CN214577539U - 一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，包括激光位移传感器、控制器、采集装置、无线路由器和移动智能终端；激光位移传感器为两个，分别用于测量风电机组主轴总成的径向和轴向窜动位移；控制器为两个，分别与两个激光位移传感器通讯相连，用于控制其测量；采集装置用于采集和存储主轴总成窜动位移数据；无线路由器用于将采集的主轴总成窜动位移数据通过无线局域网发送出去，或通过网线经风电场局域网传输至集控中心；移动智能终端接收无线路由器发送的数据并进行展示；本实用新型可以实时监测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
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种主轴窜动监测装置，具体涉及一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置。
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。
发明内容
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在线监测装置，能够实现对主轴总成窜动量实时在线监测，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在线监测装置，该装置包括激光位移传感器1、控制器2、采集装置3、无线路由器4和移动智能终端5；
所述激光位移传感器1为两个，分别安装在风电机组的齿轮箱8的前端盖上，一个激光位移传感器用于测量风电机组主轴总成的径向窜动位移，该激光位移传感器的探头指向连接风电机组的齿轮箱8和主轴6的收缩盘7的轴向外表面，另一个激光位移传感器用于测量主轴总成的轴向窜动位移，该激光位移传感器的探头指向收缩盘7靠近主轴方向的端面；
所述控制器2为两个，分别与两个激光位移传感器通讯相连，用于控制两个激光位移传感器的测量，两个控制器均为RS-232/485数字量输出；
所述采集装置3用于采集和存储主轴总成窜动位移数据；所述无线路由器4用于将采集装置3采集的主轴总成窜动位移数据通过无线局域网发送出去，或通过网线经风电场局域网传输至集控中心；所述移动智能终端5内置分析和展示软件，能够接收无线路由器4发送的数据，并进行展示。
所述采集装置3位于风电机组机舱控制柜内，与两个控制器通过RS-232/485接口线相连。
所述无线路由器4位于风电机组塔底控制柜内，与采集装置3通过网线相连。
所述移动智能终端5为手机、Pad等智能设备。
两个激光位移传感器1分别通过支架固定安装在风电机组的齿轮箱8的前端盖上。
所述移动智能终端5、无线路由器4和采集装置3的IP地址处于同一局域网网段。
一个激光位移传感器的探头与收缩盘7的轴向外表面的距离为激光位移传感器量程的一半，另一个激光位移传感器与收缩盘7靠近主轴方向的端面的距离为激光位移传感器量程的一半。
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监测技术及装置，通过实时监测记录主轴总成窜动数据，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为本实用新型监测装置的整体结构示意图。
图中，1：激光位移传感器；2：控制器；3：采集装置；4：无线路由器；5：移动智能终端；6：主轴；7：收缩盘；8：齿轮箱。
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，风电机组的主轴6和齿轮箱8通过收缩盘7紧固连接，本实用新型为一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，包括激光位移传感器1、控制器2、采集装置3、无线路由器4和智能移动终端5。
进一步地，激光位移传感器为两个，分别用于测量主轴总成的轴向窜动位移和径向窜动位移。优选地，激光位移传感器1通过支架分别固定安装在齿轮箱8前端盖上，其中一个激光移传感器1的探头指向收缩盘7轴向外表面，用于测量主轴6总成的径向窜动位移，另一个激光位移传感器1的探头指向收缩盘7靠近主轴6方向的端面，用于测量主轴6总成的轴向窜动位移。优选地，激光位移传感器的测量精度为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，控制器2为两个，分别与两个激光位移传感器1通讯相连，用于控制两个激光位移传感器1的测量，两个控制器均为RS-232/485数字量输出，优选地，控制器2具有当前测量值显示，原始值显示、计算值显示、上限/下限阈值手动设定、公差手动设定、上限/下限阈值自动示数、公差自动示数、显示反转、测量加减方向、零点漂移值、峰值保持、谷值保持、峰值至峰值保持、初始化、按键锁定功能。
进一步地，采集装置3位于风电机组机舱控制柜内，与2个控制器通过RS-232/485接口相连，用于采集和存储主轴总成窜动位移数据。优选地，采集装置3需设置IP地址和网关等参数。
进一步地，无线路由器4位于风电机组塔底控制柜内，与采集装置3通过网线相连，用于将主轴总成窜动位移数据以无线局域网的形式发送出去，也可以通过网线经风场局域网传输至集控中心，优选地，无线路由器的IP地址需和采集装置的IP地址处于同一局域网网段。
进一步地，移动智能终端可以为手机、Pad等智能设备，内置分析和展示软件，能够接收无线路由器发送的数据，并进行展示，优选地，移动智能终端内在的分析软件具有对主轴窜动数据进行分析和预警功能。优选地，移动智能终端需设置IP地址和网关等参数，使其与无线路由器处于同一局域网网段，以便能够接受无线路由器发送的数据。
本实用新型的测量过程为：将激光位移传感器1固定安装在齿轮箱8前端盖上，调整两个激光位移传感器的位置，使激光位移传感器的探头正对收缩盘轴向外表面和前端面，同时调整激光位移传感器的探头与收缩盘轴向外表面和前端面间的距离为激光位移传感器量程的一半。
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，经被测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，通过控制采集装置3上数据采集功能，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，通过控制采集装置3的数据传输功能，将采集装置3采集的数据通过无线路由器4发送出去。
进一步地，风电机组运维人员如需查看主轴总成的窜动位移数据，只需携带移动智能终端5到达机组塔底附件，在无线路由器5的网络覆盖范围内，通过移动智能终端5的内置分析软件接收无线路由器发送的数据。
进一步地，移动智能终端5的内置分析软件具有分析和展示功能，可以显示当前测量数据和一段时间内的历史测量数据，使运维人员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需求进行设定。
Claims (7)
1.一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，该装置包括激光位移传感器(1)、控制器(2)、采集装置(3)、无线路由器(4)和移动智能终端(5)；
所述激光位移传感器(1)为两个，分别安装在风电机组的齿轮箱(8)的前端盖上，一个激光位移传感器用于测量风电机组主轴总成的径向窜动位移，该激光位移传感器的探头指向连接风电机组的齿轮箱(8)和主轴(6)的收缩盘(7)的轴向外表面，另一个激光位移传感器用于测量主轴总成的轴向窜动位移，该激光位移传感器的探头指向收缩盘(7)靠近主轴方向的端面；
所述控制器(2)为两个，分别与两个激光位移传感器通讯相连，用于控制两个激光位移传感器的测量，两个控制器均为RS-232/485数字量输出；
所述采集装置(3)用于采集和存储主轴总成窜动位移数据；所述无线路由器(4)用于将采集装置(3)采集的主轴总成窜动位移数据通过无线局域网发送出去，或通过网线经风电场局域网传输至集控中心；所述移动智能终端(5)内置分析和展示软件，能够接收无线路由器(4)发送的数据，并进行展示。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，所述采集装置(3)位于风电机组机舱控制柜内，与两个控制器通过RS-232/485接口线相连。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，所述无线路由器(4)位于风电机组塔底控制柜内，与采集装置(3)通过网线相连。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，所述移动智能终端(5)为手机、Pad智能设备。
5.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，两个激光位移传感器(1)分别通过支架固定安装在风电机组的齿轮箱(8)的前端盖上。
6.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，所述移动智能终端(5)、无线路由器(4)和采集装置(3)的IP地址处于同一局域网网段。
7.根据权利要求1所述的一种风电机组主轴总成窜动在线监测装置，其特征在于，一个激光位移传感器的探头与收缩盘(7)的轴向外表面的距离为激光位移传感器量程的一半，另一个激光位移传感器与收缩盘(7)靠近主轴方向的端面的距离为激光位移传感器量程的一半。
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Cited By (1)
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| CN113007040A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-06-22 | 西安热工研究院有限公司 | 风电机组主轴总成窜动在线监测与故障预警系统及方法 |
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2021
- 2021-03-04 CN CN202120470096.3U patent/CN214577539U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN113007040B (zh) * | 2021-04-21 | 2022-09-09 | 西安热工研究院有限公司 | 风电机组主轴总成窜动在线监测与故障预警系统及方法 |
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