一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)，風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)塔筒，風(fēng)機(jī)塔筒包括塔筒和法蘭組件，預(yù)警機(jī)構(gòu)包括三向加速度傳感器、振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)、模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)、多個(gè)力傳感器組件、多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)、多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)、實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)、實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)、判斷系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)。本實(shí)用新型專利技術(shù)通過動(dòng)靜結(jié)合的監(jiān)測方式，分別采用加速度傳感器和螺栓緊固力傳感器進(jìn)行檢測，通過在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒上部安裝加速度傳感器，定時(shí)發(fā)送檢測信號，從而監(jiān)測系統(tǒng)的模態(tài)變化情況，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)檢測到的模態(tài)變化情況，從而對系統(tǒng)故障做出預(yù)判斷，分析其中是否包含由于螺栓松動(dòng)引起的模態(tài)改變，據(jù)此確定是否有法蘭螺栓松動(dòng)問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)。
技術(shù)介紹
由于風(fēng)電機(jī)組往往地處偏遠(yuǎn)，環(huán)境惡劣導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)人員不能進(jìn)行人工巡檢，加之針對風(fēng)機(jī)的現(xiàn)有監(jiān)測手段落后以及維護(hù)人員經(jīng)驗(yàn)不足，由此導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)損壞、倒塌事故常有發(fā)生。塔筒作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性決定了風(fēng)機(jī)的安全性。運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，塔筒要承受自身重力、風(fēng)推力、葉輪的扭力等復(fù)雜交變載荷影響，塔筒各部分之間連接法蘭的螺栓容易出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，給風(fēng)機(jī)帶來很大的安全隱患。因此，為提高風(fēng)機(jī)安全性能，監(jiān)測法蘭連接螺栓工作狀態(tài)是非常必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)的專利技術(shù)目的在于提供一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)，其實(shí)時(shí)監(jiān)測塔筒振動(dòng)形式和法蘭螺栓工作狀態(tài)，判斷是否發(fā)生螺栓松動(dòng)，并及時(shí)報(bào)警；還能夠準(zhǔn)確定位失效螺栓，縮短故障排查時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本技術(shù)提供以下的技術(shù)方案：一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)塔筒，所述風(fēng)機(jī)塔筒包括自下而上依次設(shè)置的多段塔筒和分別設(shè)置在相鄰的兩段塔筒之間的多層法蘭組件，所述預(yù)警機(jī)構(gòu)包括：三向加速度傳感器，其設(shè)置在位于最上方的塔筒的頂部，用于對整個(gè)所述風(fēng)機(jī)塔筒的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測；振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)，其與所述三向加速度傳感器電連接，用于對所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行調(diào)理；模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)，其與所述振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)電連接，用于對調(diào)理后的所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和譜分析后得到實(shí)時(shí)頻譜；多個(gè)力傳感器組件，其分別設(shè)置在所述多層法蘭組件中，每個(gè)所述力傳感器組件用于對其所在層的法蘭的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行檢測；多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)，其分別與所述多個(gè)力傳感器組件電連接，每個(gè)所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)用于對其所連接的力傳感器組件的一組信號進(jìn)行調(diào)理；多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)，其分別與所述多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)電連接，每個(gè)所述應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)用于對其所連接的應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)調(diào)理后的力傳感器組件的一組信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和相互對比后得到一個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)力差值；實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)，其與所述模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)電連接，用于將實(shí)時(shí)頻譜與設(shè)定頻譜進(jìn)行對比后得到頻譜比較結(jié)果；實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)，其與所述多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)電連接，用于將多個(gè)所述實(shí)時(shí)應(yīng)力差值與多個(gè)設(shè)定應(yīng)力差值分別對比后得到應(yīng)變比較結(jié)果；判斷系統(tǒng)，其分別與所述實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)和所述實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)電連接，用于對所述頻譜比較結(jié)果和應(yīng)變比較結(jié)果同時(shí)與設(shè)定比較結(jié)果進(jìn)行對比后得到判斷結(jié)果；數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)，其與所述判斷系統(tǒng)電連接，用于輸出所述判斷結(jié)果；其中，每個(gè)所述力傳感器組件包括沿水平環(huán)向設(shè)置在同一層法蘭組件中的多個(gè)力傳感器，每個(gè)所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)與同一層法蘭組件中的多個(gè)力傳感器電連接。上述技術(shù)方案中，所述法蘭組件包括設(shè)置在位于上側(cè)的塔筒的下端的上層法蘭、設(shè)置在位于下側(cè)的塔筒的上端的下層法蘭、上下穿接所述上層法蘭和所述下層法蘭的螺栓以及與所述螺栓螺紋連接并且鎖緊所述上層法蘭和所述下層法蘭的螺母，所述力傳感器為設(shè)置在螺栓與螺栓孔之間的螺栓緊固力傳感器和/或設(shè)置在上層法蘭和下層法蘭之間的壓力傳感器。上述技術(shù)方案中，所述振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)包括用于對所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行放大的第一適調(diào)放大器和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的第一ADC轉(zhuǎn)換器，所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)包括用于對力傳感器組件的一組信號進(jìn)行放大的第二適調(diào)放大器和進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的第二ADC轉(zhuǎn)換器。上述技術(shù)方案中，所述模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)包括用于采集、分析以及存儲(chǔ)三向加速度傳感器的信號的第一MCU微處理器和用于控制所述第一MCU微處理器的第一數(shù)據(jù)采集控制器，每個(gè)所述應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)包括用于采集、比較以及存儲(chǔ)同一層法蘭的力傳感器組件的一組信號的第二MCU微處理器和用于控制所述第二MCU微處理器的第二數(shù)據(jù)采集控制器。上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)為聲訊報(bào)警器和/或光訊報(bào)警器。上述技術(shù)方案中，所述三向加速度傳感器、所述振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)以及所述模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場模態(tài)檢測單元，所述多個(gè)力傳感器組件、所述多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)以及所述多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場應(yīng)變檢測單元，所述實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)、所述實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)、所述判斷系統(tǒng)以及所述數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)構(gòu)成遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，所述現(xiàn)場模態(tài)檢測單元和所述現(xiàn)場應(yīng)變檢測單元通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元電連接。上述技術(shù)方案中，所述現(xiàn)場模態(tài)檢測單元和所述現(xiàn)場應(yīng)變檢測單元還配置有供電單元，所述供電單元包括電源管理PMU，所述電源管理PMU的輸入端通過AC/DC轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場的風(fēng)電機(jī)組電源連接和/或通過DC/DC轉(zhuǎn)換器與太陽能電源連接和/或與蓄電池直接連接，所述電源管理PMU的輸出端分別與所述現(xiàn)場模態(tài)檢測單元和所述現(xiàn)場應(yīng)變檢測單元電連接。上述技術(shù)方案中，若干所述風(fēng)機(jī)塔筒通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接后構(gòu)成一個(gè)風(fēng)電群，每個(gè)所述風(fēng)電群設(shè)置有一個(gè)用于打包本群所有數(shù)據(jù)的群控制器，所述群控制器的輸出端通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元電連接。上述技術(shù)方案中，若干所述風(fēng)電群之間通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接后再通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元電連接。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本技術(shù)通過動(dòng)靜結(jié)合的監(jiān)測方式，分別采用兩種傳感器進(jìn)行監(jiān)測，即加速度傳感器和螺栓緊固力傳感器，通過在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒上部安裝加速度傳感器，定時(shí)發(fā)送檢測信號，從而監(jiān)測該系統(tǒng)的模態(tài)變化情況，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)檢測到的模態(tài)變化情況，從而對系統(tǒng)故障做出預(yù)判斷，分析其中是否包含由于螺栓松動(dòng)引起的模態(tài)改變，據(jù)此確定是否有法蘭螺栓松動(dòng)問題，通過在每層法蘭沿圓周均布螺栓緊固力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測連接法蘭部位的螺栓工作狀態(tài)，其松動(dòng)變化將直接導(dǎo)致其螺栓內(nèi)部緊固力變化，固定于螺栓內(nèi)的應(yīng)變式傳感器，將根據(jù)應(yīng)變大小輸出相應(yīng)的電信號給數(shù)據(jù)采集分析設(shè)備，數(shù)據(jù)采集分析設(shè)備將會(huì)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較，并通過網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控人員根據(jù)傳送來的數(shù)據(jù)結(jié)合加速度傳感器采集信息分析結(jié)果做出預(yù)判斷，從而做出對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與否的定論。附圖說明圖1為本技術(shù)公開的風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)機(jī)塔筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)公開的法蘭組件的連接示意圖；圖3為本技術(shù)公開的預(yù)警機(jī)構(gòu)的組成方框圖；圖4為本技術(shù)公開的預(yù)警機(jī)構(gòu)的振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)、模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)、應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)以及應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)的連接示意圖；圖5為本技術(shù)公開的供電單元的組成方框圖；圖6為本技術(shù)公開的同一風(fēng)電群中多個(gè)風(fēng)機(jī)塔筒的連接示意圖；圖7為本技術(shù)公開的多個(gè)風(fēng)電群的連接示意圖。其中，110、塔筒；120、法蘭組件；121、上層法蘭；122、下層法蘭；123、螺栓；124、螺母；201、三向加速度傳感器；202、振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)；202-1、第一適調(diào)放大器；202-2、第一ADC轉(zhuǎn)換器；203、模態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測與譜分析系統(tǒng)；203-1、第一MCU微處理器；203-2、第一數(shù)據(jù)采集控制器；204、力傳感器；205、應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)；205-1、第二適調(diào)放大器；205-2、第二ADC轉(zhuǎn)換器；206、應(yīng)變實(shí)時(shí)檢測分析系統(tǒng)；206-1、第二MCU微處理器；206-2、第二數(shù)據(jù)采集控制器；207、實(shí)時(shí)頻譜比本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)塔筒，所述風(fēng)機(jī)塔筒包括自下而上依次設(shè)置的多段塔筒和分別設(shè)置在相鄰的兩段塔筒之間的多層法蘭組件，其特征在于，所述預(yù)警機(jī)構(gòu)包括：三向加速度傳感器，其設(shè)置在位于最上方的塔筒的頂部，用于對整個(gè)所述風(fēng)機(jī)塔筒的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測；振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)，其與所述三向加速度傳感器電連接，用于對所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行調(diào)理；模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)，其與所述振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)電連接，用于對調(diào)理后的所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和譜分析后得到實(shí)時(shí)頻譜；多個(gè)力傳感器組件，其分別設(shè)置在所述多層法蘭組件中，每個(gè)所述力傳感器組件用于對其所在層的法蘭的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行檢測；多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)，其分別與所述多個(gè)力傳感器組件電連接，每個(gè)所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)用于對其所連接的力傳感器組件的一組信號進(jìn)行調(diào)理；多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)，其分別與所述多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)電連接，每個(gè)所述應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)用于對其所連接的應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)調(diào)理后的力傳感器組件的一組信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和相互對比后得到一個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)力差值；實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)，其與所述模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)電連接，用于將實(shí)時(shí)頻譜與設(shè)定頻譜進(jìn)行對比后得到頻譜比較結(jié)果；實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)，其與所述多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)電連接，用于將多個(gè)所述實(shí)時(shí)應(yīng)力差值與多個(gè)設(shè)定應(yīng)力差值分別對比后得到應(yīng)變比較結(jié)果；判斷系統(tǒng)，其分別與所述實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)和所述實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)電連接，用于對所述頻譜比較結(jié)果和應(yīng)變比較結(jié)果同時(shí)與設(shè)定比較結(jié)果進(jìn)行對比后得到判斷結(jié)果；數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)，其與所述判斷系統(tǒng)電連接，用于輸出所述判斷結(jié)果；其中，每個(gè)所述力傳感器組件包括沿水平環(huán)向設(shè)置在同一層法蘭組件中的多個(gè)力傳感器，每個(gè)所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)與同一層法蘭組件中的多個(gè)力傳感器電連接。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)電機(jī)組包括風(fēng)機(jī)塔筒，所述風(fēng)機(jī)塔筒包括自下而上依次設(shè)置的多段塔筒和分別設(shè)置在相鄰的兩段塔筒之間的多層法蘭組件，其特征在于，所述預(yù)警機(jī)構(gòu)包括：三向加速度傳感器，其設(shè)置在位于最上方的塔筒的頂部，用于對整個(gè)所述風(fēng)機(jī)塔筒的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測；振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)，其與所述三向加速度傳感器電連接，用于對所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行調(diào)理；模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)，其與所述振動(dòng)信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)電連接，用于對調(diào)理后的所述三向加速度傳感器的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和譜分析后得到實(shí)時(shí)頻譜；多個(gè)力傳感器組件，其分別設(shè)置在所述多層法蘭組件中，每個(gè)所述力傳感器組件用于對其所在層的法蘭的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行檢測；多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)，其分別與所述多個(gè)力傳感器組件電連接，每個(gè)所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)用于對其所連接的力傳感器組件的一組信號進(jìn)行調(diào)理；多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)，其分別與所述多個(gè)應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)電連接，每個(gè)所述應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)用于對其所連接的應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)調(diào)理后的力傳感器組件的一組信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和相互對比后得到一個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)力差值；實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)，其與所述模態(tài)實(shí)時(shí)采集與譜分析系統(tǒng)電連接，用于將實(shí)時(shí)頻譜與設(shè)定頻譜進(jìn)行對比后得到頻譜比較結(jié)果；實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)，其與所述多個(gè)應(yīng)變實(shí)時(shí)采集分析系統(tǒng)電連接，用于將多個(gè)所述實(shí)時(shí)應(yīng)力差值與多個(gè)設(shè)定應(yīng)力差值分別對比后得到應(yīng)變比較結(jié)果；判斷系統(tǒng)，其分別與所述實(shí)時(shí)頻譜比較系統(tǒng)和所述實(shí)時(shí)應(yīng)變比較系統(tǒng)電連接，用于對所述頻譜比較結(jié)果和應(yīng)變比較結(jié)果同時(shí)與設(shè)定比較結(jié)果進(jìn)行對比后得到判斷結(jié)果；數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)，其與所述判斷系統(tǒng)電連接，用于輸出所述判斷結(jié)果；其中，每個(gè)所述力傳感器組件包括沿水平環(huán)向設(shè)置在同一層法蘭組件中的多個(gè)力傳感器，每個(gè)所述應(yīng)變信號實(shí)時(shí)調(diào)理系統(tǒng)與同一層法蘭組件中的多個(gè)力傳感器電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組的預(yù)警機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述法蘭組件包括設(shè)置在位于上側(cè)的塔筒的下端的上層法蘭、設(shè)置在位于下側(cè)的塔筒的上端的下層法蘭、上下穿接所述上層法蘭和所述下層法蘭的螺栓以及與所述螺栓螺紋連接并且鎖緊所述上層法蘭和所述下層法蘭的螺母，所述力傳感器為設(shè)置在螺栓與螺栓孔之間的螺栓緊固力傳感器和/或設(shè)置在上層法蘭和下層法蘭之間的壓力傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳國雄，
申請(專利權(quán))人：蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32