CN210152832U - 一种带有检测机组载荷装置的h型垂直轴风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风力发电机组检测技术领域，具体公开了一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，包括发电机，发电机上设有垂直传动轴，发电机底面设置有塔筒，垂直传动轴上设有沿垂直传动轴轴对称的悬臂，悬臂端部均设有叶片，所述任一叶片上均设有叶片传感器，叶片传感器包括依次设置在叶片表面的上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器；所述任一悬臂包括上悬臂和下悬臂，且上悬臂和下悬臂之间有间隙，上悬臂上设有上悬臂传感器，下悬臂上设有下悬臂传感器，所述上悬臂传感器包括依次设置在上悬臂上的上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器。

Description

一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组

技术领域

本实用新型属于风力发电机组检测技术领域，具体涉及一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组。

背景技术

风力发电机组按照风力发电机主轴的方向可分为分为水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组，水平轴风力发电机组的旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机组，垂直轴风力发电机组的旋转轴有叶片平行，一般与地面垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机组；水平轴风力发电机组是风电行业的主要技术路线，相应的载荷检测也有标准化的检测流程和检测装置；H型垂直轴风力发电机组作为垂直轴风力发电机组的一种，检测方式各种各样，且标准程度不统一，不同人员对相同H型垂直轴风力发电机组安装的检测装置位置区别较大，因而得出的检测结果差异较大。

实用新型内容

为了解决对H型垂直轴风力发电机组检测结果差异大的问题，本实用新型提供了一种能精确的测试出H型垂直轴风力发电机组的载荷和振动，给出传感器布局解决方案的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组。

基于上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：

一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，包括发电机，发电机上设有垂直传动轴，发电机底面设置有塔筒，垂直传动轴上设有沿垂直传动轴轴对称的悬臂，悬臂端部均设有叶片，任一叶片上均设有叶片传感器，叶片传感器包括依次设置在叶片表面的上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器；任一悬臂包括上悬臂和下悬臂，且上悬臂和下悬臂之间有间隙，上悬臂上设有上悬臂传感器，下悬臂上设有下悬臂传感器，上悬臂传感器包括依次设置在上悬臂上的上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器，下悬臂传感器包括依次设置在下悬臂上的下悬臂外测点传感器、下悬臂中测点传感器、下悬臂内测点传感器；垂直传动轴上设有垂直传动轴传感器；发电机上设有发电机传感器；发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器均与数据检测系统相连；H型垂直轴风力发电机组连接有PLC控制系统。

优选地，垂直传动轴传感器包括设置在垂直传动轴底端的传动轴根部载荷传感器和设置在垂直传动轴顶端的传动轴顶部振动加速度传感器，传动轴根部载荷传感器与垂直传动轴侧面底面相交处有间隙，传动轴顶部振动加速度传感器与垂直传动轴侧面顶面相交处有间隙。

优选地，发电机传感器包括设置在发电机顶端的振动加速度传感器和水平倾角传感器，振动加速度传感器和水平倾角传感器沿发电机轴心对称，振动加速度传感器和水平倾角传感器与发电机侧面顶面相交处有间隙。

优选地，上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器均与叶片和悬臂相交处有间隙，上叶根载荷传感器和下叶根载荷传感器均与叶片端部有间隙，上叶根载荷传感器和下叶根载荷传感器沿叶中载荷传感器对称。

优选地，上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器均与上悬臂端部有间隙，上悬臂外测点传感器和上悬臂内测点传感器沿上悬臂中测点传感器对称。

优选地，下悬臂外测点传感器、下悬臂中测点传感器、下悬臂内测点传感器均与下悬臂端部有间隙，下悬臂外测点传感器和下悬臂内测点传感器沿下悬臂中测点传感器对称。

优选地，数据检测系统包括与发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器连接的数据采集模块，数据采集模块上连接有存储器，数据采集模块还连接有电源模块，数据采集模块与PLC控制系统相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）通过在H型垂直轴风力发电机组上安装发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器实现对H型垂直轴风力发电机组的全面检测，检测数据与数据检测系统相连通，数据对比产生异常后，PLC控制系统发出指令，提醒工作人员对H型垂直轴风力发电机组进行检查维修。设置在叶片表面的上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器对叶片进行全面检测，上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器对上悬臂进行全面检测，下悬臂外测点传感器、下悬臂中测点传感器、下悬臂内测点传感器对下悬臂进行全面检测。

（2）传动轴根部载荷传感器检测垂直传动轴根部受到的载荷，传动轴顶部振动加速度传感器检测垂直传动轴顶端的振动加速度，传动轴根部载荷传感器与垂直传动轴侧面底面相交处有间隙，防止垂直传动轴侧面底面相交处与发电机连接产生的振动对传动轴根部载荷传感器产生影响。传动轴顶部振动加速度传感器与垂直传动轴侧面顶面相交处有间隙，减少垂直传动轴端部不稳定数据对传动轴顶部振动加速度传感器的影响。

（3）振动加速度传感器能够检测发电机的振动加速度，水平倾角传感器可以有效检测发电机的稳定性，振动加速度传感器和水平倾角传感器沿发电机轴心对称设计，能够减小因为传感器的安装对发电机是否处于水平状态产生影响。振动加速度传感器和水平倾角传感器与发电机侧面顶面相交处有间隙，可以减少发电机顶部的垂直传动轴的振动对传感器产生的影响，使振动加速度传感器和水平倾角传感器检测的数据更加准确。

（4）上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器均与叶片和悬臂相交处有间隙，可以避免检测到叶片和悬臂相交处的应力部分的数据，增加叶片数据的可靠性。上叶根载荷传感器和下叶根载荷传感器均与叶片端部有间隙，由于端部数据存在不稳定性，因而远离端部设置传感器能够保证传感器检测数据的可靠性。上叶根载荷传感器和下叶根载荷传感器沿叶中载荷传感器对称设置可以准确的测量叶片相对位置的数据，方便对检测数据进行对比分析。

（5）上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器均与上悬臂端部有间隙，防止测量出的数据失常，增加测量数据的准确性；上悬臂外测点传感器和上悬臂内测点传感器沿上悬臂中测点传感器对称，可以更加精确的测量下悬臂上对应部分的数据。

（6）下悬臂外测点传感器、下悬臂中测点传感器、下悬臂内测点传感器均与下悬臂端部有间隙，防止测量出的数据失常，增加测量数据的准确性；下悬臂外测点传感器和下悬臂内测点传感器沿下悬臂中测点传感器对称，可以更加精确的测量下悬臂上对应部分的数据。

（7）数据采集模块通过无线传输对发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器的数据进行处理，通过与PLC控制系统内的变量数进行对比，确定传感器数据是否处于正常合理的范围内，进而发现风力发电机组上部件是否存在异常，电源模块对数据采集模块进行电源输送。

综上，本实用新型通过在H型垂直轴风力发电机组上安装发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器实现对H型垂直轴风力发电机组的全面检测，检测数据与数据检测系统相连通，数据对比产生异常后，PLC控制系统发出指令，提醒工作人员对H型垂直轴风力发电机组进行检查维修，对各个传感器的位置进行限制，使各个传感器能够准确全面的检测H型垂直轴风力发电机组上的各个部件，保证传感器检测数据的准确性和全面性。

附图说明

图1是实施例1的H型垂直轴风力发电机组结构示意图；

图2是实施例1的叶片上的传感器分布示意图；

图3是实施例1的垂直传动轴上的传感器分布示意图；

图4是实施例1的发电机上的传感器分布示意图；

图5是实施例1的悬臂上的传感器分布示意图；

图6是实施例1的传感器工作原理示意图。

图中，1、叶片，2、垂直传动轴，3、发电机，4、塔筒，5、上悬臂，6、下悬臂，11、上叶根载荷传感器，12、叶中载荷传感器，13、下叶根载荷传感器，21、传动轴根部载荷传感器，22、传动轴顶部振动加速度传感器，31、振动加速度传感器，32、水平倾角传感器，51、上悬臂外测点传感器，52、上悬臂中测点传感器，53、上悬臂内测点传感器，61、下悬臂外测点传感器，62、下悬臂中测点传感器，63、下悬臂内测点传感器。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不限制本实用新型的范围。

实施例1：

一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其结构如图1-图6所示，包括发电机3，发电机3上设有垂直传动轴2，发电机3底面设置有塔筒4，垂直传动轴2上设有沿垂直传动轴2轴对称的悬臂，悬臂端部均设有叶片1，任一叶片1上均设有叶片传感器，叶片传感器包括依次设置在叶片1表面的上叶根载荷传感器11、叶中载荷传感器12、下叶根载荷传感器13；任一悬臂包括上悬臂5和下悬臂6，且上悬臂5和下悬臂6之间有间隙，上悬臂5上设有上悬臂传感器，下悬臂6上设有下悬臂传感器，上悬臂传感器包括依次设置在上悬臂5上的上悬臂外测点传感器51、上悬臂中测点传感器52、上悬臂内测点传感器53，下悬臂传感器包括依次设置在下悬臂6上的下悬臂外测点传感器61、下悬臂中测点传感器62、下悬臂内测点传感器63；垂直传动轴2上设有垂直传动轴传感器；发电机3上设有发电机传感器；发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器均与数据检测系统相连；H型垂直轴风力发电机组连接有PLC控制系统。数据检测系统包括与发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器连接的数据采集模块，数据采集模块上连接有存储器，数据采集模块还连接有电源模块，数据采集模块与PLC控制系统相连接。

垂直传动轴传感器包括设置在垂直传动轴2底端的传动轴根部载荷传感器21和设置在垂直传动轴2顶端的传动轴顶部振动加速度传感器22，传动轴根部载荷传感器21与垂直传动轴2侧面底面相交处有间隙，传动轴顶部振动加速度传感器22与垂直传动轴2侧面顶面相交处有间隙。发电机传感器包括设置在发电机3顶端的振动加速度传感器31和水平倾角传感器32，振动加速度传感器31和水平倾角传感器32沿发电机3轴心对称，振动加速度传感器31和水平倾角传感器32与发电机3侧面顶面相交处有间隙。上叶根载荷传感器11、叶中载荷传感器12、下叶根载荷传感器13均与叶片1和悬臂相交处有间隙，上叶根载荷传感器11和下叶根载荷传感器13均与叶片1端部有间隙，上叶根载荷传感器11和下叶根载荷传感器13沿叶中载荷传感器12对称。上悬臂外测点传感器51、上悬臂中测点传感器52、上悬臂内测点传感器53均与上悬臂5端部有间隙，上悬臂外测点传感器51和上悬臂内测点传感器53沿上悬臂中测点传感器52对称。下悬臂外测点传感器61、下悬臂中测点传感器62、下悬臂内测点传感器63均与下悬臂6端部有间隙，下悬臂外测点传感器61和下悬臂内测点传感器63沿下悬臂中测点传感器62对称。

安装时，开始在H型垂直轴风力发电机组安装传感器，在发电机3侧面顶端使用螺钉固定分别安装振动加速度传感器31和水平倾角传感器32，且两个传感器沿发电机3对称设计。在垂直传动轴2上使用螺钉传动轴根部载荷传感器21和传动轴顶部振动加速度传感器22，其中传动轴根部载荷传感器21安装在垂直传动轴2底端，且不与发电机3相接触，传动轴顶部振动加速度传感器22安装在垂直传动轴2顶端，且不与垂直传动轴2顶面侧面相交处相接。在各个上悬臂5上使用螺钉固定上悬臂外测点传感器51、上悬臂中测点传感器52、上悬臂内测点传感器53，其中上悬臂外测点传感器51不与叶片1相接触，上悬臂内测点传感器53不与垂直传动轴2相接触，且上悬臂外测点传感器51和上悬臂内测点传感器53沿上悬臂中测点传感器52对称。在各个下悬臂6上使用螺钉固定下悬臂外测点传感器61、下悬臂中测点传感器62、下悬臂内测点传感器63，其中下悬臂外测点传感器61不与叶片1相接触，下悬臂内测点传感器63不与垂直传动轴2相接触，且下悬臂外测点传感器61和下悬臂内测点传感器63沿下悬臂中测点传感器62对称。在各个叶片1上安装上叶根载荷传感器11、叶中载荷传感器12、下叶根载荷传感器13，上叶根载荷传感器11、叶中载荷传感器12、下叶根载荷传感器13均与叶片1和悬臂相交处有间隙，上叶根载荷传感器11和下叶根载荷传感器13均与叶片1端部有间隙，上叶根载荷传感器11和下叶根载荷传感器13沿叶中载荷传感器12对称。各个部件的传感器安装完毕，经过一系列调试就可以工作了。工作时，上叶根载荷传感器11、叶中载荷传感器12、下叶根载荷传感器13、传动轴根部载荷传感器21、传动轴顶部振动加速度传感器22、振动加速度传感器31、水平倾角传感器32、上悬臂外测点传感器51、上悬臂中测点传感器52、上悬臂内测点传感器53、下悬臂外测点传感器61、下悬臂中测点传感器62、下悬臂内测点传感器63上所检测到的数据传送给数据采集模块，当距离较远的情况下可以将检测到的数据传送给传输子站，再由传输子站传送给数据采集模块，通过数据采集模块与PLC控制系统之间的数据交互和数据对比，PLC控制系统对所采集的数据进行判断，判断采集的数据是否处于正常数值范围内，如果发生异常，PLC控制系统对H型垂直轴风力发电机组出现的问题做出反应，从而提醒工作人员进行检修。

实施例2：

一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，与实施例1的不同之处在于：叶片1上未设置叶中载荷传感器12。

安装时，开始在H型垂直轴风力发电机组安装传感器，在发电机3侧面顶端使用螺钉固定分别安装振动加速度传感器31和水平倾角传感器32，且两个传感器沿发电机3对称设计。在垂直传动轴2上使用螺钉传动轴根部载荷传感器21和传动轴顶部振动加速度传感器22，其中传动轴根部载荷传感器21安装在垂直传动轴2底端，且不与发电机3相接触，传动轴顶部振动加速度传感器22安装在垂直传动轴2顶端，且不与垂直传动轴2顶面侧面相交处相接。在各个上悬臂5上使用螺钉固定上悬臂外测点传感器51、上悬臂中测点传感器52、上悬臂内测点传感器53，其中上悬臂外测点传感器51不与叶片1相接触，上悬臂内测点传感器53不与垂直传动轴2相接触，且上悬臂外测点传感器51和上悬臂内测点传感器53沿上悬臂中测点传感器52对称。在各个下悬臂6上使用螺钉固定下悬臂外测点传感器61、下悬臂中测点传感器62、下悬臂内测点传感器63，其中下悬臂外测点传感器61不与叶片1相接触，下悬臂内测点传感器63不与垂直传动轴2相接触，且下悬臂外测点传感器61和下悬臂内测点传感器63沿下悬臂中测点传感器62对称。在各个叶片1上安装上叶根载荷传感器11、下叶根载荷传感器13，上叶根载荷传感器11、下叶根载荷传感器13均与叶片1和悬臂相交处有间隙，上叶根载荷传感器11和下叶根载荷传感器13均与叶片1端部有间隙。各个部件的传感器安装完毕，经过一系列调试就可以工作了。工作时，上叶根载荷传感器11、下叶根载荷传感器13、传动轴根部载荷传感器21、传动轴顶部振动加速度传感器22、振动加速度传感器31、水平倾角传感器32、上悬臂外测点传感器51、上悬臂中测点传感器52、上悬臂内测点传感器53、下悬臂外测点传感器61、下悬臂中测点传感器62、下悬臂内测点传感器63上所检测到的数据传送给数据采集模块，当距离较远的情况下可以将检测到的数据传送给传输子站，再由传输子站传送给数据采集模块，通过数据采集模块与PLC控制系统之间的数据交互和数据对比，PLC控制系统对所采集的数据进行判断，判断采集的数据是否处于正常数值范围内，如果发生异常，PLC控制系统对H型垂直轴风力发电机组出现的问题做出反应，从而提醒工作人员进行检修。

Claims (7)

1.一种带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，包括发电机，发电机上设有垂直传动轴，发电机底面设置有塔筒，垂直传动轴上设有沿垂直传动轴轴对称的悬臂，悬臂端部均设有叶片，其特征在于，所述叶片上均设有叶片传感器，叶片传感器包括依次设置在叶片表面的上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器；所述悬臂包括上悬臂和下悬臂，且上悬臂和下悬臂之间有间隙，上悬臂上设有上悬臂传感器，下悬臂上设有下悬臂传感器，所述上悬臂传感器包括依次设置在上悬臂上的上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器，所述下悬臂传感器包括依次设置在下悬臂上的下悬臂外测点传感器、下悬臂中测点传感器、下悬臂内测点传感器；所述垂直传动轴上设有垂直传动轴传感器；所述发电机上设有发电机传感器；所述发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器均与数据检测系统相连；所述H型垂直轴风力发电机组连接有PLC控制系统。

2.如权利要求1所述的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述垂直传动轴传感器包括设置在垂直传动轴底端的传动轴根部载荷传感器和设置在垂直传动轴顶端的传动轴顶部振动加速度传感器，所述传动轴根部载荷传感器与垂直传动轴侧面底面相交处有间隙，所述传动轴顶部振动加速度传感器与垂直传动轴侧面顶面相交处有间隙。

3.如权利要求1所述的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述发电机传感器包括设置在发电机顶端的振动加速度传感器和水平倾角传感器，振动加速度传感器和水平倾角传感器沿发电机轴心对称，振动加速度传感器和水平倾角传感器与发电机侧面顶面相交处有间隙。

4.如权利要求1所述的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述上叶根载荷传感器、叶中载荷传感器、下叶根载荷传感器均与叶片和悬臂相交处有间隙，上叶根载荷传感器和下叶根载荷传感器均与叶片端部有间隙，上叶根载荷传感器和下叶根载荷传感器沿叶中载荷传感器对称。

5.如权利要求1所述的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述上悬臂外测点传感器、上悬臂中测点传感器、上悬臂内测点传感器均与上悬臂端部有间隙，上悬臂外测点传感器和上悬臂内测点传感器沿上悬臂中测点传感器对称。

6.如权利要求5所述的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述下悬臂外测点传感器、下悬臂中测点传感器、下悬臂内测点传感器均与下悬臂端部有间隙，下悬臂外测点传感器和下悬臂内测点传感器沿下悬臂中测点传感器对称。

7.如权利要求6所述的带有检测机组载荷装置的H型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述数据检测系统包括与发电机传感器、垂直传动轴传感器、上悬臂传感器、下悬臂传感器、叶片传感器连接的数据采集模块，数据采集模块上连接有存储器，数据采集模块还连接有电源模块，数据采集模块与PLC控制系统相连接。

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