CN218819221U - 一种风电机组塔筒法兰状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及塔筒状态监测技术领域，具体涉及一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，该监测装置包括安装支座和倾角传感器，其中，安装支座包括顶板、底板和若干个连接柱，若干个连接柱分布设置在顶板和底板之间连接顶板和底板，且若干个连接柱均设置在顶板和底板的一端，顶板和底板的另一端包夹连接塔筒法兰的上表面和下表面，倾角传感器安装于顶板的上表面且位于连接柱的上方，用于监测倾斜角度和倾斜方向的变化。本实用新型提供的一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，通过倾角传感器对塔筒状态进行监测，倾角传感器通过包夹在塔筒法兰上的安装支座进行安装，装卸方便，安装稳固，不影响塔筒法兰的强度，而且能够对倾角传感器的安装角度进行调整。

Description

一种风电机组塔筒法兰状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及塔筒状态监测技术领域，具体涉及一种风电机组塔筒法兰状态监测装置。

背景技术

风电机组是由叶轮迎风转动带动风力发电机转动，将风能转换为机械能，再转换为电能的设备。风电塔筒是风电机组的关键受力部件之一，风电塔筒保持正常、安全状态是风电机组正常工作的基本保证。风电塔筒的倾斜、变形、振动等问题，如果达到一定程度，可能会导致塔筒的倒塌、折断等严重事故，危及人员安全，造成重大的经济损失，因此有必要对塔筒的状态进行实时在线监测。

目前已有多个单位提出了通过监测塔筒法兰的倾角来判断塔筒状态的技术方案，但因塔筒法兰上可供安装监测设备的空间有限，现有技术中一般采用将监测设备粘接在塔筒法兰上的安装方式或者在塔筒法兰上开孔进行安装的安装方式。这些安装方式存在一定问题，例如直接将监测设备粘接在塔筒法兰上，不利于设备拆卸、检修、调整安装角度；而在塔筒法兰上开孔安装，则可能会影响法兰的强度。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中塔筒监测装置存在不利于拆卸、检修以及会影响塔筒法兰强度的技术问题，提出了一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，通过倾角传感器对塔筒状态进行监测，倾角传感器通过包夹在塔筒法兰上的安装支座进行安装，装卸方便，安装稳固，不影响塔筒法兰的强度。

本实用新型的技术方案：

一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，包括：

安装支座，所述安装支座包括顶板、底板和若干个连接柱，若干个所述连接柱分布设置在所述顶板和底板之间连接所述顶板和底板，且若干个所述连接柱均设置在顶板和底板的一端，所述顶板和底板的另一端包夹连接塔筒法兰的上表面和下表面；

倾角传感器，所述倾角传感器安装于顶板的上表面且位于所述连接柱的上方，用于监测倾斜角度和倾斜方向的变化。

进一步地，若干个所述连接柱的底部均与所述底板的上表面固定连接，每个所述连接柱的顶部均设有螺纹孔，所述顶板上对应设有若干个连接孔，通过连接螺栓将所述顶板和连接柱连接，且通过连接螺栓调整所述顶板和底板的夹持强度。

进一步地，所述顶板的下表面对应若干个连接柱设有若干个圆凸台，在每个所述圆凸台中配置一个所述连接孔，所述顶板上位于每个圆凸台的上方位置设有一个沉孔，连接螺栓通过所述连接孔和螺纹孔将所述顶板和连接柱连接后，所述连接螺栓的头部位于所述沉孔内且不突出于所述顶板的上表面。

进一步地，所述连接柱为四根，呈方形分布设置在所述顶板和底板的连接端。

进一步地，所述顶板和底板的另一端均设置有避让塔筒法兰螺栓的通孔，所述通孔均为U型开口，且所述U型开口的开口朝向所述塔筒法兰内侧。

进一步地，所述顶板的上表面和/或所述底板的下表面连接固定有加强筋。

进一步地，所述顶板与塔筒法兰的上表面之间以及所述底板与所述塔筒法兰的下表面之间设有调整垫片，对所述倾角传感器的安装角度进行调整。

进一步地，所述监测装置还包括有数据采集仪和中央处理器，所述倾角传感器上设有信号线接口，所述倾角传感器通过信号线与所述数据采集仪连接并向所述数据采集仪传输监测信号，所述数据采集仪与所述中央处理器连接并传输数据。

进一步地，所述监测装置还包括有第一辅助夹持件和第二辅助夹持件，所述第一辅助夹持件和第二辅助夹持件均夹持设置在所述塔筒法兰上，所述第一辅助夹持件位于所述安装支座的左侧且抵靠所述顶板和底板的左边缘，所述第二辅助夹持件位于所述安装支座的右侧且抵靠所述顶板和底板的右边缘。

进一步地，所述顶板和底板之间还设置有塔筒法兰位移检测结构。

采用上述技术方案后，本实用新型提供的一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型中通过安装支座将倾角传感器安装于塔筒法兰上，可实现对塔筒法兰倾角的实时在线监测，为塔筒安全正常运行提供有力保证。并且本实用新型的安装支座通过顶板和底板包夹塔筒法兰上下表面，和现有技术相比，安装、拆卸、检修更加方便，且不会影响塔筒法兰的强度。

2、本实用新型中安装支座的顶板和底板通过连接柱和连接螺栓连接，通过拧紧连接螺栓可以保证安装支座的夹紧强度，安装支座结构简单，安装、拆卸方便；同时在顶板和底板上设置加强筋，进一步增强夹紧的强度，确保安装支座安装稳定。

3、本实用新型通过在安装支座和塔筒法兰之间垫设调整垫片，从而实现倾角传感器安装角度的调整。

4、本实用新型在安装支座上预留有避让法兰螺栓的通孔，能够保证安装支座与塔筒法兰有足够的接触面积，保证夹紧力，同时安装支座也不会影响到对法兰螺栓的拧紧和维护。

5、本实用新型在安装支座的左右两侧分别设有第一辅助夹持件和第二辅助夹持件，以保证安装支座在长期使用过程中的稳定性；并且进一步增设塔筒法兰位移检测结构，以确保倾角传感器监测的数据可真实反映塔筒的状态变化。

附图说明

图1为本实用新型的风电机组塔筒法兰状态监测装置安装在塔筒法兰上的主视图；

图2为本实用新型的风电机组塔筒法兰状态监测装置安装在塔筒法兰上的俯视图；

图3为本实用新型的风电机组塔筒法兰状态监测装置安装在塔筒法兰上的仰视图；

图4为本实用新型中倾角传感器安装于安装支座上的结构示意图；

图5为本实用新型中的安装支座的整体结构示意图；

图6为本实用新型中的顶板上表面的结构示意图；

图7为本实用新型中的顶板下表面的结构示意图；

图8为本实用新型中的底板上表面和连接柱的结构示意图；

图9为本实用新型中的底板下表面的结构示意图；

图10为本实用新型的第一辅助夹持件和第二辅助夹持件的安装位置示意图；

图11为本实用新型的塔筒法兰位移检测结构的安装位置示意图。

其中，

1-塔筒法兰；2-法兰螺栓；3-倾角传感器，31-信号线接口，32-安装螺栓；4-安装支座，41-顶板，411-圆凸台，412-连接孔，413-沉孔，414-安装孔，42-底板，43-连接柱，431-螺纹孔，44-连接螺栓；5-加强筋；6-U型开口；71-第一辅助夹持件，72-第二辅助夹持件；81-检测传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1-4所示，本实施例提供一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，该监测装置包括有安装支座4和倾角传感器3，安装支座4通过包夹连接的方式固定于塔筒法兰1上，倾角传感器3固定安装在该安装支座4上，通过倾角传感器3对塔筒的状态进行监测。

具体地，如图5-9所示，本实施例的安装支座4包括有顶板41、底板42和若干个连接柱43，若干个连接柱43分布设置在顶板41和底板42之间用于连接顶板41和底板42，若干个连接柱43均设置在顶板41和底板42的一端，使得顶板41、底板42和连接柱43三者形成为呈C字型结构的整体，顶板41和底板42的另一端包夹连接塔筒法兰1的上表面和下表面。倾角传感器3安装于顶板41的上表面且位于连接柱43的上方，用于监测其安装位置的倾斜角度和倾斜方向的变化。

这样，本实施例通过安装支座4将倾角传感器3安装于塔筒法兰1上，可实现对塔筒法兰1倾角的实时在线监测，为塔筒安全正常运行提供有力保证。并且，本实施例的安装支座4采用包夹塔筒法兰1的安装方式，安装稳固，和现有技术中在塔筒法兰1上开孔安装的方式相比，本实施例无需对塔筒法兰1进行开孔，不影响塔筒法兰1的强度；和现有技术中的粘接安装的方式相比，安装、拆卸、检修更为方便。

优选地，本实施例中的连接柱43为四根，呈方形分布设置在顶板41和底板42的连接端的四角，从而可以稳定连接顶板41和底板42，既可以有效支撑倾角传感器3，又能够避免顶板41和底板42连接处的重量过大，影响安装支座4的夹紧力。

安装支座4可采用一体式结构或者分体式结构，如果采用一体式结构，安装支座4在加工时，如果顶板41和底板42之间尺寸偏小，就会造成安装支座4无法安装在塔筒法兰1上，如果顶板41和底板42之间尺寸偏大，则会造成安装支座4不能夹紧在塔筒法兰1上，因此为了方便且有效的安装，本实施例的安装支座4采用分体式结构。具体地，四个连接柱43的底部均与底板42的上表面固定连接(如焊接)，每个连接柱43的顶部均设有螺纹孔431，顶板41上对应四个连接柱43设有四个连接孔412，四个连接孔412为通孔，连接螺栓44对应穿入连接孔412后和螺纹孔431连接，如此通过连接螺栓44将顶板41和连接柱43连接，即便顶板41和底板42之间尺寸有小偏差，也能保证安装支座4夹紧在塔筒法兰1上，并且通过调整连接螺栓44的旋紧程度可以保证顶板41和底板42的夹持强度。

本实施例中的倾角传感器3安装在安装支座4的顶板41上，为了防止上述顶板41和连接柱43的连接螺栓44对倾角传感器3的安装造成影响，本实施例在顶板41的下表面对应四个连接柱43设有四个圆凸台411，在每个圆凸台411中配置一个上述连接孔412，在顶板41上位于每个圆凸台411的上方位置设有一个沉孔413，连接螺栓44通过连接孔412和螺纹孔431将顶板41和连接柱43连接后，连接螺栓44的头部位于沉孔413内且不突出于顶板41的上表面，如此，采用下沉式的安装结构，防止连接螺栓44对倾角传感器3的安装造成影响。

由于塔筒法兰1上的安装位置较小，若包夹的表面距离较小，安装支座4极易脱落，因此为了保证安装支座4的强度，安装支座4的顶板41和底板42的长度需伸长至塔筒法兰螺栓2的内侧，因此需要预留有法兰螺栓2露出的空间。对此，本实施例在顶板41和底板42的另一端即远离连接柱43的一端均设置有避让塔筒法兰螺栓2的通孔，通孔的形状可以任意设置，只需大于塔筒法兰螺栓2的尺寸使得安装位置处的上、下法兰螺栓2分别可以从顶板41和底板42的通孔中露出即可。优选地，本实施例的通孔均为U型开口6，且U型开口6的开口朝向塔筒法兰1内侧，便于加工且安装也更加方便。

为了进一步加强夹紧的强度，本实施例在顶板41的上表面和底板42的下表面还连接固定有加强筋5，如图6和图9所示。

在安装支座4安装完成后，将倾角传感器3安装在安装支座4的顶板41的上表面，具体地，顶板41上设有四个安装孔414，倾角传感器3通过安装螺栓32固定连接于顶板41的上表面，由于加强筋5覆盖到倾角传感器3的安装位置，因此倾角传感器3安装在加强筋5上。进一步地，本实施例在顶板41与塔筒法兰1的上表面之间以及底板42与塔筒法兰1的下表面之间还垫设有一定厚度、倾斜角度的调整垫片(图中未示出)，调整垫片的厚度和倾斜角度根据倾角传感器3的安装角度进行选定，从而实现对倾角传感器3安装角度的调整。

本实施例的监测装置还包括有数据采集仪(图中未示出)和中央处理器(图中未示出)，倾角传感器3上设有信号线接口31，倾角传感器3通过信号线与数据采集仪连接并向数据采集仪传输监测信号，数据采集仪采集倾角传感器3监测的塔筒法兰1倾角变化数据，数据采集仪与中央处理器通过有线或无线的方式连接并传输数据，中央处理器对数据进行存储、分析处理，若发现塔筒法兰1倾角达到设计阈值，则发出安全预警。

由于安装支座4和倾角传感器3安装在两节塔筒之间的法兰上，高度较高，在长期使用过程中，会受到风力的干扰，导致安装支座4的夹持端发生左右偏摆，造成安装支座4的顶板41的下表面与塔筒法兰1之间以及底板42的上表面与塔筒法兰1之间发生磨损，进而导致安装支座4的偏摆程度进一步增大，长期使用后存在夹持不紧甚至脱落的风险。对此，如图10所示，本实施例设置有第一辅助夹持件71和第二辅助夹持件72，其中，第一辅助夹持件71和第二辅助夹持件72均夹持设置在塔筒法兰1上，并且，第一辅助夹持件71位于安装支座4的左侧且抵靠顶板41和底板42的左边缘，第二辅助夹持件72位于安装支座4的右侧且抵靠顶板41和底板42的右边缘，第一辅助夹持件71和第二辅助夹持件72可选但不限于带夹紧螺栓的C型夹等夹紧机构。由于第一辅助夹持件71和第二辅助夹持件72不载重，且尺寸较小，受到的风力较小，因此可长期稳定夹持在塔筒法兰1上，对安装支座4进行限位，提升安装支座4的稳定性和使用寿命。

进一步地，如图11所示，本实施例在顶板41和底板42之间还设置有塔筒法兰位移检测结构，倾角传感器3在监测过程中，监测的是整个安装支座4的倾斜角度和倾斜方向变化，而安装支座4的倾斜角度和倾斜方向的变化除了受到塔筒本身的影响，还受到两节塔筒的塔筒法兰1之间距离变化的影响，例如当塔筒法兰螺栓2松动时，两塔筒法兰1之间的距离会发生变化，此时倾角传感器3的数据便不能真实反应塔筒的状态变化。对此，本实施例通过设置塔筒法兰位移检测结构来检测两塔筒法兰1是否发生相对位移，塔筒法兰位移检测结构包括有检测传感器81，检测传感器81的一端固定在底板42的上表面，检测传感器81的另一端则用于连接连接顶板41的下表面，检测传感器81可选但不限于拉力检测传感器81，通过对拉力的检测来判断位移的变化，在安装支座4安装完成后安装拉力检测传感器81，并检测当前的拉力数据作为初值，后续检测过程中，仅在拉力数据落入设定范围内时倾角传感器3的数据才真实反映塔筒的状态，如此可提升倾角传感器3监测的准确性。进一步地，还可通过设置热敏电阻等方式排除温度变化带来的干扰，提升拉力检测数据的准确性。

本实施例提供的风电机组塔筒法兰状态监测装置的安装步骤为：

(1)将顶板和底板上的U型开口分别穿过法兰螺栓，并将顶板和底板分别与塔筒法兰的上下表面贴靠，根据安装角度的要求，在顶板和底板上垫设相应的调整垫片；

(2)通过连接螺栓将顶板和底板上的四个连接柱连接固定，拧紧连接螺栓，并控制拧紧程度，使安装支座整体夹紧固定在塔筒法兰上；

(3)将倾角传感器通过安装螺栓安装于顶板上；

(4)在顶板和底板之间安装塔筒法兰位移检测结构；

(5)在安装支座两侧安装第一辅助夹持件和第二辅助夹持件；

(6)将倾角传感器、数据采集仪和中央处理器依次连接，进行实时在线监测。

由上述内容可知，本实施例提供的一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，通过倾角传感器对塔筒状态进行监测，倾角传感器通过包夹在塔筒法兰上的安装支座进行安装，装卸方便，安装稳固，不影响塔筒法兰的强度，而且能够对倾角传感器的安装角度进行调整。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，包括：

安装支座(4)，所述安装支座(4)包括顶板(41)、底板(42)和若干个连接柱(43)，若干个所述连接柱(43)分布设置在所述顶板(41)和底板(42)之间连接所述顶板(41)和底板(42)，且若干个所述连接柱(43)均设置在顶板(41)和底板(42)的一端，所述顶板(41)和底板(42)的另一端包夹连接塔筒法兰(1)的上表面和下表面；

倾角传感器(3)，所述倾角传感器(3)安装于顶板(41)的上表面且位于所述连接柱(43)的上方，用于监测倾斜角度和倾斜方向的变化。

2.根据权利要求1所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，若干个所述连接柱(43)的底部均与所述底板(42)的上表面固定连接，每个所述连接柱(43)的顶部均设有螺纹孔(431)，所述顶板(41)上对应设有若干个连接孔(412)，通过连接螺栓(44)将所述顶板(41)和连接柱(43)连接，且通过连接螺栓(44)调整所述顶板(41)和底板(42)的夹持强度。

3.根据权利要求2所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述顶板(41)的下表面对应若干个连接柱(43)设有若干个圆凸台(411)，在每个所述圆凸台(411)中配置一个所述连接孔(412)，所述顶板(41)上位于每个圆凸台(411)的上方位置设有一个沉孔(413)，连接螺栓(44)通过所述连接孔(412)和螺纹孔(431)将所述顶板(41)和连接柱(43)连接后，所述连接螺栓(44)的头部位于所述沉孔(413)内且不突出于所述顶板(41)的上表面。

4.根据权利要求3所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述连接柱(43)为四根，呈方形分布设置在所述顶板(41)和底板(42)的连接端。

5.根据权利要求1所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述顶板(41)和底板(42)的另一端均设置有避让塔筒法兰螺栓(2)的通孔，所述通孔为U型开口(6)，且所述U型开口(6)的开口朝向所述塔筒法兰(1)内侧。

6.根据权利要求1或2或5所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述顶板(41)的上表面和/或所述底板(42)的下表面连接固定有加强筋(5)。

7.根据权利要求1所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述顶板(41)与塔筒法兰(1)的上表面之间以及所述底板(42)与所述塔筒法兰(1)的下表面之间设有调整垫片，对所述倾角传感器(3)的安装角度进行调整。

8.根据权利要求1所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括有数据采集仪和中央处理器，所述倾角传感器(3)上设有信号线接口(31)，所述倾角传感器(3)通过信号线与所述数据采集仪连接并向所述数据采集仪传输监测信号，所述数据采集仪与所述中央处理器连接并传输数据。

9.根据权利要求1或2所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括有第一辅助夹持件(71)和第二辅助夹持件(72)，所述第一辅助夹持件(71)和第二辅助夹持件(72)均夹持设置在所述塔筒法兰(1)上，所述第一辅助夹持件(71)位于所述安装支座(4)的左侧且抵靠所述顶板(41)和底板(42)的左边缘，所述第二辅助夹持件(72)位于所述安装支座(4)的右侧且抵靠所述顶板(41)和底板(42)的右边缘。

10.根据权利要求9所述的风电机组塔筒法兰状态监测装置，其特征在于，所述顶板(41)和底板(42)之间还设置有塔筒法兰位移检测结构。

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