一種能夠對主軸的裂縫進行監測的風力渦輪機制造技術

本實用新型專利技術涉及一種能夠對主軸的裂縫進行監測的風力渦輪機，包括一個與輪轂連接的主軸和至少一個支承所述主軸的主軸承。至少一個聲發射傳感器連接在所述主軸和所述主軸承中的至少一個上，并用于接收所述主軸的裂縫產生的聲音并發出信號。由于聲發射傳感器對工作環境的要求相對較低，且只需一個聲發射傳感器即可對整個主軸進行監測，故成本更低且更加可靠而在風力渦輪機的整個使用年限內無需維護。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種風力渦輪機，尤其涉及一種能夠對主軸的裂縫進行監測的風力渦輪機。
技術介紹
風力渦輪機在運行過程中其主軸上可能會產生裂縫。裂縫會導致輪轂和葉片組件在沒有任何預兆的情況下突然墜落，從而造成嚴重的事故。為了能夠盡早地發現主軸的裂縫，一般采用超聲波對裂縫進行監測，其中3至6個超聲波探頭被中心對稱地固定在主軸周圍。這些超聲波探頭與多通道探測器連接，并需要通過非常可靠地密封才能保證整個系統的正常工作。由于采用超聲波對裂縫進行監測需要較多的部件且對工作環境的要求高，故難以保證在通常為20年的風力渦輪機的使用年限內不對超聲波系統進行維護，進而給風力渦輪機帶來了較高的維護成本。聲發射技術被廣泛用于對地震進行早期預報，其接收巖層斷裂的聲音并產生信號。現有技術中也使用該技術對風力渦輪機的葉片進行檢查。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種風力渦輪機，以對主軸的裂縫進行監測且在風力渦輪機的整個使用年限內無需對用于監測的部件進行維護。這種能夠對主軸的裂縫進行監測的風力渦輪機，包括一個與輪轂連接的主軸和至少一個支承所述主軸的主軸承。至少一個聲發射傳感器固定在所述主軸和所述主軸承中的至少一個上，并用于接收所述主軸的裂縫產生的聲音并發出信號。由于聲發射傳感器對工作環境的要求相對較低，且只需一個聲發射傳感器即可對整個主軸進行監測，故更為可靠且成本更低。依據本技術的一個方面，所述風力渦輪機僅采用一個所述聲發射傳感器，且所述聲發射傳感器固定在所述主軸承上。僅采用一個所述聲發射傳感器可以最大限度地降低成本。同時，將聲發射傳感器固定在主軸承上可以最大限度地避免聲發射傳感器在工作過程中的移動，進一步提高可靠性。依據本技術的另一方面，所述風力渦輪機具有兩個所述聲發射傳感器分別固定在兩個所述主軸承上。兩個所述主軸承分別位于所述主軸的端部。在分別位于主軸的端部的兩個主軸承上各設置一個聲發射傳感器可以對來自兩個聲發射傳感器的信號進行比對，提高數據的準確度和系統的可靠性。依據本技術的再一方面，所述風力渦輪機具有兩個所述聲發射傳感器固定在所述主軸上。將兩個聲發射傳感器設置于主軸上可以通過分析兩個聲發射傳感器的信號來判斷裂縫在主軸上的位置，便于迅速地定位裂縫。依據本技術的又一方面，所述聲發射傳感器中的每一個以無線或有線的方式發送信號。所述聲發射傳感器中的每一個可以根據需要以無線或有線的方式方式來發送信號。依據本技術的又一方面，所述聲發射傳感器中的每一個與所述主軸或所述主軸承之間均設置有耦合劑。耦合劑有利于聲發射傳感器更好地接收主軸的裂縫產生的聲曰 依據本技術的又一方面，所述風力渦輪機還包括依次連接的信號放大模塊、信號濾波模塊和模數轉換模塊。信號放大模塊用于對原始信號進行放大以方便后續處理。信號濾波模塊用于排除噪音。模數轉換模塊用于將模擬信號轉換為數字信號。依據本技術的又一方面，所述風力渦輪機還包括與所述模數轉換模塊連接的 信號傳輸模塊。信號傳輸模塊用于將數字信號發往他處以便進一步分析處理。依據本技術的又一方面，所述風力渦輪機還包括與所述模數轉換模塊連接的分析控制模塊。分析控制模塊用于在發現危險時進行報警并控制風力渦輪機停止轉動。下文將以明確易懂的方式，結合附圖說明優選實施例，對本技術的上述特性、技術特征、優點及其實現方式予以進一步說明。附圖說明以下附圖僅對本技術做示意性說明和解釋，并不限定本技術的范圍。圖I示意性地展示了具有主軸和主軸承的風力渦輪機機艙；圖2示意性地展示了本技術的一種實施方式；圖3示意性地展示了與聲發射傳感器相連的各個模塊的一種連接關系；圖4示意性地展示了與聲發射傳感器相連的各個模塊的另一連接關系。標號說明I風力渦輪機機艙6信號放大模塊2主軸承7信號濾波模塊3主軸8模數轉換模塊4機艙臺板9信號傳輸模塊5聲發射傳感器 0分析控制模塊具體實施方式為了對技術的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本技術的具體實施方式。在各圖中相同的標號表示相同或結構相似但功能相同的部件，且在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地描繪了其中的一個，或僅標出了其中的一個。為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本技術相關的部分，它們并不代表其作為產品的實際結構。本文中“連接”和“固定”表示直接的“連接”和“固定”，或是經由第三者的“連接”和“固定”。圖I示意性地展示了具有主軸3和主軸承2的風力渦輪機機艙1，其中主軸3的一端連接到輪轂而其另一端連接到發電機，且主軸3的兩個端部分別由一個主軸承2支承。本領域技術人員將理解，風力渦輪機機艙可因型號不同具有與圖I所示不同的主軸和主軸承構造，但是同樣可以應用本技術。圖2為本技術的一種實施方式，其中示意性地展示了置于機艙臺板4上的一個主軸承2以及一端部被主軸承2支承的主軸3。一個聲發射傳感器5固定在主軸承2上，并用于接收主軸3的裂縫產生的聲音并發送信號。雖然為了獲得更低的成本且為了更加可靠，優選僅采用一個聲發射傳感器5且聲發射傳感器5固定在一個主軸承2上，但是本領域技術人員將理解，本技術的風力渦輪機也可以根據需要通過一個以上的主軸承2來支承主軸3，且也可以在多個主軸承2上分別設置聲發射傳感器5，例如兩個主軸承2 (如圖I所示)分別位于主軸3的兩個端部，此時兩個聲發射傳感器5分別固定在這兩個主軸承2上。本領域技術人員還將理解，也可以根據本技術未示出的實施方式在每個主軸承2上設置一個以上的聲發射傳感器5或者在主軸3和主軸承2上同時設置聲發射傳感器5。此外，還可以將兩個聲發射傳感器5固定在主軸3上，并通過分析這兩個聲發射傳感器5的信號來判斷裂縫在主軸3上的位置，以便迅速地定位裂縫。在本技術的各種實施方式中，每個聲發射傳感器5可選擇通過無線或有線的方式發送信號。當采用有線方式時，聲發射傳感器5可通過電纜與對應的接收裝置連接，而當采用無線方式時，聲發射傳感器5具有與對應的接收裝置相配合的發送裝置。此外，優選 在每個聲發射傳感器5與主軸3或主軸承2之間均設置有耦合劑。耦合劑有利于聲發射傳感器更好地接收主軸的裂縫產生的聲音。圖3和圖4示意性地展示了與聲發射傳感器相連的各個模塊的連接關系。如圖4所示，由聲發射傳感器5發送的信號依次經過信號放大模塊6、信號濾波模塊7和模數轉換模塊8，其中信號首先被信號放大模塊6放大，其次被放大的信號通過信號濾波模塊7來排除因摩擦、震動、外界干擾以及電磁干涉等產生的噪聲，最后模數轉換模塊8再將相關模擬信號轉換為數字信號，并傳送至分析控制模塊0進行分析。在監測到的信號達到一定強度并持續一定時間的情況下，分析控制模塊0可發出信號進行報警并停止風力渦輪機的轉動。根據圖3所示的本技術的另一種實施方式，分析和控制工作也可通過遠程的方式來完成。此時，本技術的風力渦輪機的模數轉換模塊8不是與分析控制模塊0連接而是與信號傳輸模塊9連接，其中信號傳輸模塊9可以將數字信號傳送到其它位置進行分析和控制。在本文中，“示意性”表示“充當實例、例子或說明”，不應將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實施方式解釋為一種更優選的或更具優點的技術方案。上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本技術的可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種能夠對主軸的裂縫進行監測的風力渦輪機，包括一個與輪轂連接的主軸（3）和至少一個支承所述主軸（3）的主軸承（2），其特征在于，至少一個聲發射傳感器（5）固定在所述主軸（3）和所述主軸承（2）中的至少一個上，并用于接收所述主軸（3）的裂縫產生的聲音并發送信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳宏平，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：實用新型
國別省市：