CN216241102U - 一种风力发电机转轴状态在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电机故障检测装置领域，公开了一种风力发电机转轴状态在线监测装置，包括：罗氏线圈电流传感器、电流传感器、电压传感器、两个振动传感器、两个温度传感器和风力发电机转轴状态在线监测仪，罗氏线圈电流传感器安装于发电机的前端轴上，电流传感器安装于发电机的后端轴的排流接地线上，电压传感器安装于与后端轴的碳刷和接地线之间，两个振动传感器一一安装于前端轴和后端轴的轴承座上，两个温度传感器一一安装于前端轴和后端轴的轴承座上，风力发电机转轴状态在线监测仪分别与罗氏线圈电流传感器、电流传感器、电压传感器、振动传感器和温度传感器信号连接，本实用新型的在线监测装置，针对所有中大型兆瓦级风力发电机组的现场实际工况，能够在线监测发电机转轴运转状态数据。

Description

一种风力发电机转轴状态在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电机故障检测装置领域，特别涉及一种风力发电机转轴状态在线监测装置。

背景技术

风力发电机是整个风力发电机组的核心装置，其安全可靠运行将直接影响到整个机组的稳定和输出电能的质量。由于风力发电机在结构设计、制造和安装方面原因及运行过程长期工作于风沙、盐蚀等恶劣的气候环境下，当发电机的运行时间过长，运行负载过重，或频繁的启动、制动时，则极易造成严重的电机故障，进而影响到整个风力发电机组的正常运行。

在风力发电机组正常运行使用期内，由于上述原因引起发电机转轴上产生轴电流、轴电压。轴电压极易击穿油膜形成放电回路，产生相当大的轴电流。轴电流会对转轴和轴承之间的润滑油膜造成损害，造成油膜润滑功能降低甚至失去；同时还会引起轴承局部温度升高，导致轴承内表面出现条状熔蚀伤痕，严重时甚至可能直接烧坏轴颈和轴瓦；第三会引起转轴和轴承之间反复放电和灭弧，导致轴承发生熔蚀。使发电机转轴和轴承之间的产生不同程度的损伤情况，导致转轴运转过程中温度升高、振动增强。严重时还会造成发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

现有技术是检修人员专人跟踪定期对轴电流、轴电压进行测量，数据记录。但是人工测量需要专业人员攀爬到风机机舱内部，风机在运行过程中去测量对人员和设备存在安全隐患，且不能实时对转轴状态数据进行跟踪预警，危害发电机转轴及轴承的正常运转，导致发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型提供一种风力发电机转轴状态在线监测装置，针对所有中大型兆瓦级风力发电机组的现场实际工况，能够在线监测发电机转轴运转状态数据。

本实用新型提供了一种风力发电机转轴状态在线监测装置，包括：

罗氏线圈电流传感器，安装于发电机的前端轴上；

电流传感器，安装于发电机的后端轴的排流接地线上；

电压传感器，安装于与后端轴的碳刷和接地线之间；

两个振动传感器，一一安装于前端轴和后端轴的轴承座上；

两个温度传感器，一一安装于前端轴和后端轴的轴承座上；

风力发电机转轴状态在线监测仪，分别与罗氏线圈电流传感器、电流传感器、电压传感器、振动传感器和温度传感器信号连接。

可选的，风力发电机转轴状态在线监测仪包括预警单元，预警单元用于当罗氏线圈电流传感器、电流传感器、电压传感器、振动传感器和温度传感器中的任一一个或多个检测信号出现异常时进行报警。

可选的，罗氏线圈电流传感器为穿心式罗氏电流传感器线圈。

可选的，电压传感器为高阻态电压传感器。

可选的，振动传感器为三轴振动传感器。

可选的，风力发电机转轴状态在线监测仪还用于显示罗氏线圈电流传感器、电流传感器、电压传感器、振动传感器和温度传感器检测到的各种检测值。

可选的，风力发电机转轴状态在线监测仪通过远程IO模块、以太网光纤模块连接服务器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型在发电机转轴前端轴侧安装罗氏线圈电流传感器，检测流经该轴上的感应电流，在发电机的排流接地线上套装电流传感器，检测流经接地线的排流电流，在后端轴碳刷和接地线之间装配电压传感器，检测该轴的感应电压，在发电机前后轴的轴承座上安装三轴振动传感器以及温度传感器，对转轴运行过程的振动和温度情况实时测量，以上均通过变送隔离输出标准4-20mA电流信号，采集到的数据通过风力发电机转轴状态在线监测系统平台进行数据分析，从而实现了风力发电机转轴状态在线监测，实现远程监控，从而减轻人工巡检的工作量及对人员和设备安全的保证，并能将风力发电机转轴异常状态第一时间反馈给运维人员，及时处理修复缺陷，减少因风力发电机转轴缺陷导致发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种风力发电机转轴状态在线监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种风力发电机转轴状态在线监测装置的系统图。

附图标记说明：

1-风力发电机转轴状态在线监测仪，2-电流传感器，3-电压传感器，4-发电机，5-前端轴，6-碳刷，7-电流传感器，8-振动传感器，9-温度传感器，10-后端轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

风力发电机是整个风力发电机组的核心装置，其安全可靠运行将直接影响到整个机组的稳定和输出电能的质量。由于风力发电机在结构设计、制造和安装方面原因及运行过程长期工作于风沙、盐蚀等恶劣的气候环境下，当发电机的运行时间过长，运行负载过重，或频繁的启动、制动时，则极易造成严重的电机故障，进而影响到整个风力发电机组的正常运行。

在风力发电机组正常运行使用期内，由于上述原因引起发电机转轴上产生轴电流、轴电压。轴电压极易击穿油膜形成放电回路，产生相当大的轴电流。轴电流会对转轴和轴承之间的润滑油膜造成损害，造成油膜润滑功能降低甚至失去；同时还会引起轴承局部温度升高，导致轴承内表面出现条状熔蚀伤痕，严重时甚至可能直接烧坏轴颈和轴瓦；第三会引起转轴和轴承之间反复放电和灭弧，导致轴承发生熔蚀。使发电机转轴和轴承之间的产生不同程度的损伤情况，导致转轴运转过程中温度升高、振动增强。严重时还会造成发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

现有技术是检修人员专人跟踪定期对轴电流、轴电压进行测量，数据记录。但是人工测量需要专业人员攀爬到风机机舱内部，风机在运行过程中去测量对人员和设备存在安全隐患，且不能实时对转轴状态数据进行跟踪预警，危害发电机转轴及轴承的正常运转，导致发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

基于上述问题，本实用新型提供一种风力发电机转轴状态在线监测装置，针对所有中大型兆瓦级风力发电机组的现场实际工况，能够在线监测发电机转轴运转状态数据，以下将结合附图对本实用新型的具体方案进行说明，其中，图1为本实用新型实施例提供的一种风力发电机转轴状态在线监测装置的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种风力发电机转轴状态在线监测装置的系统图。

如图1-2所示，本实用新型实施例提供的一种风力发电机转轴状态在线监测装置，包括：罗氏线圈电流传感器7、电流传感器2、电压传感器3、两个振动传感器8、两个温度传感器9和风力发电机转轴状态在线监测仪1，罗氏线圈电流传感器7安装于发电机4的前端轴5上，电流传感器2安装于发电机4的后端轴10的排流接地线上，电压传感器3安装于与后端轴10的碳刷6和接地线之间，两个振动传感器8一一安装于前端轴5和后端轴10的轴承座上，两个温度传感器9一一安装于前端轴5和后端轴10的轴承座上，风力发电机转轴状态在线监测仪1分别与罗氏线圈电流传感器7、电流传感器2、电压传感器3、振动传感器8和温度传感器9信号连接。

本实用新型在发电机转轴前端轴侧安装罗氏线圈电流传感器，检测流经该轴上的感应电流，在发电机的排流接地线上套装电流传感器，检测流经接地线的排流电流，在后端轴碳刷和接地线之间装配电压传感器，检测该轴的感应电压，在发电机前后轴的轴承座上安装三轴振动传感器以及温度传感器，对转轴运行过程的振动和温度情况实时测量，以上均通过变送隔离输出标准4-20mA电流信号，采集到的数据通过风力发电机转轴状态在线监测系统平台进行数据分析，从而实现了风力发电机转轴状态在线监测，实现远程监控，从而减轻人工巡检的工作量及对人员和设备安全的保证，并能将风力发电机转轴异常状态第一时间反馈给运维人员，及时处理修复缺陷，减少因风力发电机转轴缺陷导致发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

可选的，风力发电机转轴状态在线监测仪1包括预警单元，预警单元用于当罗氏线圈电流传感器7、电流传感器2、电压传感器3、振动传感器8和温度传感器9中的任一一个或多个检测信号出现异常时进行报警。

可选的，罗氏线圈电流传感器7为穿心式罗氏电流传感器线圈。

可选的，电压传感器3为高阻态电压传感器。

可选的，振动传感器8为三轴振动传感器。

可选的，风力发电机转轴状态在线监测仪1通过远程IO模块、以太网光纤模块连接服务器。

使用方法及工作原理：在发电机前端轴侧安装非接触式150mm-200mm的穿心式罗氏线圈电流传感器，监测流经该轴上的感应电流，通过变送隔离输出标准4-20mA电流信号，在发电机排流接地线上套装电流传感器，监测流经接地线的排流电流，通过变送隔离输出标准4-20mA电流信号，在发电机后端轴侧排流碳刷和接地线之间装配电压传感器(高阻态)，监测该轴的感应电压，通过变送隔离输出标准4-20mA电流信号，在发电机转轴轴承座上安装三轴振动传感器以及温度传感器，通过变送隔离输出标准4-20mA电流信号。风力发电机转轴状态在线监测仪通过连接4-20mA电流信号采集上述传感器数据，服务器通过远程IO模块、以太网光纤模块连接现场风力发电机转轴状态在线监测仪，智能化风力发电机转轴状态在线监测系统平台安装在服务器上可通过多种画面切换显示多机组风力发电机轴电流、轴电压实时数据、历史数据及曲线/报警/掉电记录，通过阈值设定自动判断转轴运行数据是否正常，支持开关量信号及ModBus-RUT通讯协议接入到风机控制PLC系统；支持ModBus-TCP通信协议通过风场光纤环网实时反馈各机组转轴状态(轴电流、轴电压、转轴振动、轴承温度)给风力发电机转轴状态在线监测系统平台，实现远程监测、报警输出、数据分析等功能。从而减轻人工巡检的工作量及对人员和设备安全的保证，并能将风机转轴异常状态第一时间反馈给运维人员，及时处理修复缺陷。减少因转轴缺陷导致发电机产生故障，引起停机事故，造成巨大的经济损失。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，包括：

罗氏线圈电流传感器(7)，安装于发电机(4)的前端轴(5)上；

电流传感器(2)，安装于所述发电机(4)的后端轴(10)的排流接地线上；

电压传感器(3)，安装于与所述后端轴(10)的碳刷(6)和接地线之间；

两个振动传感器(8)，一一安装于所述前端轴(5)和后端轴(10)的轴承座上；

两个温度传感器(9)，一一安装于所述前端轴(5)和后端轴(10)的轴承座上；

风力发电机转轴状态在线监测仪(1)，分别与所述罗氏线圈电流传感器(7)、电流传感器(2)、电压传感器(3)、振动传感器(8)和温度传感器(9)信号连接。

2.如权利要求1所述的风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，所述风力发电机转轴状态在线监测仪(1)包括预警单元，所述预警单元用于当所述罗氏线圈电流传感器(7)、电流传感器(2)、电压传感器(3)、振动传感器(8)和温度传感器(9)中的任一一个或多个检测信号出现异常时进行报警。

3.如权利要求1所述的风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，所述罗氏线圈电流传感器(7)为穿心式罗氏电流传感器线圈。

4.如权利要求1所述的风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，所述电压传感器(3)为高阻态电压传感器。

5.如权利要求1所述的风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，所述振动传感器(8)为三轴振动传感器。

6.如权利要求1所述的风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，所述风力发电机转轴状态在线监测仪(1)还用于显示所述罗氏线圈电流传感器(7)、电流传感器(2)、电压传感器(3)、振动传感器(8)和温度传感器(9)检测到的各种检测值。

7.如权利要求1所述的风力发电机转轴状态在线监测装置，其特征在于，所述风力发电机转轴状态在线监测仪(1)通过远程IO模块、以太网光纤模块连接服务器。

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