风电点检系统的制作方法

本发明涉及风电领域，尤其涉及一种风电点检系统。

背景技术：

在风电领域中，一定得风速下，存在一个最佳的发电机转速使得系统捕获的风能最大，但是，由于风速是随时变化的，导致风轮转数和发电机转数的变化，无法使发电机维持在最佳转数，获得最大发电效率。双叶轮风力发电机却没有上述缺陷，其具有更好的风能利用效率，已经逐渐显示出替代单叶轮风力发电机的潜力。但是现有的双叶轮风力发电机的维护成本较高，结构较为复杂，风能利用率也不够高，需要继续进行结构上的优化。

此外，双叶轮风机由于比单叶轮的风机结构更复杂，故障率也更高，设备管理的复杂程度也自然远远高于单叶轮风机，特别是叶轮部位的过维修和欠维修，会导致风机整体寿命的下降。因此，对于位于人烟稀少的风电场中的双叶轮风力发电机而言，无论设备是否正常运转都要定期统一点检，点检过程中特别要对双叶轮的叶片振动情况、叶轮驱动机构重点部位的温度情况、电气设备的电路情况进行仔细检查，这可能需要大量的检修人员以及大量的数据记录，以确保检查质量，成本较高，过程繁琐。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双叶轮风力发电机，以及适用于双叶轮风力发电机的点检系统，实现对于风机设备的状态数据的采集、记录、存储、汇总、分析、查询，从而制定相应的设备维护保养措施，保障设备良好工作。

本发明由如下技术方案实施：

本发明提供了一种风电点检系统，包括：

双叶轮风力发电机，

用于点检所述双叶轮风力发电机的点检仪，以及

远程控制中心。

进一步的，

所述点检仪包括红外测温传感器、通信模块、电流检测探头、人机交互模块和主控制器；

所述红外测温传感器用于检测并记录风力发电机预定位置的温度，并将温度数据发送给所述主控制器处理；

所述电流检测探头用于检测和记录风力发电机内部电气设备的电流大小，并将检测结果发送至所述主控制器处理；所述电流检测探头可伸缩的设置在所述点检仪的外部壳体上，使用时，将所述电流检测探头伸出所述外部壳体，不使用时，将所述电流检测探头收回所述外部壳体；

所述主控制器将处理后的数据通过所述通信模块传送给远程控制中心。

进一步的，

所述双叶轮风力发电机包括一级叶轮、二级叶轮和叶轮转速合并机构；

所述叶轮转速合并机构具有第一输入轴、第二输入轴、第一输出轴和第二输出轴，所述一级叶轮与所述第一输入轴驱动连接，所述二级叶轮与所述第二输入轴驱动连接，所述第一输出轴通过第一离合器与第一发电机的输入轴驱动连接，所述第二输出轴通过第二离合器与所述第二发电机的输入轴驱动连接；

所述一级叶轮与所述二级叶轮同轴连接，所述一级叶轮的叶片长度大于所述二级叶轮的叶片长度，且工作时的旋转方向相反，所述一级叶轮位于所述二级叶轮的前方；

所述叶轮转速合并机构包括同轴设置的太阳轮、齿圈和行星架，所述行星架上设有多个行星轮，所述齿圈设有内齿和外齿，所述行星轮啮合在所述齿圈的内齿和所述太阳轮之间，所述第一输入轴设有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿圈的外齿啮合，所述第二输入轴与所述太阳轮的转轴连接，所述行星架的转轴通过中间轴与输出轴驱动连接，所述输出轴的一端形成所述第一输出轴，另一端形成所述第二输出轴；

当风速小于第一阈值时，对一级叶轮和二级叶轮的叶片进行变桨，使一级叶轮停止发电状态，二级叶轮处于旋转发电状态，第一离合器处于啮合状态，第二离合器出去分离状态；

当风速不小于第一阈值且不大于第二阈值时，对一级叶轮和二级叶轮的叶片进行变桨，使一级叶轮和二级叶轮均处于旋转发电状态，第一离合器处于啮合状态，第二离合器处于分离状态；

当风速大于第二阈值时，一级叶轮和二级叶轮均处于旋转发电状态，第一离合器和第二离合器均处于啮合状态；

所述一级叶轮和二级叶轮的叶片上均设置有振动传感器，用于检测所述叶片运行状态下的振动数据，并将该振动数据经由所述点检仪的通信模块发送给所述主控制器处理。

进一步的，

所述人机交互模块包括触摸屏、键盘和电容笔。

进一步的，

所述点检仪外部壳体上还设置有usb接口、摄像头、照明led和激光定位装置，所述激光定位装置用于向测温对象发送激光，以辅助用户确定测温对象。

进一步的，

所述点检仪还包括可充电电池，通过所述usb接口对所述可充电电池充电。

进一步的，

所述点检仪上还设置有故障指示灯，所述故障指示灯为至少一个led灯。

进一步的，

所述点检仪还包括定位模块，该定位模块用于确定所述双叶轮风力发电机的坐标信息，并将该坐标信息和点检的数据一起发送至远程控制中心。

本发明的优点：

1、双叶轮风机的结构设计更加合理，风能利用率更高，维护成本较低，故障率较低。

2、实现对双叶轮风机发电设备的叶片振动情况、重点部位的温度、电气设备的电路完好情况等状态数据的采集、记录、存储、汇总、分析、查询。使离线设备的状态能够被及时的监测，然后制定相应的设备维护保养措施，保障设备良好工作。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所提供的一种适用于风机发电设备的点检仪的内部结构示意图；

图2为本发明实施例一所提供的一种适用于风机发电设备的点检仪的外部结构示意图；

图3为本发明实施例二所提供的带有点检装置的双叶轮风力发电机的外观示意图；

图4为本发明实施例二所提供的带有点检装置的双叶轮风力发电机的叶轮转速合并机构的原理图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种风电点检系统，包括单叶轮或双叶轮风力发电机，用于点检所述双叶轮风力发电机的点检仪，以及远程控制中心。

可选地，参见图1，点检仪包括红外测温传感器1、通信模块2、电流检测探头3、人机交互模块4和主控制器5；

红外测温传感器1用于检测并记录风力发电机预定位置的温度，并将温度数据发送给主控制器5处理；

电流检测探头3用于检测和记录风力发电机内部电气设备的电流大小，并将检测结果发送至主控制器5处理；电流检测探头3可伸缩的设置在点检仪的外部壳体上，使用时，将电流检测探头3伸出外部壳体，不使用时，将电流检测探头3收回外部壳体；

主控制器5将处理后的数据通过通信模块2传送给远程控制中心。

所述主控制器5可以是单片机、cpu、数字信号处理器dsp、现场可编程门阵列fpga、复杂可编程门阵列cpld等芯片。

参见图2，优选地，人机交互模块4包括触摸屏6、键盘7和电容笔。

优选地，点检仪外部壳体上还设置有usb接口、摄像头8、照明led灯9和激光定位装置，激光定位装置用于向测温对象发送激光，以辅助用户确定测温对象。

优选地，点检仪还包括可充电电池，通过usb接口对可充电电池充电。

优选地，点检仪上还设置有故障指示灯10，故障指示灯10为至少一个led灯，也可以是多个不同颜色的led灯。

优选地，点检仪还包括定位模块，该定位模块用于确定双叶轮风力发电机的坐标信息，并将该坐标信息和点检的数据一起发送至远程控制中心。该定位模块例如是gps定位装置、无线三角定位装置、或wifi定位装置。

优选地，触摸屏6为电阻触摸屏或电容触摸屏。

实施例二

本实施例提供了一种双叶轮风力发电机，其适于作为上述实施例一中风电点检系统中的风力发电机。本实施例所提供的双叶轮风力发电机具有更加优化的叶轮驱动结构，风能利用率更高，可维护性更好，将该双叶轮风力发电机匹配上述风电点检系统，能够使双叶轮风机的故障检测、周期性点检更加便捷、快速。

该双叶轮风力发电机，包括：一级叶轮001、二级叶轮002和叶轮转速合并机构；所述叶轮转速合并机构具有第一输入轴31、第二输入轴32、第一输出轴41和第二输出轴42，所述一级叶轮001与所述第一输入轴31驱动连接，所述二级叶轮002与所述第二输入轴32驱动连接，所述第一输出轴41通过第一离合器与第一发电机的输入轴驱动连接，所述第二输出轴42通过第二离合器与所述第二发电机的输入轴驱动连接。

所述一级叶轮001与所述二级叶轮002同轴连接，所述一级叶轮001的叶片长度大于所述二级叶轮002的叶片长度，且工作时的旋转方向相反，所述一级叶轮001位于所述二级叶轮002的前方。

工作时，气流先通过一级叶轮001，再通过二级叶轮002，二级叶轮002的直径小于一级叶轮001，因此，二级叶轮002工作所需的最低风速也小于一级叶轮001。为了增加机头工作时的稳定性，一级叶轮001与二级叶轮002的转动方向相反，从而抵消扭矩。

其中，叶轮转速合并机构能够将一级叶轮001和二级叶轮002的转速合并，从而获得更大的输出转速，驱动发电机工作，从而有效利用剩余风能，提高发电效率。

所述叶轮转速合并机构包括同轴设置的太阳轮51、齿圈52和行星架53，所述行星架53上设有多个行星轮54，所述齿圈52设有内齿和外齿，所述行星轮54啮合在所述齿圈52的内齿和所述太阳轮51之间，所述第一输入轴31设有驱动齿轮55，所述驱动齿轮55与所述齿圈52的外齿啮合，所述第二输入轴32与所述太阳轮51的转轴连接，所述行星架53的转轴通过中间轴006与输出轴驱动连接，所述输出轴的一端形成所述第一输出轴41，另一端形成所述第二输出轴42。

例如，太阳轮51的转速为n1，齿圈52的转速为n2，行星架53的转速为n3，齿圈52内齿和太阳轮51的齿数比值为a，n3＝(n1+a*n2)/(1+a)。从而实现转速和力矩的叠加。

在一个示例中，一级叶轮的叶片长度75m，二级叶轮的叶片长度35m。在一个发电机工作的情况下，且当仅有一级叶轮工作时，风机的启动风速4m/s，额定风速15m/s，安全风速25m/s，额定功率3mw，当仅有二级叶轮工作时，风机的启动风速3m/s，额定风速10m/s，安全风速25m/s，额定功率1.5mw。

由于低风速工作中，第一叶轮工作中的能量损耗较大，且功率低，为了使该风力发电机能够适应较大范围的风速，有效利用风资源，上述风力发电机的控制中涉及两个阈值，第一阈值为6m/s，第二阈值为10m/s。

具体控制方法如下：获得风速，当风速小于第一阈值时，对一级叶轮001和二级叶轮002的叶片进行变桨，使一级叶轮001停止发电状态，二级叶轮002处于旋转发电状态，第一离合器处于啮合状态，第二离合器处于分离状态。从而在低风速时启动风机进行发电，并减小风机发电过程中的内耗，提高发电效率。

当风速不小于第一阈值且不大于第二阈值时，对一级叶轮001和二级叶轮002的叶片进行变桨，使一级叶轮001和二级叶轮002均处于旋转发电状态，第一离合器处于啮合状态，第二离合器处于分离状态。从而通过第一叶轮进行高功率发电，并通过第二叶轮有效利用剩余风能。在该模式下，风机的最大功率能够达到4mw。

当风速大于第二阈值时，一级叶轮001和二级叶轮002均处于旋转发电状态，第一离合器和第二离合器均处于啮合状态。风速较大超过单台发电机所需的额定风速10m/s时，利用两台发电机同时发电，可达到最大发电功率为8mw，能够有效利用风能，提高发电功率，且不会增加叶轮的直径，避免叶片太长，增加制造、运输、和安装维护成本。

由于一级叶轮001的直径较大，当风力小于第一阈值时无法驱动一级叶轮001转动，因此调节一级叶轮001的桨叶，减小迎风面积，使气流经过一级叶轮001，直接驱动二级叶轮002转动，且为了减小启动风速，第二离合器处于分离状态，仅第一发电机工作。

当风力增大到第一阈值和第二阈值时，第一叶轮也开始转动，并通过第二叶轮有效利用剩余风能，第一叶轮和第二叶轮的转速经叶轮转速合并机构叠加后驱动第一发电机工作。

当风力继续增大到大于第二阈值后，由于叶轮的转速不能无限提升，但驱动力提高，将第二离合器啮合，同时驱动第一发电机和第二发电机发电，提高发电效率。

为了配合实施例一中的点检仪的工作，在所述一级叶轮和二级叶轮的叶片上设置振动传感器，用于检测所述叶片运行状态下的振动数据，并将该振动数据经由所述点检仪的通信模块发送给所述主控制器，主控制器再将振动数据压缩后传送给远程控制中心处理。

本发明的优点：

1、双叶轮风机的结构设计更加合理，风能利用率更高，维护成本较低，故障率较低。

2、实现对双叶轮风机发电设备的叶片振动情况、重点部位的温度、电气设备的电路完好情况等状态数据的采集、记录、存储、汇总、分析、查询。使离线设备的状态能够被及时的监测，然后制定相应的设备维护保养措施，保障设备良好工作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。