CN210033719U - 一种风力发电机组主轴扭矩测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组主轴扭矩测量系统，包括扭矩应变片、桥路测量模块、编码器、无线发射模块、绝缘卡环、漆包线、感应电源模块、磁场发生器、无线接收模块和解码器；扭矩应变片安装在主轴的前轴承和后轴承之间进行主轴扭矩测量；绝缘卡环、感应电源模块、桥路测量模块、编码器和无线发射模块安装在主轴上，漆包线缠绕在绝缘卡环的表面，其两端接入感应电源模块；桥路测量模块与扭矩应变片、编码器、感应电源模块之间用电缆连接，无线发射模块与编码器之间用电缆连接，磁场发生器安装在机舱靠近绝缘卡环的位置；无线接收模块和解码器安装在机舱上。本实用新型精确测量真实主轴扭矩，并解决了现有技术存在的诸多问题。

Description

一种风力发电机组主轴扭矩测量系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组主轴扭矩测量的技术领域，尤其是指一种风力发电机组主轴扭矩测量系统。

背景技术

风力发电机组的叶片和轮毂组成的风轮，吸收风能后，通过主轴，带动齿轮箱和发电机旋转，从而产生电能。主轴作为能量传递的主要部件，承担着主要作用，同时也承受极大的扭转载荷，即扭矩。主轴前后端分别布置有前轴承和后轴承，用于固定主轴，主轴在前、后轴承的支撑和固定作用下旋转。

由于主轴承担着风能传递的作用，所受扭矩载荷非常大，必须测量其扭矩，以验证风力发电机组的设计是否合理，并确保风力发电机组的运行安全。

目前测量主轴扭矩的方法，都是在前轴承的前端，即靠近风轮处的法兰盘附近的主轴圆锥面上安装扭矩应变片，扭矩信号通过电缆引入轮毂内的采集设备，扭矩应变片和电缆和采集设备跟随主轴和轮毂同时转动，即三者相对静止。

该方法存在如下缺点：

该测点位置位于前轴承的前端，受非常大的风轮重力影响，测得的扭矩信号中夹杂有很大的弯矩信号，并不是真实的主轴扭矩。

本实用新型的目的在于精确测量真实主轴扭矩，解决了之前把测量点置于主轴前端面上带来的测量误差，并解决了供电电缆无法接入应变片，信号电缆无法引入采集设备的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种合理可靠的风力发电机组主轴扭矩测量系统，能够精确测量真实主轴扭矩，解决了之前把测量点置于主轴前端面上带来的测量误差，并解决了供电电缆无法接入应变片，信号电缆无法引入采集设备的问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风力发电机组主轴扭矩测量系统，包括扭矩应变片、桥路测量模块、编码器、无线发射模块、绝缘卡环、漆包线、感应电源模块、磁场发生器、无线接收模块和解码器；所述扭矩应变片安装在主轴的前轴承和后轴承之间进行主轴扭矩测量；所述绝缘卡环沿主轴径向安装在主轴上，并位于扭矩应变片旁边；所述漆包线缠绕在绝缘卡环的表面，其两端接入感应电源模块；所述感应电源模块、桥路测量模块、编码器和无线发射模块安装在主轴上，并位于扭矩应变片旁边，所述桥路测量模块与扭矩应变片之间用电缆连接，所述编码器与桥路测量模块之间用电缆连接，所述无线发射模块与编码器之间用电缆连接，所述感应电源模块与桥路测量模块之间用电缆连接，扭矩应变片的主轴扭矩信号通过桥路测量模块测量后经编码器编码，再通过无线发射模块发射出去；所述磁场发生器安装在风力发电机组的机舱靠近绝缘卡环的位置，并通过电缆连接至风力发电机组的UPS交流电源，漆包线跟随主轴转动时，根据电磁感应原理，感应电源模块即可获得电源，为桥路测量模块、编码器和无线发射模块持续供电；所述无线接收模块和解码器安装在机舱上，主轴在旋转过程中，无线接收模块接收来自无线发射模块的信号，并将其接入解码器，转成可识别的信号。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、采用在主轴的前轴承和后轴承之间的圆柱面上测量扭矩的方式，代替在前轴承前端的圆锥面上测量的方式，避免扭矩信号受风轮重力和弯矩的干扰，从而提高测试准确度，真实反映主轴所受扭矩。

2、由于主轴为旋转结构，但前轴承和后轴承为固定结构，因此，供电电缆无法跨过前轴承接入到前轴承和后轴承之间的圆柱面，本实用新型采用漆包线缠绕在主轴上的方式，漆包线旋转切割磁场产生感应电源。

3、由于主轴为旋转结构，但前轴承和后轴承为固定结构，因此，信号电缆无法跨过前轴承接入到前轴承和后轴承之间的圆柱面，本实用新型采用无线传输信号的方式将测量信号输出。

附图说明

图1为本实用新型的风力发电机组主轴扭矩测量系统安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1所示，三只叶片20和轮毂21组成的风轮作为风能吸收部件，轮毂21与主轴1刚性连接，轮毂21带动主轴1顺时针旋转，主轴1与齿轮箱25连接，齿轮箱25通过联轴器26与发电机27连接，即轮毂21顺时针转动时，通过主轴1和齿轮箱25和联轴器26，带动发电机27旋转，发出电能。主轴1前端通过前轴承23固定在机舱22上，主轴1后端通过后轴承24固定在机舱22上。叶片20和轮毂21的重力全部由前轴承23和后轴承24承担。

本实施例所提供的风力发电机组主轴扭矩测量系统，包括扭矩应变片2、桥路测量模块3、编码器4、无线发射模块5、绝缘卡环6、漆包线7、感应电源模块8、磁场发生器9、无线接收模块10和解码器11。

将测量主轴扭矩信号的扭矩应变片2粘贴安装在前轴承23和后轴承24之间，并在旁边主轴1上沿径向安装一个绝缘卡环6，绝缘卡环6表面缠绕一根漆包线7，漆包线7缠绕卡环6大约五圈，漆包线7的两端接入感应电源模块8，感应电源模块8和桥路测量模块3、编码器4、无线发射模块5安装在主轴1上，也位于扭矩应变片2旁边。扭矩应变片2与桥路测量模块3之间用电缆连接，桥路测量模块3与编码器4之间用电缆连接，编码器4与无线发射模块5之间用电缆连接。感应电源模块8与桥路测量模块3之间用电缆连接。

在机舱22靠近绝缘卡环6的位置，安装一个磁场发生器9，磁场发生器9通过电缆连接至风力发电机组的UPS交流电源，调节磁场发生器9和绝缘卡环6的距离到合适位置后紧固，当漆包线7跟随主轴1转动时，根据电磁感应原理，感应电源模块8即可获得电源，从而可保证桥路测量模块3、编码器4和无线发射模块5持续获得电源和长时间工作。

扭矩应变片2的信号通过桥路测量模块3测量，并通过编码器4编码，再通过无线发射模块5发射出去。在机舱22上安装一个无线接收模块10和解码器11，主轴1在旋转过程中，无线接收模块10接收来自无线发射模块5的信号，并将其接入解码器11，转成可识别的信号。

综上所述，本实用新型采用在主轴的前轴承和后轴承之间的圆柱面上测量扭矩的方式，旨在精确测量真实主轴扭矩，并采用感应电源方式解决了供电电缆无法接入的问题及采用无线传输方式解决了信号电缆无法引入采集设备的问题，具有实际推广价值，值得推广。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种风力发电机组主轴扭矩测量系统，其特征在于：包括扭矩应变片、桥路测量模块、编码器、无线发射模块、绝缘卡环、漆包线、感应电源模块、磁场发生器、无线接收模块和解码器；所述扭矩应变片安装在主轴的前轴承和后轴承之间进行主轴扭矩测量；所述绝缘卡环沿主轴径向安装在主轴上，并位于扭矩应变片旁边；所述漆包线缠绕在绝缘卡环的表面，其两端接入感应电源模块；所述感应电源模块、桥路测量模块、编码器和无线发射模块安装在主轴上，并位于扭矩应变片旁边，所述桥路测量模块与扭矩应变片之间用电缆连接，所述编码器与桥路测量模块之间用电缆连接，所述无线发射模块与编码器之间用电缆连接，所述感应电源模块与桥路测量模块之间用电缆连接，扭矩应变片的主轴扭矩信号通过桥路测量模块测量后经编码器编码，再通过无线发射模块发射出去；所述磁场发生器安装在风力发电机组的机舱靠近绝缘卡环的位置，并通过电缆连接至风力发电机组的UPS交流电源，漆包线跟随主轴转动时，根据电磁感应原理，感应电源模块即可获得电源，为桥路测量模块、编码器和无线发射模块持续供电；所述无线接收模块和解码器安装在机舱上，主轴在旋转过程中，无线接收模块接收来自无线发射模块的信号，并将其接入解码器，转成可识别的信号。

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