CN214092148U - 一种风电机组主轴总成窜动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风电机组主轴总成窜动检测装置，该装置包括激光位移传感器、激光控制器、采集装置、安装支架和固定支架；激光位移传感器为1个，能够同时测量主轴总成的轴向窜动位移和径向窜动位移，激光控制器用于控制激光位移传感器的测量，并与采集装置相连，采集装置用于采集、分析和展示主轴总成窜动数据，安装支架用于安装激光位移传感器并与固定支架相连，固定支架固定安装在机舱工作台上。本实用新型可以准确测量并记录主轴总成窜动数据，及时掌握主轴运行状态和提前发现其异常或劣化趋势，并采取针对性的处理措施，避免轴窜故障的产生和蔓延。

Description

一种风电机组主轴总成窜动检测装置

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及一种主轴总成轴向窜动检测装置，具体涉及一种风电机组主轴总成窜动检测装置。

背景技术

风电机组主轴总成窜动一直是影响机组正常运行的疑难杂症。主轴轴向窜动会传递到行星架的圆柱滚子轴承，行星轮和行星架一起轴向窜动还会对行星轮造成齿面磨损，进一步还可能会损伤到齿轮箱里其它零部件，最终造成齿轮箱失效，且这些损伤和失效都会直接或间接的导致机组停机。受设计条件和现场湍流因素的影响，主轴总成窜动问题很难得到根治，一些主机厂将该问题视作可接受的现象，但是需要进行严格控制。一旦失控，主轴总成窜动量超过极限，将会导致主轴承、齿轮箱失效，此类事故已在现实中屡屡出现。双馈风电机组齿轮箱成本约占整机成本的13％，发生失效后在空中维修难度大，须动用大型吊车将其吊下后维修，吊车台班费用加上更换的设备费用和停机造成的损失电量，严重影响风电场经营效益。

目前国内外尚无成熟的检测装置对主轴总成窜动进行标准化测量，对于主轴总成窜动仅限于采用游标卡尺、塞尺等简单的测量工具进行物理测量。

在类似机型设备的轴向窜动研究中，国外科研人员主要从制造和安装过程中存在瑕疵、工件几何形状不规则等方面，分析前后排滚轮是否存在高度差以及滚轮轴线与工件轴线相交是否存在夹角来研究轴向窜动的原因和测量方法。

在国内的研究中，首钢从对轴向力的测量和轴向力的计算着手，对轧辊的轴向窜动进行了研究，给出了轴向窜动的引起原因和防止发生的一些措施。广州柴油机厂股份有限公司对柴油机发电机组轴系出现的轴向窜动进行了分析，利用轴系动力学特性对其出现的故障进行了测量和原因分析，并分析了轴窜对发电机组的性能、寿命的影响程度，根据分析结果，给出了故障排除方法和建议。

目前，采用何种方式检测轴窜，尤其是在机组哪个位置检测效果最好，目前还没有成熟的方法。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种风电机组主轴总成窜动检测装置，能够实现对主轴总成窜动量的准确测量，进而掌握主轴总成窜动的变化规律，提前发现其异常或劣化趋势，并采取针对性的处理措施，避免事故扩大化，保证机组的安全稳定运行。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种风电机组主轴总成窜动检测装置，该装置包括激光位移传感器1、激光控制器2、采集装置3、固定支架5和安装支架4；

所述激光位移传感器1为一个，激光位移传感器1位置通过固定支架5和安装支架4调节，使得激光位移传感器的探头指向风电机组主轴6轴向外表面，用于测量风电机组主轴总成的径向和轴向窜动位移；

所述激光控制器2为一个，与激光位移传感器1通讯相连，用于控制激光位移传感器1的测量，激光控制器2的输出信号为模拟量信号；

所述采集装置3与激光控制器2通讯相连，用于采集、存储、分析和展示主轴总成窜动位移数据。

所述安装支架4安装在固定支架5上，用于安装激光位移传感器1并调节激光位移传感器探头的位置，包括转接板41、横向导杆42和固定环43，横向导杆 42通过固定环43活动连接在固定支架5上，转接板41通过其上的通孔与横向导杆42的一端紧固相连，转接板41能够在横向导杆42上移动，激光位移传感器1 通过转接板41上的通孔固定安装在转接板上。

所述固定支架5固定安装在机舱工作台7上，用于固定安装支架4，包括固定在机舱工作台7上的底座板52和固定在底座板52上的竖向导杆51。

本实用新型针对风电机组主轴总成窜动故障，提出了针对该类故障的检测装置，通过测量和记录主轴总成窜动位移，找出主轴总成窜动的变化规律，及时掌握主轴运行状态和提前发现其异常或劣化趋势，并采取针对性的处理措施，避免轴窜故障的产生和蔓延，对于降低机组故障率，提高机组运行可靠性具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2a和图2b为激光位移传感器安装示意图的主视图和左视图。

图中，1：激光位移传感器；2：控制器；3：采集装置；4：安装支架；41：转接板；42：横向导杆；43：固定环；5：固定支架；51：竖向导杆；52：底座板；6：风电机组主轴；7：机舱工作台。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的解释说明。

如图1所示，本实用新型为一种风电机组主轴总成窜动检测装置，包括激光位移传感器1、激光控制器2和采集装置3。

进一步地，激光位移传感器1为一个，通过转接板41上的通孔固定安装在安装支架4的转接板上，激光位移传感器的探头指向风电机组主轴6轴向外表面，用于测量风电机组主轴总成的径向和轴向窜动位移。优选地，此时激光位移传感器1测量的是主轴总成的径向位移，还需要计算获得风电机组主轴总成的轴向窜动位移，由于风电机组主轴6为圆台形，圆台外表面与圆台中心轴线间的夹角为θ，因此，根据直角三角形的连边关系，主轴总成的轴向窜动位移为s_l＝s_r/tanθ，其中s_r为主轴总成的径向窜动位移。优选地，激光位移传感器1的测量精度为 0.01mm，量程为50mm，工作环境温度范围为-10℃至+50℃，无凝结。

进一步地，激光控制器2为一个，与激光位移传感器1通讯相连，用于控制激光位移传感器1的测量，控制器的输出信号为模拟量信号。优选地，激光控制器2具有当前测量值显示，原始值显示、上限/下限阈值自动示数、零点设置、初始化、按键锁定功能。

进一步地，采集装置3与激光控制器2通讯相连，用于采集、存储、分析和展示风电机组主轴总成窜动位移数据。优选地，采集装置3可以显示实时测量数据并绘制测量曲线，并且能基于北京时间实时存储数据，测量结束后还可以回放测量曲线及测量数据表格。

如图2a和图2b所示，激光位移传感器1的安装装置包括安装支架4和固定支架5，安装支架4安装在固定支架5上，用于安装激光位移传感器1并调节激光位移传感器1的探头的位置，安装支架4包括转接板41、横向导杆42和固定环43。优选地，转接板41通过转接板上的通孔与横向导杆42的一端紧固相连，转接板能够在横向导杆上移动，当移动到合适位置时通过锁紧螺栓将其紧固在横向导杆上。优选地，横向导杆42的另一端与固定环43的其中一个通孔紧固连接，横向导杆42与固定环43之间能够相对滑动，当滑动到所需位置时通过锁紧螺栓对二者进行紧固连接，使激光位移传感器1的探头正对于风电机组主轴轴向外表面。优选地，固定环43的另一个通孔与固定支架5的竖向导杆51紧固连接，固定环43和竖向导杆51支架同样能够相对滑动，当滑动到所需位置时通过锁紧螺栓对二者进行紧固连接。安装支架具有结构简单、使用灵活、调节范围大的特点。

进一步地，固定支架5固定安装在机舱工作台7上，用于固定安装支架4，固定支架5包括底座板52和竖向导杆51。优选地，底座板52通过底座板U型槽与机舱工作台7固定相连，竖向导杆51固定安装在底板座52的螺纹孔上。优选地，竖向导杆51的一端加工有螺纹。

(3)本实用新型的测量过程为：将激光位移传感器1固定安装在安装支架4 上，将安装支架4固定安装在固定支架5上，以及将固定支架5固定安装在机舱工作台7上。

进一步地，通过安装支架4的横向导杆42和固定支架5的竖向导杆51调整激光位移传感器1的位置，使激光位移传感器1的探头正对风电机组主轴6轴向外表面，同时调整激光位移传感器1的探头与风电机组主轴6承轴向外表面间的距离为激光位移传感器1量程的一半。

进一步地，待激光位移传感器1的位置调整完毕之后，通过激光控制器2对激光位移传感器1进行初始化设置，使激光位移传感器1当前的测量值为0。

进一步地，激光位移传感器1的测量原理为：激光位移传感器1的发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。

进一步地，通过采集装置3上的控制按钮，开始采集激光位移传感器1的测量数据，采集装置3可以根据用户需求设置采样频率，采集的数据存储在采集装置3的存储卡内。

进一步地，采集装置3具有数据分析和展示功能，能够将采集到的模拟量信号转换为数字量信号，并对数据进行分析，计算出风电机组主轴总成的径向窜动位移和轴向窜动位移。

进一步地，采集装置3设置有显示屏，可以显示当前测量数据和一段时间内的历史测量数据，使用户可以直观的查看主轴总成窜动数据的变化过程，显示的时间跨度可以根据用户需求进行设定。

Claims (3)

1.一种风电机组主轴总成窜动检测装置，其特征在于，该装置包括激光位移传感器(1)、激光控制器(2)、采集装置(3)、固定支架(5)和安装支架(4)；

所述激光位移传感器(1)为一个，激光位移传感器(1)位置通过固定支架(5)和安装支架(4)调节，使得激光位移传感器的探头指向风电机组主轴(6)轴向外表面，用于测量风电机组主轴总成的径向和轴向窜动位移；

所述激光控制器(2)为一个，与激光位移传感器(1)通讯相连，用于控制激光位移传感器(1)的测量，激光控制器(2)的输出信号为模拟量信号；

所述采集装置(3)与激光控制器(2)通讯相连，用于采集、存储、分析和展示主轴总成窜动位移数据。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动检测装置，其特征在于，所述安装支架(4)安装在固定支架(5)上，用于安装激光位移传感器(1)并调节激光位移传感器探头的位置，包括转接板(41)、横向导杆(42)和固定环(43)，横向导杆(42)通过固定环(43)活动连接在固定支架(5)上，转接板(41)通过其上的通孔与横向导杆(42)的一端紧固相连，转接板(41)能够在横向导杆(42)上移动，激光位移传感器(1)通过转接板(41)上的通孔固定安装在转接板上。

3.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动检测装置，其特征在于，所述固定支架(5)固定安装在机舱工作台(7)上，用于固定安装支架(4)，包括固定在机舱工作台(7)上的底座板(52)和固定在底座板(52)上的竖向导杆(51)。

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