专利名称：一种能够对主轴的裂缝进行监测的风力涡轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力涡轮机，尤其涉及一种能够对主轴的裂缝进行监测的风力涡轮机。
背景技术：
风力涡轮机在运行过程中其主轴上可能会产生裂缝。裂缝会导致轮毂和叶片组件在没有任何预兆的情况下突然坠落，从而造成严重的事故。为了能够尽早地发现主轴的裂缝，一般采用超声波对裂缝进行监测，其中3至6个超声波探头被中心对称地固定在主轴周围。这些超声波探头与多通道探测器连接，并需要通过非常可靠地密封才能保证整个系统的正常工作。由于采用超声波对裂缝进行监测需要较多的部件且对工作环境的要求高，故难以保证在通常为20年的风力涡轮机的使用年限内不对超声波系统进行维护，进而给风力涡轮机带来了较高的维护成本。声发射技术被广泛用于对地震进行早期预报，其接收岩层断裂的声音并产生信号。现有技术中也使用该技术对风力涡轮机的叶片进行检查。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种风力涡轮机，以对主轴的裂缝进行监测且在风力涡轮机的整个使用年限内无需对用于监测的部件进行维护。这种能够对主轴的裂缝进行监测的风力涡轮机，包括一个与轮毂连接的主轴和至少一个支承所述主轴的主轴承。至少一个声发射传感器固定在所述主轴和所述主轴承中的至少一个上，并用于接收所述主轴的裂缝产生的声音并发出信号。由于声发射传感器对工作环境的要求相对较低，且只需一个声发射传感器即可对整个主轴进行监测，故更为可靠且成本更低。依据本实用新型的一个方面，所述风力涡轮机仅采用一个所述声发射传感器，且所述声发射传感器固定在所述主轴承上。仅采用一个所述声发射传感器可以最大限度地降低成本。同时，将声发射传感器固定在主轴承上可以最大限度地避免声发射传感器在工作过程中的移动，进一步提高可靠性。依据本实用新型的另一方面，所述风力涡轮机具有两个所述声发射传感器分别固定在两个所述主轴承上。两个所述主轴承分别位于所述主轴的端部。在分别位于主轴的端部的两个主轴承上各设置一个声发射传感器可以对来自两个声发射传感器的信号进行比对，提高数据的准确度和系统的可靠性。依据本实用新型的再一方面，所述风力涡轮机具有两个所述声发射传感器固定在所述主轴上。将两个声发射传感器设置于主轴上可以通过分析两个声发射传感器的信号来判断裂缝在主轴上的位置，便于迅速地定位裂缝。依据本实用新型的又一方面，所述声发射传感器中的每一个以无线或有线的方式发送信号。所述声发射传感器中的每一个可以根据需要以无线或有线的方式方式来发送信号。依据本实用新型的又一方面，所述声发射传感器中的每一个与所述主轴或所述主轴承之间均设置有耦合剂。耦合剂有利于声发射传感器更好地接收主轴的裂缝产生的声
曰 依据本实用新型的又一方面，所述风力涡轮机还包括依次连接的信号放大模块、信号滤波模块和模数转换模块。信号放大模块用于对原始信号进行放大以方便后续处理。信号滤波模块用于排除噪音。模数转换模块用于将模拟信号转换为数字信号。依据本实用新型的又一方面，所述风力涡轮机还包括与所述模数转换模块连接的 信号传输模块。信号传输模块用于将数字信号发往他处以便进一步分析处理。依据本实用新型的又一方面，所述风力涡轮机还包括与所述模数转换模块连接的分析控制模块。分析控制模块用于在发现危险时进行报警并控制风力涡轮机停止转动。下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。图I示意性地展示了具有主轴和主轴承的风力涡轮机机舱；图2示意性地展示了本实用新型的一种实施方式；图3示意性地展示了与声发射传感器相连的各个模块的一种连接关系；图4示意性地展示了与声发射传感器相连的各个模块的另一连接关系。标号说明I风力涡轮机机舱6信号放大模块2主轴承7信号滤波模块3主轴8模数转换模块4机舱台板9信号传输模块5声发射传感器 0分析控制模块
具体实施方式
为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。在各图中相同的标号表示相同或结构相似但功能相同的部件，且在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地描绘了其中的一个，或仅标出了其中的一个。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。本文中“连接”和“固定”表示直接的“连接”和“固定”，或是经由第三者的“连接”和“固定”。图I示意性地展示了具有主轴3和主轴承2的风力涡轮机机舱1，其中主轴3的一端连接到轮毂而其另一端连接到发电机，且主轴3的两个端部分别由一个主轴承2支承。本领域技术人员将理解，风力涡轮机机舱可因型号不同具有与图I所示不同的主轴和主轴承构造，但是同样可以应用本实用新型。图2为本实用新型的一种实施方式，其中示意性地展示了置于机舱台板4上的一个主轴承2以及一端部被主轴承2支承的主轴3。一个声发射传感器5固定在主轴承2上，并用于接收主轴3的裂缝产生的声音并发送信号。虽然为了获得更低的成本且为了更加可靠，优选仅采用一个声发射传感器5且声发射传感器5固定在一个主轴承2上，但是本领域技术人员将理解，本实用新型的风力涡轮机也可以根据需要通过一个以上的主轴承2来支承主轴3，且也可以在多个主轴承2上分别设置声发射传感器5，例如两个主轴承2 (如图I所示)分别位于主轴3的两个端部，此时两个声发射传感器5分别固定在这两个主轴承2上。本领域技术人员还将理解，也可以根据本实用新型未示出的实施方式在每个主轴承2上设置一个以上的声发射传感器5或者在主轴3和主轴承2上同时设置声发射传感器5。此外，还可以将两个声发射传感器5固定在主轴3上，并通过分析这两个声发射传感器5的信号来判断裂缝在主轴3上的位置，以便迅速地定位裂缝。在本实用新型的各种实施方式中，每个声发射传感器5可选择通过无线或有线的方式发送信号。当采用有线方式时，声发射传感器5可通过电缆与对应的接收装置连接，而当采用无线方式时，声发射传感器5具有与对应的接收装置相配合的发送装置。此外，优选 在每个声发射传感器5与主轴3或主轴承2之间均设置有耦合剂。耦合剂有利于声发射传感器更好地接收主轴的裂缝产生的声音。图3和图4示意性地展示了与声发射传感器相连的各个模块的连接关系。如图
4所示，由声发射传感器5发送的信号依次经过信号放大模块6、信号滤波模块7和模数转换模块8，其中信号首先被信号放大模块6放大，其次被放大的信号通过信号滤波模块7来排除因摩擦、震动、外界干扰以及电磁干涉等产生的噪声，最后模数转换模块8再将相关模拟信号转换为数字信号，并传送至分析控制模块0进行分析。在监测到的信号达到一定强度并持续一定时间的情况下，分析控制模块0可发出信号进行报警并停止风力涡轮机的转动。根据图3所示的本实用新型的另一种实施方式，分析和控制工作也可通过远程的方式来完成。此时，本实用新型的风力涡轮机的模数转换模块8不是与分析控制模块0连接而是与信号传输模块9连接，其中信号传输模块9可以将数字信号传送到其它位置进行分析和控制。在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种能够对主轴的裂缝进行监测的风力涡轮机，包括一个与轮毂连接的主轴(3)和至少一个支承所述主轴(3)的主轴承(2)，其特征在于， 至少一个声发射传感器(5 )固定在所述主轴(3 )和所述主轴承(2 )中的至少一个上，并用于接收所述主轴(3)的裂缝产生的声音并发送信号。
2.根据权利要求I所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机仅采用一个所述声发射传感器(5 )，且所述声发射传感器(5 )固定在所述主轴承(2 )上。
3.根据权利要求I所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机具有两个所述声发射传感器(5)分别固定在两个所述主轴承(2)上，且两个所述主轴承(2)分别位于所述主轴(3)的两个端部。
4.根据权利要求I所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机具有两个所述声发射传感器(5 )固定在所述主轴(3 )上。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的风力涡轮机，其特征在于，所述声发射传感器(5)中的每一个以无线或有线的方式发送信号。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机，其特征在于，在所述声发射传感器(5)中的每一个与所述主轴(3)或所述主轴承(2)之间均设置有耦合剂。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机还包括依次连接的信号放大模块(6 )、信号滤波模块(7 )和模数转换模块(8 )。
8.根据权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机还包括与所述模数转换模块(8 )连接的信号传输模块(9 )。
9.根据权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机还包括与所述模数转换模块(8)连接的分析控制模块(O)。
专利摘要本实用新型涉及一种能够对主轴的裂缝进行监测的风力涡轮机，包括一个与轮毂连接的主轴和至少一个支承所述主轴的主轴承。至少一个声发射传感器连接在所述主轴和所述主轴承中的至少一个上，并用于接收所述主轴的裂缝产生的声音并发出信号。由于声发射传感器对工作环境的要求相对较低，且只需一个声发射传感器即可对整个主轴进行监测，故成本更低且更加可靠而在风力涡轮机的整个使用年限内无需维护。
文档编号G01N29/04GK202789321SQ20122037255
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者陈宏平 申请人:西门子公司