述基板4和调节板3的相对转动调节，提出一种可行的方案，所述的基板4上设置有弧形槽301，所述的调节板3上设置有至少两根与弧形槽301配合的销轴401，销轴401沿弧形槽301滑动，使调节板3相对基板4转动。

更为具体的，所述的弧形槽301数量至少为二，至少有两处销轴401与弧形槽301连接滑动。

更为具体的，对上述技术方案中公开的基板4进行优化，其中一种可行的选择为，所述的基板4平行于反射镜2，基板4靠近反射镜2的一面设置有安装槽6，所述的图像传感器5设置于安装槽6内，所述基板4远离反射镜2的一面设置有安装筒7，所述的激光发射器8固定于安装筒7内。

以上即为本实用新型列举的几种实施方式，但本实用新型不局限于上述可选的实施方式，在不相矛盾的情况下，上述技术特征可进行任意组合得到新的技术方案，且本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：包括贴设于主轴(1)后端面的反射镜(2)，反射镜(2)跟随主轴(1)转动；还包括与反射镜(2)正对的图像传感器(5)，所述的图像传感器(5)上设置有微孔，图像传感器(5)远离反射镜(2)的一侧设置有激光发射器(8)，所述激光发射器(8)的发射头位于微孔处，激光发射器(8)发出的激光束通过微孔后沿主轴(1)的轴心线投射至反射镜(2)上；还包括处理器、计时器和存储器，图像传感器(5)、计时器和存储器均与处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：还包括显示器，所述显示器与处理器连接，处理器将电信号和时间标签同步发送至显示器进行显示。

3.根据权利要求1所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：所述的反射镜(2)为圆形，且反射镜(2)的边缘贴合主轴(1)的边缘。

4.根据权利要求1所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：所述的图像传感器(5)包括圆形的感光面，感光面的半径大于主轴(1)的半径，且所述的微孔位于所述感光面的圆心。

5.根据权利要求1所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：所述的检测装置还包括网络模块，所述的网络模块与处理器电连接，网络模块用于与云服务器通信。

6.根据权利要求1所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：所述的检测装置还包括安装板，所述的安装板包括基板(4)和调节板(3)，且基板(4)和调节板(3)相对转动可调，所述的图像传感器(5)和激光发射器(8)均设置于基板(4)上。

7.根据权利要求6所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：所述的基板(4)平行于反射镜(2)，基板(4)靠近反射镜(2)的一面设置有安装槽(6)，所述的图像传感器(5)设置于安装槽(6)内，所述基板(4)远离反射镜(2)的一面设置有安装筒(7)，所述的激光发射器(8)固定于安装筒(7)内。

8.根据权利要求6所述的风力发电机主轴振动检测装置，其特征在于：所述的基板(4)上设置有弧形槽(301)，所述的调节板(3)上设置有至少两根与弧形槽(301)配合的销轴(401)，销轴(401)沿弧形槽(301)滑动，使调节板(3)相对基板(4)转动。