CN217538917U - 风电塔架的监测系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种风电塔架的监测系统，包括光缆传感器、数据采集器及监测平台，所述光缆传感器，设置在风电塔架的至少一个元件上，并检测对应元件产生的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；所述数据采集器，与所述光缆传感器连接，向所述光缆传感器发送光脉冲探测信号，并采集所述光缆传感器响应所述光脉冲探测信号检测的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；所述监测平台，与所述数据采集器连接，并对所述数据采集器输出的所述应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种进行监测。

Description

风电塔架的监测系统

技术领域

本申请涉及大型塔架技术领域，尤其涉及一种风电塔架的监测系统。

背景技术

风电塔架特别是海上风电塔架体量庞大、维护难度大，一旦发生倒塔事故将带来巨大经济损失。现有解决方案一是采用人工监测，二是通过机器人监测。人工监测，一方面许多螺栓运维人员难以触及，另一方面风电塔架规模庞大造成运维人工成本高。机器人监测，采用六足机器人完成风机叶片和螺栓的检查工作，并记录质量缺陷和隐患，但其不足在于监测是需要把机器人运送到风电塔架，维护成本高且受气象环境影响大。

因此，目前亟需解决现有风电塔架安全监测手段存在的维护困难、成本高等问题。

实用新型内容

本说明书实施例提供一种风电塔架的监测系统，以解决现有风电塔架安全监测的设备维护问题。

为了解决上述技术问题，本说明书是这样实现的：

第一方面，本说明书实施例提供了一种风电塔架的监测系统，包括光缆传感器、数据采集器及监测平台，所述光缆传感器，设置在风电塔架的至少一个元件上，并检测对应元件产生的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；所述数据采集器，与所述光缆传感器连接，向所述光缆传感器发送光脉冲探测信号，并采集所述光缆传感器响应所述光脉冲探测信号检测的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；所述监测平台，与所述数据采集器连接，并对所述数据采集器输出的所述应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种进行监测。

可选的，所述光缆传感器设置在所述风电塔架的连接螺栓上，检测所述连接螺栓产生的应力信号。

可选的，还包括：安装支座，所述安装支座设置在所述连接螺栓的外侧面上，所述光缆传感器安装在所述安装支座上。

可选的，所述安装支座包括螺栓套筒部和夹持部，所述螺栓套筒部套设在所述连接螺栓的外侧面，所述螺栓套筒部在与所述连接螺栓轴向平行的一侧设置有所述夹持部，所述光缆传感器穿过所述夹持部夹设固定。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的塔架本体上部，检测所述风电塔架的叶片产生的应力信号、声音信号和/或振动信号。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的发电机上，检测所述发电机产生的温度信号。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的电力电缆上，检测所述电力电缆产生的温度信号。

可选的，所述光缆传感器的数量为一条，遍历设置在所述风电塔架的不同元件上。

可选的，所述光缆传感器的数量为一条，遍历设置在同一个升压站单元内的多个风电塔架的不同元件上。

可选的，所述光缆传感器包括外部包覆层上设置有指示所述不同元件的标称距离的刻度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例的风电塔架的监测系统结构示意图。

图2为本说明书实施例的风电塔架的结构示意图。

图3为本说明书实施例的安装支座的结构示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

图1为本说明书实施例的风电塔架的监测系统结构示意图，如图所示，风电塔架的监测系统1000包括光缆传感器1100、数据采集器1300及监测平台 1500。

光缆传感器1100设置在风电塔架的至少一个元件上，并检测对应元件产生的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种。

现在参考图2，首先结合图2对风电塔架上的不同元件进行说明。

如图2所示，风电塔架包括塔架本体100和设置在塔架本体100上部用于风力发电的叶片30。塔架本体100上设置多个连接螺栓10，通过连接螺栓10 将塔架各部分固定连接。风电塔架上还设置有各种电力电缆，例如连接设置在风电塔架上部的发电机40和风电塔架下部的变电柜60的电力电缆50，发电机 40将叶片30产生的电能通过电力电缆50传输到变电柜60。

如上可知，风电塔架包括的元件有连接螺栓10、叶片30、发电机40、电力电缆50和变电柜60。光缆传感器1100可以设置在上述元件中的至少一个上，用于检测对应元件的感应信号。

光缆传感器1100为线条状的光缆，其内部为光纤，外部为包覆光纤的绝缘层等。光缆是个综合传感器，光缆本身的应用过程有三种效应：瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射，从而可检测对应元件的温度、振动、应力、声音变化等。

在一个实施例中，光缆传感器设置在风电塔架的连接螺栓上，检测连接螺栓产生的应力信号。一个风电架塔塔架上装设有数百或上千个连接螺栓，光缆传感器可以设置在部分或所有的连接螺栓上，光缆传感器可以通过各种不同的方式与连接螺栓固定连接。

例如，光缆传感器可以缠绕设置在各个连接螺栓上。为了提高光缆传感器与连接螺栓的牢稳连接，可选的，该监控系统还包括：安装支座，所述安装支座设置在所述连接螺栓的外侧面上，所述光缆传感器安装在所述安装支座上。所述安装支座包括螺栓套筒部和夹持部，所述螺栓套筒部套设在所述连接螺栓的外侧面，所述螺栓套筒部在与所述连接螺栓轴向平行的一侧设置有所述夹持部，所述光缆穿过所述夹持部夹设固定。

如图3所示，安装支座包括螺栓套筒部22和夹持部24，连接螺栓10包括螺栓12和螺帽14。

螺栓套筒部22套设在连接螺栓的外侧面，螺栓套筒部22在与连接螺栓轴向A平行的一侧设置有夹持部24，螺栓套筒部22和夹持部24为一体设置。光缆传感器可以穿过夹持部24的夹持孔26，并夹设固定。

连接螺栓如果发生松动，则会产生对应的应变。由此，光缆传感器与连接螺栓紧密接触，连接螺栓产生的应力信号则可以被光缆传感器直接感应到以实现应力信号检测。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的塔架本体上部，检测所述风电塔架的叶片产生的应力信号、声音信号和/或振动信号。

由于叶片上无法直接设置光缆传感器，可以将光缆设置在塔架本体上部对应连接叶片的位置，这样叶片产生的振动、声音和/或应力可以传递给塔架本体，光缆传感器可以检测到对应连接位置的塔架本体产生的振动信号、声音信号和/或应力信号，如此光缆传感器实现对叶片产生的振动、声音、应力信号的间接检测。

叶片如果出现受损或偏离状态，会产生对应的振动、声音或应力谐波，叶片异常会通过塔架本体间接感应至对应设置的光缆传感器上。由此，光缆传感器通过检测与叶片连接的塔架本体上部出现的信号，可以间接检测检测到叶片上产生的信号。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的塔架本体上，检测所述塔架本体产生的应力信号、声音信号和/或振动信号。

在该实施例中，如果塔架本体出现撞击、倾斜或其他异常情况，缠绕在塔架本体上的光缆传感器会直接检测到对应的信号。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的发电机上，检测所述发电机产生的温度信号。

缠绕设置在发电机40上的光缆传感器，可以直接检测到发电机40的温度信号。

可选的，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的电力电缆上，检测所述电力电缆产生的温度信号。

缠绕设置在电力电缆50上的光缆传感器，可以直接检测到电力电缆50的温度信号。

在上述实施例中，所述光缆传感器的数量为一条，遍历设置在所述风电塔架的不同元件上。

一条光缆传感器依照元件设置在同一个风电塔架上的位置，顺序遍历设置，例如从下到上的顺序，对应连续设置在各个元件上。

一个风电塔架的监测系统包括一条光缆传感器、一个数据采集器和一个监测平台。一个风电塔架所使用的光缆传感器的长度大概800-1200米，具体根据风电塔架的大小和各个元件的数量来确定。

或者，所述光缆传感器的数量为一条，遍历设置在同一个升压站单元内的多个风电塔架的不同元件上。

对于隶属于同一个升压站的多个风电塔架，可以仅采用一条光缆传感器采集多个风电塔架上不同元件的信号。多个风电塔架的监测系统使用同一条光缆传感器、同一个数据采集器和同一个监测平台。多个风电塔架所使用的光缆传感器的长度依据风电塔架的数量、各风电塔架的大小和对应元件的数量、各风电塔架之间的距离来确定。

通过对多个风电塔架设置同一条光缆传感器进行不同元件的信号采集，可以降低风电塔监测系统的成本。

所述数据采集器1300，与所述光缆传感器1100连接，向所述光缆传感器 1100发送光脉冲探测信号，并采集所述光缆传感器1100响应所述光脉冲探测信号检测的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种。

所述监测平台1500，与所述数据采集器1300连接，并对所述数据采集器 1300输出的所述应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种进行监测。

数据采集器1300向光缆传感器1100发送一次光脉冲探测信号，光缆传感器1100在接收到光脉冲探测信号后，会产生对应的反馈信号回传给数据采集器1300。数据采集器1300将光缆传感器1100回传的反馈信号进行采集，然后发送给监测平台1500。

监测平台1500可直接展示采集的信号的变化情况以对风电塔架进行监测，也可通过现有技术的分析处理算法等对采集的信号进行分析处理后再进行展示，例如监测平台1500通过对接收的各种信号的波形进行分析，可以得到对应信号为应力信号、温度信号、声音信号还是振动信号。具体分析实现的算法可参考现有技术，不再赘述。

可选的，所述光缆传感器包括外部包覆层上设置有指示所述不同元件的标称距离的刻度。

监测平台1500通过数据采集器1300向光缆传感器1100发送一次光脉冲探测信号后，各反馈信号回传的时间，确定各反馈信号对应的回传距离。

监测平台1500通过光缆传感器上设置的标称距离刻度、风电塔架的实际距离和各反馈信号对应的回传距离，可以确定目标信号对应检测的元件位置。

如果监测平台1500确定目标信号为目标类型的异常信号，则可以精确定位到该信号对应的元件位置，并监测该元件为故障元件以及该元件的故障类型。

例如，通过光缆传感器检测到对应风电塔架实际距离为20公里、光缆传感器标称距离为115米的连接螺栓的应变信号，由数据采集器采集该信号，并输出给监测平台，即可精确定位到该连接螺栓出现的故障点位置和故障类型。

本说明书实施例的风电塔架的监测系统，包括光缆传感器、数据采集器及监测平台，光缆传感器设置在风电塔架的至少一个元件上，并检测对应元件产生的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；数据采集器与所述光缆传感器连接，向所述光缆传感器发送光脉冲探测信号，并采集所述光缆传感器响应所述光脉冲探测信号检测的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；监测平台与所述数据采集器连接，并对所述数据采集器输出的所述应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种进行监测，从而能够以较低成本自动且精确地获取风电塔架上对应元件产生的信号，并对对应信号进行安全监测，在监测存在故障时及时进行故障元件维护，从而以简单的方式和较低的成本对风电塔架进行维护，提高风电塔架安全运行的效率。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种风电塔架的监测系统，其特征在于，包括光缆传感器、数据采集器及监测平台，

所述光缆传感器，设置在风电塔架的至少一个元件上，并检测对应元件产生的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；

所述数据采集器，与所述光缆传感器连接，向所述光缆传感器发送光脉冲探测信号，并采集所述光缆传感器响应所述光脉冲探测信号检测的应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种；

所述监测平台，与所述数据采集器连接，并对所述数据采集器输出的所述应力信号、温度信号、声音信号和振动信号的至少一种进行监测；

所述监测系统还包括：螺栓套筒部和夹持部，所述螺栓套筒部套设在所述风电塔架的连接螺栓的外侧面，所述螺栓套筒部在与所述连接螺栓轴向平行的一侧设置有所述夹持部，所述光缆传感器穿过所述夹持部夹设固定，检测所述连接螺栓产生的应力信号。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的塔架本体上部，检测所述风电塔架的叶片产生的应力信号、声音信号和/或振动信号。

3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的发电机上，检测所述发电机产生的温度信号。

4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光缆传感器缠绕设置在所述风电塔架的电力电缆上，检测所述电力电缆产生的温度信号。

5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光缆传感器的数量为一条，遍历设置在所述风电塔架的不同元件上。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光缆传感器的数量为一条，遍历设置在同一个升压站单元内的多个风电塔架的不同元件上。

7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述光缆传感器包括外部包覆层上设置有指示所述不同元件的标称距离的刻度。

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