一种风电机组整体参数监测传输系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种风电机组整体参数监测传输系统，包括设置在风电机组内的传感器模块和数据传输中继模块、设置于风轮的每一叶片上的温度传感器、设置在塔架底部的塔架监测终端、设置在塔架底部的控制箱。本实用新型能够通过设置在风电机组主轴上的盘状凸起上的位置传感器和加速度传感器监测主轴是否相对于主轴外壳产生了振动，以及主轴外壳是否相对于整个风电机组发生了振动。这样相比较现有技术中只是监测主轴外壳的监测系统，可以降低误报率，提高监控系统的可靠性。同时还可以监测风轮叶片的温度，以防止在低温情况下风轮结冰导致的设备故障。
【专利说明】-种风电机组整体参数监测传输系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及风力发电【技术领域】，特别是指一种风电机组整体参数监测传输系 统。
【背景技术】
[0002] 随着当前社会对能源的消耗，导致不可再生能源日益枯竭，因此可再生能源的利 用一直是当前人类社会技术发展的重点。在清洁能源中，尤其以风力发电和太阳能发电最 为收到关注。据估计，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水 力发电量的10倍；而目前全世界每年燃烧煤所获得的能量只有风力所能够提供能量的三 分之一。尤其在我国西部的一些地广人稀、风力资源丰富的地区，非常适合进行风力发电。
[0003] 现有的风电机组是通过安装在塔架顶部的风轮、主轴、齿轮箱、发电机完成了风能 向电能的转化。风电机组产生的载荷由轮毂、主轴、主轴轴承座、底架到塔架实现传递。当 非稳态风作用于风电机组时，将会在机组上产生不同的载荷作用。风轮叶片在风的作用下 产生轴向推力和周向剪力，随着风轮转速的增加将产生扭矩和离心力；同时伴随叶片重力 的交变作用，使得整个风轮形成了扭转、倾覆和偏转运动。扭转的主轴（低速轴）将会传递 风轮扭矩到齿轮箱的一级行星齿轮上，而一级行星齿轮将通过二级平行轴齿轮传递扭转， 使得低转速大扭矩的载荷转化为高转速低扭矩的载荷，便于发电机的吸收。最后电机轴 (高速轴）上的扭矩将通过切割电磁形成电能，完成了风能一机械能一电能的转化。风轮在 主轴上作用的推力、倾覆力矩和偏转力矩将由主轴轴承座传递载荷到主机架一塔架一基础 上，完成整个载荷的传递。当机组迎风方向与来流风向不一致时，需要通过偏航系统进行对 风操作，增大迎风面积，提高机组利用率。
[0004] 由于风电机组且大多处于偏远地区，且设备都装配在塔架顶端，因此定期巡视维 护非常困难，导致风电机组设备的故障率很高。因此如何进行远程设备监控也成为了风电 机组监控领域非常重要的技术。现有技术中都是在塔架底部设有一个控制箱，由控制箱接 收风电机组上的传感器发送来的监测数据，并将这些监测数据发送到远端的中央控制端， 以实现远程监测。但是现有的风电机组的数据采集、数据传输领域都存在很多技术障碍，导 致很难通过远程监控风电机组的工作状态。 实用新型内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够对风电机组的工作参数进行监测 的风电机组整体参数监测传输系统。
[0006] 为了解决上述问题，本实用新型实施例提出了一种风电机组整体参数监测传输系 统，包括设置在风电机组内的传感器模块和数据传输中继模块、设置于风轮的每一叶片上 的温度传感器、设置在塔架底部的塔架监测终端、设置在塔架底部的控制箱；
[0007] 其中所述风电机组包括主轴和套接在所述主轴外的主轴外壳；其中所述主轴上设 有沿径向延伸的盘状凸起，所述主轴外壳上设有与所述盘状凸起相适配的横截面为倒U字 形的外凸壳体；其中所述外凸壳体的至少一个内侧壁上布设有用于监测所述主轴的盘状凸 起的轴向振动的第一位置传感器，且所述外凸壳体的内顶壁上设有用于监测所述主轴的盘 状凸起的径向振动的第二位置传感器；其中所述盘状凸起的至少一个侧表面上布设有用于 监测轴向振动的第一加速度传感器，且在所述盘状凸起的外周边沿的顶表面上布设有用于 监测径向振动的第二加速度传感器；其中所述主轴外壳的外表面上设有外位置传感器和外 加速度传感器；
[0008] 其中所述风电机组还包括设置于风轮的每一叶片上的温度传感器；
[0009] 所述数据传输中继模块设置于所述风电机组的壳体内以将所述第一位置传感器、 第二位置传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、外位置传感器、外加速度传感器、 温度传感器的数据通过无线网络发送到设置于塔架底部的控制箱；
[0010] 其中塔架监测终端包括用于测量环境温度的塔底温度传感器、用于测量环境湿度 的塔底湿度传感器；所述塔底温度传感器和塔底湿度传感器都连接设置于所述塔架监测终 端内的无线数据传输芯片，所述无线数据传输芯片通过无线网络连接所述控制箱；
[0011] 其中所述控制箱包括主板，主板上设有数据存储芯片、数据接收芯片；其中所述数 据接收芯片通过无线网络连接所述数据传输中继模块和所述塔架监测终端的无线数据传 输芯片；所述数据存储芯片连接所述数据接收芯片。
[0012] 作为上述技术方案的优选，所述供电模块包括有线供电单元和无线供电单元，所 述有线供电单元连接所述外位置传感器和外加速度传感器，所述无线供电单元连接所述第 一位置传感器、第二位置传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器。
[0013] 本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
[0014] 本实用新型实施例提供了一种风电机组状态监测传输系统，能够通过设置在风电 机组主轴上的盘状凸起上的位置传感器和加速度传感器监测主轴是否相对于主轴外壳产 生了振动，以及主轴外壳是否相对于整个风电机组发生了振动。这样相比较现有技术中只 是监测主轴外壳的监测系统，可以降低误报率，提高监控系统的可靠性。同时还可以监测风 轮叶片的温度，以防止在低温情况下风轮结冰导致的设备故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型实施例的风电机组整体参数监测传输系统的结构示意图；
[0016] 图2为风电机组的主轴的纵向剖视结构示意框图。
【具体实施方式】
[0017] 为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 及具体实施例进行详细描述。
[0018] 现有的风电机组都是在主轴、变速机、发电机的外壳外表面设置传感器，以对主 轴、变速机、发电机进行振动监测。其中，所使用的传感器可以包括位置传感器、速度传感 器、加速度传感器。但是在实际使用中，发明人发现这种结构的监测系统的检测效果非常不 理想。具体来说，在主轴、变速器、发电机的外壳上的监测数据并不能很好的反应主轴、变速 器、发电机内设备的振动，导致误报、误报现象严重。
[0019] 针对现有的风电机组数据采集难的问题，本实用新型提出了一种能够提高风电机 组设备的振动参数精确性的风电机组整体参数监测传输系统，其结构如图1所示的，包括 设置在风电机组内的传感器模块和数据传输中继模块、设置于风轮的每一叶片上的温度传 感器、设置在塔架底部的塔架监测终端、设置在塔架底部的控制箱。
[0020] 具体的，如图2所示的，所述风电机组包括主轴1和套接在所述主轴1外的主轴外 壳2;其中所述主轴1上设有沿径向延伸的盘状凸起11，所述主轴外壳2上设有与所述盘状 凸起11相适配的横截面为倒U字形的外凸壳体21 ;其中所述外凸壳体21的至少一个内侧 壁上布设有用于监测所述主轴1的盘状凸起11的轴向振动的第一位置传感器22,且所述 外凸壳体的内顶壁上设有用于监测所述主轴的盘状凸起的径向振动的第二位置传感器23 ; 其中所述盘状凸起的至少一个侧表面上布设有用于监测轴向振动的第一加速度传感器12， 且在所述盘状凸起的外周边沿的顶表面上布设有用于监测径向振动的第二加速度传感器 13 ;其中所述主轴外壳2的外表面上设有外位置传感器3和外加速度传感器4。
[0021] 同时，本实用新型实施例的风电机组状态监测传输系统，还包括设置在风电机组 内的数据传输中继模块、设置在塔架底部的控制箱、固定在塔架底部的塔架监测终端。其中 所述数据传输中继模块设置于所述风电机组的壳体内以将所述第一位置传感器、第二位置 传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、外位置传感器、外加速度传感器、温度传感 器的数据通过无线网络发送到设置于塔架底部的控制箱。
[0022] 所述数据传输中继模块设置于所述风电机组的壳体内以将所述第一位置传感器、 第二位置传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、外位置传感器、外加速度传感器、 温度传感器的数据通过无线网络发送到设置于塔架底部的控制箱。
[0023] 其中塔架监测终端包括用于测量环境温度的塔底温度传感器、用于测量环境湿度 的塔底湿度传感器；所述塔底温度传感器和塔底湿度传感器都连接设置于所述塔架监测终 端内的无线数据传输芯片，所述无线数据传输芯片通过无线网络连接所述控制箱。
[0024] 其中所述控制箱包括主板，主板上设有数据存储芯片、数据接收芯片；其中所述数 据接收芯片通过无线网络连接所述数据传输中继模块；所述数据存储芯片连接所述数据接 收芯片。所述控制箱还包括光收发芯片，所述光收发芯片连接所述数据存储芯片，并通过光 纤连接远端的中央控制端。
[0025] 所述供电模块包括有线供电单元和无线供电单元，所述有线供电单元连接所述外 位置传感器和外加速度传感器，所述无线供电单元连接所述第一位置传感器、第二位置传 感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器。由于第一位置传感器、第二位置传感器、第一 加速度传感器、第二加速度传感器是设置在盘状凸起上，而该盘状凸起是随着主轴转动的， 因此需要进行无线供电。对传感器的无线供电技术已经是成熟的现有技术，在此不再赘述。
[0026] 本实用新型实施例提供了一种风电机组状态监测传输系统，能够通过设置在风电 机组主轴上的盘状凸起上的位置传感器和加速度传感器监测主轴是否相对于主轴外壳产 生了振动，以及主轴外壳是否相对于整个风电机组发生了振动。这样相比较现有技术中只 是监测主轴外壳的监测系统，可以降低误报率，提高监控系统的可靠性。同时还可以监测风 轮叶片的温度，以防止在低温情况下风轮结冰导致的设备故障。
[0027] 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种风电机组整体参数监测传输系统，其特征在于，包括设置在风电机组内的传感 器模块和数据传输中继模块、设置于风轮的每一叶片上的温度传感器、设置在塔架底部的 塔架监测终端、设置在塔架底部的控制箱； 其中所述风电机组包括主轴和套接在所述主轴外的主轴外壳；其中所述主轴上设有沿 径向延伸的盘状凸起，所述主轴外壳上设有与所述盘状凸起相适配的横截面为倒U字形的 外凸壳体；其中所述外凸壳体的至少一个内侧壁上布设有用于监测所述主轴的盘状凸起的 轴向振动的第一位置传感器，且所述外凸壳体的内顶壁上设有用于监测所述主轴的盘状凸 起的径向振动的第二位置传感器；其中所述盘状凸起的至少一个侧表面上布设有用于监测 轴向振动的第一加速度传感器，且在所述盘状凸起的外周边沿的顶表面上布设有用于监测 径向振动的第二加速度传感器；其中所述主轴外壳的外表面上设有外位置传感器和外加速 度传感器； 其中所述风电机组还包括设置于风轮的每一叶片上的温度传感器； 所述数据传输中继模块设置于所述风电机组的壳体内以将所述第一位置传感器、第二 位置传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、外位置传感器、外加速度传感器、温度 传感器的数据通过无线网络发送到设置于塔架底部的控制箱； 其中塔架监测终端包括用于测量环境温度的塔底温度传感器、用于测量环境湿度的塔 底湿度传感器；所述塔底温度传感器和塔底湿度传感器都连接设置于所述塔架监测终端内 的无线数据传输芯片，所述无线数据传输芯片通过无线网络连接所述控制箱； 其中所述控制箱包括主板，主板上设有数据存储芯片、数据接收芯片；其中所述数据接 收芯片通过无线网络连接所述数据传输中继模块和所述塔架监测终端的无线数据传输芯 片；所述数据存储芯片连接所述数据接收芯片。
2. 根据权利要求1所述的风电机组整体参数监测传输系统，其特征在于，所述控制箱 还包括光收发芯片，所述光收发芯片连接所述数据存储芯片，并通过光纤连接远端的中央 控制端。
【文档编号】F03D11/00GK203879689SQ201420252622
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】林子晗, 王燕 申请人:浙江中自庆安新能源技术有限公司