CN210773882U

CN210773882U - 一种监视摩擦片的厚度的装置

Info

Publication number: CN210773882U
Application number: CN201921374716.2U
Authority: CN
Inventors: 徐曙; 李庆宝
Original assignee: Sheyang Yuanjing Energy Technology Co ltd
Current assignee: Sheyang Yuanjing Energy Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-08-22

Abstract

本实用新型涉及一种监视摩擦片的厚度的装置，该装置包括：第一距离传感器，其被布置在可相对于偏航轴承转动的部件处并且对准偏航轴承的齿圈的齿，所述第一距离传感器被配置为测量第一距离传感器到齿的距离；以及控制器，其被配置为根据所测量的距离确定摩擦片的厚度。本实用新型还涉及一种相应的监视方法。通过该装置或该方法，可以实时、可靠且精确地监视摩擦片的状态，同时通过该装置或该方法还可以精确地测量偏航角度。

Description

一种监视摩擦片的厚度的装置

技术领域

本实用新型总体上涉及风力发电领域，具体而言涉及一种监视摩擦片的厚度的装置。此外，本实用新型还涉及一种监视摩擦片的厚度的方法。

背景技术

近年来，清洁能源领域呈现出快速发展的趋势。作为清洁能源的代表，风力发电机的应用日益增长。风力发电机的叶片是风力发电机捕获风能的核心部件，而机舱内的偏航控制系统又是调节叶片的偏航角的重要部件，其健康状况直接关系到设备安全和发电效率。

决定偏航控制系统的健康状况的一个重要部件是布置在机舱部分与偏航轴承之间的摩擦片，因为二者之间的可靠相对滑动主要依赖于该摩擦片的状态。然而，随着风机运行和偏航次数增加，摩擦片会逐渐磨损。尤其在恶劣风况下，偏航系统可能滑移造成摩擦片的加剧磨损。在现场运维中，为了防止因摩擦片过度磨损而影响风机安全和发电性能，摩擦片的状态会定时由运维人员现场检查。但是现场人员的定时检查并不能实时判断摩擦片的摩损状态并自动报警，这可能造成潜在的风险和损失。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种监视摩擦片的厚度的装置和一种监视摩擦片的厚度的方法，通过该装置或该方法，可以实时、可靠且精确地监视摩擦片的状态，同时通过该装置或该方法还可以精确地测量偏航角度。

在本实用新型的第一方面，前述任务通过一种监视摩擦片的厚度的装置，包括：

第一距离传感器，其被布置在可相对于偏航轴承转动的部件处并且对准偏航轴承的齿圈的齿，所述第一距离传感器被配置为测量第一距离传感器到齿的距离；以及

控制器，其被配置为根据所测量的距离确定摩擦片的厚度。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述可相对于偏航轴承转动的部件是机舱底板，并且控制器被配置为根据下列公式确定摩擦片的厚度L：

L＝H–H1–H2，

其中H为机舱底板到偏航轴承的齿圈的距离，H1为第一距离传感器到机舱底板的距离，并且H2为所测量的第一距离传感器到偏航轴承的齿圈的齿的距离。

通过该优选方案，可以简单地确定摩擦片的厚度，而且由于距离传感器生成了表示与每个齿相距的距离的脉冲信号，因此根据该脉冲信号可以确定整个摩擦片的周向厚度，从而更精确地定位摩擦片的缺陷或薄弱部位。在此应当指出，距离传感器还可以布置在其它可相对于偏航轴承的齿圈相对转动的位置处、例如机舱壁，在设置在其它位置处的情况下，该公式中的固定值H和H1也应当相应调整以获得摩擦片的厚度。

在本实用新型的另一优选方案中规定，装置还包括接近传感器，其被布置为使得接近传感器能够测量偏航轴承转动的偏航圈数，并且所述控制器还被配置为根据由第一距离传感器所测量的脉冲信号的脉冲数目和由接近传感器所测量的偏航圈数来确定偏航角度。通过该优选方案，可以简单地确定机舱的偏航角度。

在本实用新型的另一优选方案中规定，接近传感器被布置在偏航轴承的齿圈下方的刹车钳处，使得接近传感器在经过指定的螺栓时生成脉冲信号以记录偏航圈数。通过该优选方案，可以简单地确定偏航角度。但是应当指出，接近传感器也可以布置在其它位置处，只要能够确定偏航圈数，其中出发接近传感器的脉冲信号的参考物例如可以是齿圈上或机舱底板上的任何突起物。本领域的技术人员在本实用新型的教导下能够设想这样的布置。

在本实用新型的又一优选方案中规定，该装置还包括第二距离传感器，其被布置在所述可相对于偏航轴承转动的部件处并且第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距n+0.5个齿，其中n为整数，并且控制器还被配置为根据由第一距离传感器所测量的脉冲信号和由第二距离传感器所测量的脉冲信号确定偏航方向。通过该优选方案，可以简单地确定偏航方向。在此，偏航方向包括所定义的正向和与正向相反的反向。第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点之间的距离可以为任意个齿数+0.5个齿数，使得两个距离传感器的脉冲波形刚好错开约半个周期，由此可简单地判定偏航方向。在本实用新型中，“测距点”是指距离传感器的测距线在偏航轴承的齿圈上的交点或投影点。

在本实用新型的第二方面，前述任务通过一种监视摩擦片的厚度的方法来解决，该方法包括下列步骤：

从第一距离传感器接收第一脉冲信号，所述第一脉冲信号表示第一距离传感器与偏航轴承的齿圈的齿相距的距离，其中第一距离传感器被布置在可相对于偏航轴承转动的部件处并且对准偏航轴承的齿圈的齿，所述第一距离传感器被配置为测量第一距离传感器到齿的距离；

从接近传感器接收第二脉冲信号，所述第二脉冲信号表示偏航轴承转动的偏航圈数，其中所述接近传感器被布置为使得接近传感器能够测量偏航轴承转动的偏航圈数；

从第二距离传感器接收第三脉冲信号，所述第一脉冲信号表示第二距离传感器与偏航轴承的齿圈的齿相距的距离，其中第二距离传感器被布置在所述可相对于偏航轴承转动的部件处并且第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距n+0.5个齿，其中n为整数；以及

根据第一脉冲信号、第二脉冲信号以及第三脉冲信号确定摩擦片的厚度、偏航角度和/或偏航方向。

在本实用新型的一个优选方案中规定，n＝1。通过该优选方案，可以将第一和第二距离传感器布置得彼此靠近，从而便于传感器的精确布置。

在本实用新型的另一优选方案中规定，所述可相对于偏航轴承转动的部件是机舱底板，并且确定摩擦片的厚度L包括：

L＝H–H1–H2，

在本实用新型的又一优选方案中规定，通过下列公式来确定偏航角度α：

其中k为由第一距离传感器测量的脉冲信号的脉冲数目，N为偏航轴承的齿圈的齿数，并且Q为偏航圈数。

通过该优选方案，可以简单地且精确地确定偏航角度。

在本实用新型的另一优选方案中规定，确定偏航方向包括：

在第一脉冲信号为高电平时确定第二脉冲信号的变化；以及

如果所述变化为上升沿，则确定偏航方向为正向，并且如果所述变化为下降沿，则确定偏航方向为反向。

通过该优选方案，可以简单且准确地确定偏航方向。

本实用新型至少具有下列有益效果：(1)通过本实用新型，可以简单且精确地确定摩擦片的厚度以及偏航角度，其中本实用新型测量的摩擦片的厚度为整个摩擦片的周向厚度，便于分析整个摩擦片以定位缺陷或薄弱部位，而且由于在确定偏航角度时采用了多圈齿轮数目的累积结果，因此所确定的偏航角度具有较大的精确性；(2)通过本实用新型，还可以方便地确定导航方向；(3)本实用新型采用低成本的装置、简单的安装和计算实现了多个重要参数的同时计算，无需对现有风机结构进行较大改进，因此非常适于应用于现有风机。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的装置的距离传感器的示意图；

图2示出了根据本实用新型的装置的接近传感器的示意图；

图3示出了根据本实用新型的脉冲信号的示意图；以及

图4示出了根据本实用新型的方法的流程。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

另外，本实用新型的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

图1示出了根据本实用新型的装置的距离传感器101的示意图。

如图1所示，距离传感器101示例性地安装在机舱底板103上，并且距离传感器101对准偏航轴承的齿圈102上的齿104，使得每当齿104 和齿隙落入距离传感器101的测距范围时都测量距离传感器101的测距面到相应齿104和齿隙的距离，并且随着齿圈102的转动而生成包含多个距离的周期性信号、即脉冲信号。所述脉冲信号例如参见图3，其中在图3中，脉冲信号A为第一距离传感器101测量的脉冲信号，而脉冲信号B为第二距离传感器(未示出)测量的脉冲信号，第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距1.5个齿以确定偏航方向。在本实施例中，脉冲信号为方波信号，其中波峰表示齿隙经过距离传感器101时的信号，而波谷表示齿104经过距离传感器时的信号。应当指出，在本实施例中，距离传感器101被布置为使得其测距线平行于齿圈102 的轴线；而在另一实施例中，距离传感器101可以被布置为使得其测距线垂直于齿圈102的轴线，在这种情况下，波峰同样表示齿隙经过距离传感器101时的信号，并且波谷同样表示齿104经过距离传感器时的信号。

根据所述脉冲信号，装置根据下列公式确定摩擦片的厚度L：

L＝H–H1–H2，

其中H为机舱底板到偏航轴承的齿圈的距离，H1为第一距离传感器到机舱底板的距离，并且H2为所测量的第一距离传感器到偏航轴承的齿圈的齿的距离。H和H1均为在安装距离传感器后可测量的固定值。

在此应当指出，距离传感器101还可以布置在其它可相对于偏航轴承的齿圈102相对转动的位置处、例如机舱壁上，在设置在其它位置处的情况下，该公式中的固定值H和H1也应当相应调整以获得摩擦片的厚度。

图2示出了根据本实用新型的装置的接近传感器201的示意图。

如图2所示，接近传感器201布置在偏航轴承的齿圈下方的刹车钳 203，其中接近传感器201在靠近螺栓202时会生成脉冲信号，所述脉冲信号可以表示齿圈转动的圈数。

在本实施例中，通过下列公式来确定偏航角度α：

其中k为由第一距离传感器101测量的脉冲信号的脉冲数目，N为偏航轴承的齿圈的齿数，并且Q为通过接近传感器201的脉冲信号确定的偏航圈数，其中偏航圈数不为整数圈的，可以通过脉冲数目和齿数的比例来确定分数。偏航轴承的齿圈的齿数N为固定值，其例如可以通过齿计数、查看技术手册来确定。

在另一实施例中，也可以规定，控制器在每当收到接近传感器的脉冲信号时将第一距离传感器101测量的脉冲信号的脉冲数目清零，由此可通过下列公式来确定偏航角度α：

其中k为由第一距离传感器101测量的脉冲信号的脉冲数目，N为偏航轴承的齿圈的齿数。

一般对于大Mw级风电机组，偏航轴承齿数超过100，采用此种方法测得的偏航角度的误差小于360/100＝3.6°，其精度可良好地满足风机发电及安全要求。

在此应当指出，尽管在本实施例中，接近传感器201布置在刹车钳 203处，但是在其它实施例中，接近传感器也可以布置在其它位置处，只要能够确定偏航圈数，其中出发接近传感器的脉冲信号的参考物例如可以是齿圈上或机舱底板上的任何突起物。本领域的技术人员在本实用新型的教导下能够设想这样的布置。

图3示出了根据本实用新型的脉冲信号的示意图。

在图3中，脉冲信号A为第一距离传感器101测量的脉冲信号，而脉冲信号B为第二距离传感器(未示出)测量的脉冲信号，第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距1.5个齿以确定偏航方向。在此应当指出，其它距离也是可设想的，例如第一距离传感器和第二距离传感器可以被布置为使得第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距n+0.5个齿，其中n为整数。

控制器可以通过如下方式来确定偏航方向：

首先，在第一脉冲信号A为高电平时确定第二脉冲信号B的变化，即是上升沿还是下降沿。如果所述变化为上升沿，则确定机舱的偏航方向为正向、即所标定的方向，并且如果所述变化为下降沿，则确定机舱的偏航方向为反向、即与所标定的方向相反的方向。

图4示出了根据本实用新型的方法300的流程。

在步骤302，从第一距离传感器接收第一脉冲信号，所述第一脉冲信号表示第一距离传感器与偏航轴承的齿圈的齿相距的距离，其中第一距离传感器被布置在可相对于偏航轴承转动的部件处并且对准偏航轴承的齿圈的齿，所述第一距离传感器被配置为测量第一距离传感器到齿的距离；

在步骤304，从接近传感器接收第二脉冲信号，所述第二脉冲信号表示偏航轴承转动的偏航圈数，其中所述接近传感器被布置为使得接近传感器能够测量偏航轴承转动的偏航圈数；

在步骤306，从第二距离传感器接收第三脉冲信号，所述第一脉冲信号表示第二距离传感器与偏航轴承的齿圈的齿相距的距离，其中第二距离传感器被布置在所述可相对于偏航轴承转动的部件处并且第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距n+0.5个齿，其中n 为整数；以及

在步骤308，根据第一脉冲信号、第二脉冲信号以及第三脉冲信号确定摩擦片的厚度、偏航角度和/或偏航方向。

虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本实用新型的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并由此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims

1.一种监视摩擦片的厚度的装置，其特征在于，包括：

接近传感器，其被布置为使得接近传感器能够测量偏航轴承转动的偏航圈数。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述可相对于偏航轴承转动的部件是机舱底板。

3.根据权利要求1所述的装置，其中接近传感器被布置在偏航轴承的齿圈下方的刹车钳处，使得接近传感器在经过指定的螺栓时生成脉冲信号以记录偏航圈数。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二距离传感器，其被布置在所述可相对于偏航轴承转动的部件处并且第二距离传感器的测距点与第一距离传感器的测距点相距n+0.5个齿，其中n为整数。