CN212508654U - 一种新型风电塔筒状态在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型风电塔筒状态在线监测系统，在风机塔筒顶端晃动幅度最大的位置设置一个唯一的倾角传感器，用于采集风机塔筒发生晃动的次数、无需采集具体的晃动角度；倾角传感器采集到的数据经由数据采集器上传至数据处理服务器进行处理、生成风电塔筒的晃动频率当前状态量并计算出晃动频率原始状态量，进而得到风电塔筒的晃动频率原始状态量变化率，并结合实时状态参考数据得到晃动频率实时状态量变化率，从而实现对风电塔筒的状态判断；远程操作终端对数据采集器以及数据处理服务器进行配置，并根据数据处理服务器的判断结果发出警报。该系统安装方便、成本低，对塔筒的安全状况评价更加友好直观，评估结果更为准确可靠。

Description

一种新型风电塔筒状态在线监测系统

技术领域

本实用新型属于风电塔筒监测技术领域，特别涉及一种新型风电塔筒状态在线监测系统。

背景技术

风电塔筒是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时能吸收机组振动。风电机组在运行的过程中，塔筒不仅承受着重力作用，还承受着推力、弯矩和扭矩等复杂多变的载荷，这使得塔筒会出现一定程度的摇摆和扭曲等变形。此外，塔筒还会受到材料变化、零部件失效等因素影响。过大的变化会影响风电机组的正常运行，严重的将会产生重大安全事故，因此需要对风电塔筒状态进行在线监测。

目前，风电塔筒在线监测通常是在塔筒上安装多个GPS接收机，根据GPS测量数据绘制得到塔筒状态，这种方式不仅成本高，而且受限于塔筒的封闭状态，GPS信号接收困难。现有专利中已有采用传感器直接测量塔筒偏移量的方法，例如201310166732.3和201811619569.0，均是在风电塔筒的不同位置设置多个倾角传感器，监测塔筒具体的位移量(偏移角度)；但风机塔筒不是刚体，其在运行过程中发生的是线性形变，公式计算不能严格遵循工程实际、与实体有偏离，并且随着塔筒持续运行、塔筒母材出现疲劳，公式适用性也会降低，加上计算过程中存在诸多简化，无法保证计算结果的准确性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型风电塔筒状态在线监测系统。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种新型风电塔筒状态在线监测系统，包括依次电性连接的一个唯一的倾角传感器、数据采集器、数据处理服务器以及远程操作终端，所述倾角传感器设在所述风电塔筒顶端、并位于偏航刹车盘下方，用于采集所述风机塔筒运行过程中不同方向上的倾角数据；所述数据采集器设在所述风电塔筒的塔基控制柜内，用于获取所述倾角传感器采集到的数据、并上传至所述数据处理服务器；所述数据处理服务器设置在升压站继电保护室内，用于根据所述倾角传感器采集的所述倾角数据计算出晃动频率，并结合所述风电塔筒的风机风速实时数据和风机有功功率实时数据判断所述风电塔筒的状态；所述远程操作终端设在升压站中控室内，用于对所述数据采集器以及所述数据处理服务器进行配置，并根据所述数据处理服务器的判断结果发出警报。

进一步地，所述倾角传感器通过上悬板安装在所述塔筒内壁顶端，所述上悬板包括相互垂直且一体成型的安装板和固定板，所述倾角传感器固定在所述安装板上，所述固定板固定在所述塔筒内壁上。

进一步地，所述安装板边缘设有若干与所述倾角传感器相配合的螺孔，所述固定板上与所述塔筒内壁接触的一侧设有粘贴部。

进一步地，所述螺孔为4个，相邻两个所述螺孔的间距为82mm或38mm。

进一步地，所述安装板与所述固定板的长均为92mm、宽均为60mm、厚均为5mm。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供了一种新型风电塔筒状态在线监测系统，在风机塔筒顶端晃动幅度最大的位置设置一个唯一的倾角传感器，用于采集风机塔筒发生晃动的次数、无需采集具体的晃动角度；倾角传感器采集到的数据经由数据采集器上传至数据处理服务器进行处理、生成风电塔筒的晃动频率当前状态量并计算出晃动频率原始状态量，进而得到晃动频率原始状态量变化率，结合实时状态参考数据得到晃动频率当前状态量变化率，从而实现对风电塔筒的状态判断；远程操作终端对数据采集器以及数据处理服务器进行配置，并根据数据处理服务器的判断结果发出警报。该系统安装方便、成本低，对塔筒的安全状况评价更加友好直观，评估结果更为准确可靠。

附图说明

图1为实施例所述的一种新型风电塔筒状态在线监测系统的结构示意图；

图2为实施例所述的一种新型风电塔筒状态在线监测系统中上悬板的结构示意图；

图3为实施例所述的一种新型风电塔筒状态在线监测系统中上悬板的背面结构示意图。

其中：1、倾角传感器；2、数据采集器；3、数据处理服务器；4、远程操作终端；5、上悬板；51、安装板；52、固定板；53、螺孔；54、粘贴部；6、偏航刹车盘。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

如图1～2所示，本实用新型实施例1提供了一种新型风电塔筒状态在线监测系统，包括依次电性连接的一个唯一的倾角传感器1、数据采集器2、数据处理服务器3以及远程操作终端4，倾角传感器1设在风电塔筒顶端、并位于偏航刹车盘下方，用于采集风机塔筒运行过程中不同方向上的倾角数据；数据采集器2设在风电塔筒的塔基控制柜内，用于获取倾角传感器1采集到的数据、并上传至数据处理服务器3；数据处理服务器3设置在升压站继电保护室内，用于根据倾角传感器1采集的倾角数据计算出晃动频率，并结合风电塔筒的风机风速实时数据和风机有功功率实时数据判断风电塔筒的状态；远程操作终端4设在升压站中控室内，用于对数据采集器2以及数据处理服务器3进行配置，并根据数据处理服务器3的判断结果发出警报。

该系统工作时，首先通过远程操作终端4进行系统初始化，配置好数据采集器2的数据采集定义和数据处理服务器3的数据处理程序；唯一的一个倾角传感器1仅用于采集风机塔筒发生晃动的方向和次数、无需采集具体的晃动角度，该倾角传感器1设在风机塔筒顶端、偏航刹车盘下方，风电机组在运行过程中发生晃动时，此处产生的晃动幅度最大，使得采集的信号更加准确、可靠；数据采集器2将倾角传感器1采集到的风电塔筒在各个方向的晃动数据上传至数据处理服务器3，由数据处理服务器3对数据进行清洗、编码和存储，通过内置的算法进行计算、挖掘，生成风电塔筒的晃动频率当前状态量，并与根据风电塔筒自身属性计算出的n阶固有晃动频率计算差值、得到晃动频率原始状态量变化率；将晃动频率原始状态量变化率和晃动频率当前状态量结合风电塔筒的风机风速实时数据和风机有功功率实时数据得到风电塔筒的晃动频率当前状态量变化率，确定风电塔筒当前时刻的运行状态，剔除异常状态下的数据，对正常状态下的实时状态量变化率进行监测和展示，从而实现对风电塔筒状态的在线监测。数据采集器设置在塔基控制柜内，一来可以实现在不停风机的情况下对系统进行维护，二来可以直接使用风场预留在控制柜内的网口，无需额外设置网络，从而可有效降低成本。

晃动频率当前状态量主要是针对当前状态下风机塔筒的优劣程度进行评价，晃动频率当前状态量变化率的主要作用是基于当前状态量结合变化率的大小、预测达到报警阈值的时间。工作时，通过远程操作终端4在风电塔筒状态趋势图中设置风电塔筒状态量报警阈值，例如，将报警阈值设置为3.1，故障警告阈值设置为5.1。当风电塔筒状态量大于或等于3.1时，系统会自动报警并改变数字显示为黄色，当风电塔筒状态量大于或等于5.1时，系统会自动进行故障警告报警并改变数字颜色为红色。运行维护人员在显示器上可以看到状态量与变化率预警，即可根据塔筒状态量与变化率预警值判断塔筒的运行情况。

在一些具体的实施例中，倾角传感器1通过上悬板5安装在塔筒内壁顶端，上悬板5包括相互垂直且一体成型的安装板51和固定板52，倾角传感器1固定在安装板51上，固定板52固定在塔筒内壁上。

通过上悬板5将倾角传感器1安装在塔筒内壁上，可以便于固定和拆卸，同时确保倾角传感器1的正常使用。

在一些具体的实施例中，安装板51边缘设有若干与倾角传感器1相配合的螺孔53，固定板52上与塔筒内壁接触的一侧设有粘贴部54。

上悬板5可以制作成角铁的形状，安装板51垂直于塔筒内壁、倾角传感器1安装在顶部，具体安装时可通过螺孔53配合倾角传感器上预设的螺孔进行固定；固定板52位于安装板51下方、且与墙面贴合，具体安装时可采用特种胶水涂抹在粘贴部54、粘贴在塔筒内壁上。

在一些具体的实施例中，螺孔53为4个，相邻两个螺孔53的间距为82mm或38mm。

在一些具体的实施例中，安装板51与固定板52的长均为92mm、宽均为60mm、厚均为5mm。

上悬板5的上述设计为配合现有的ACA826T-10-232型号的倾角传感器1使用的最佳规格。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型风电塔筒状态在线监测系统，其特征在于，包括依次电性连接的一个唯一的倾角传感器(1)、数据采集器(2)、数据处理服务器(3)以及远程操作终端(4)，所述倾角传感器(1)设在风电塔筒顶端、并位于偏航刹车盘下方，用于采集所述风电塔筒运行过程中不同方向上的倾角数据；所述数据采集器(2)设在所述风电塔筒的塔基控制柜内，用于获取所述倾角传感器(1)采集到的数据、并上传至所述数据处理服务器(3)；所述数据处理服务器(3)设置在升压站继电保护室内，用于根据所述倾角传感器(1)采集的所述倾角数据计算出晃动频率，并结合所述风电塔筒的风机风速实时数据和风机有功功率实时数据判断所述风电塔筒的状态；所述远程操作终端(4)设在升压站中控室内，用于对所述数据采集器(2)以及所述数据处理服务器(3)进行配置，并根据所述数据处理服务器(3)的判断结果发出警报。

2.如权利要求1所述的新型风电塔筒状态在线监测系统，其特征在于，所述倾角传感器(1)通过上悬板(5)安装在所述塔筒内壁顶端，所述上悬板(5)包括相互垂直且一体成型的安装板(51)和固定板(52)，所述倾角传感器(1)固定在所述安装板(51)上，所述固定板(52)固定在所述塔筒内壁上。

3.如权利要求2所述的新型风电塔筒状态在线监测系统，其特征在于，所述安装板(51)边缘设有若干与所述倾角传感器(1)相配合的螺孔(53)，所述固定板(52)上与所述塔筒内壁接触的一侧设有粘贴部(54)。

4.如权利要求3所述的新型风电塔筒状态在线监测系统，其特征在于，所述螺孔(53)为4个，相邻两个所述螺孔(53)的间距为82mm或38mm。

5.如权利要求4所述的新型风电塔筒状态在线监测系统，其特征在于，所述安装板(51)与所述固定板(52)的长均为92mm、宽均为60mm、厚均为5mm。

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