风力发电机组变桨轴承的检测系统及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种风力发电机组变桨轴承的检测系统及风力发电机组。

背景技术：

在风力发电机机组运行过程中，变桨轴承通常采用往复回转运动(运动范围约0度至90度)实现叶片变桨。变桨轴承作为风力发电机组中的重要部件，其正常工作对于叶片有效应对不同风向的阻力，最大限度的实现风能的捕捉起到关键作用，因此对变桨轴承的工作状态进行实时检测十分必要。

现有技术对于检测变桨轴承的旋转部件时，测试设备的信号传输通常采用无线信号传输设备，并将测试设备设置在变桨轴承的旋转部件上实现测试。实际上，由于无线传输信号不稳定，存在丢包现象，导致检测数据不完整，很难实现变桨轴承实时工作状态的准确检测。

技术实现要素：

本实用新型提供一种能够检测在役风力发电机组的变桨轴承的检测系统，该检测系统可以实现对测试信号的有线传输，确保变桨轴承的检测信号稳定可靠，为风力发电机组的运行提供保障。

根据本实用新型的一方面，提供一种风力发电机组变桨轴承的检测系统，该变桨轴承包括连接叶片的旋转部，该检测系统包括：

远端检测单元，设置于旋转部，用于对变桨轴承进行检测并生成检测信号；收放线装置，容纳有线缆，收放线装置根据变桨轴承的工作状态使线缆伸出和收回，线缆用于传输检测信号；近端检测单元，通过远端检测单元获取检测信号；其中，线缆的第一端连接远端检测单元，线缆的第二端连接近端检测单元。

根据本实用新型，收放线装置包括：线盘，设置有环形线槽，用于卷绕线缆，线槽的内侧设置有第一空腔；芯轴，设置于第一空腔的中心位置处，芯轴内设置有第二空腔；涡卷弹簧，设置于第一空腔内并且套设在芯轴上，其中，涡卷弹簧的一端与芯轴连接，涡卷弹簧的另一端与线槽的内侧连接。

根据本实用新型，线槽的卷绕有线缆的侧壁上设置有第一通孔，芯轴的侧壁上设置有第二通孔，线缆的第二端依次穿过第一通孔、第二通孔进入芯轴的第二空腔，并从芯轴的底部穿出与近端检测单元连接。

根据本实用新型，收放线装置还包括：防护机构，形成有第三空腔，线盘设置于第三空腔内，芯轴的中心位置与第三空腔的中心位置重合，芯轴通过线盘的底部固定在防护机构的底部上。

根据本实用新型，防护机构的侧壁上设置有第三通孔，线缆的第一端通过第三通孔与远端检测单元连接，其中，第三通孔上设置有橡胶圈。

根据本实用新型，变桨轴承的工作状态包括：第一旋转状态，其中，变桨轴承朝叶片开桨方向旋转，带动线缆从收放线装置伸出以使涡卷弹簧收紧；第二旋转状态，其中，变桨轴承朝叶片收桨方向旋转，涡卷弹簧松开带动线缆收回到收放线装置。

根据本实用新型，远端检测单元是传感器，传感器固定设置在旋转部的表面，或者预埋在旋转部的内部。

根据本实用新型，传感器为一个或多个，其中，传感器为多个，线缆为多个线缆组成的线束，分别与传感器的引出线对应连接。

根据本实用新型，收放线装置通过支架设置在变桨电机的支架上；近端检测单元设置在机舱罩内。

根据本实用新型，近端检测单元还用于向远端检测单元提供电源。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的风力发电机组变桨轴承的检测系统。

本实用新型所提供的风力发电机组变桨轴承的检测系统，通过使用收放线装置容纳线缆并适应变桨轴承的工作状态调整线缆伸长或者收回，防止线缆与变桨系统的其他部件发生干涉。不仅能够在变桨轴承在役运行，往复旋转的情况下实现检测信号的有线传输，同时还能通过有线连接为检测设备提供稳定电源，保证测试效果准确可靠，为风力发电机组的正常运行提供参考。

附图说明

通过下面结合附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本领域技术人员将会获得对本实用新型的全面理解，其中：

图1是根据本实用新型的实施例的位于变桨轴承上的收放线装置的安装位置示意图；

图2是根据本实用新型的实施例的收放线装置的示意图。

附图标号说明：

1、变桨轴承；11、旋转部；12、变桨电机的支架；2、收放线装置；21、线盘；210、线槽；22、芯轴；24、防护机构；241、上防护盖；242；下防护盖；41、第一空腔；42、第二空腔；43、第三空腔；51、第一通孔；52、第二通孔；53、第三通孔；54、第四通孔；55、第五通孔；6、机舱罩。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本实用新型的实施例，其中，在附图中，相同的附图标号用于表示相同的组件。

根据本实用新型的示例性实施例，利用收放线装置来容纳线缆并适应变桨轴承的工作状态调整线缆伸长或者收回，防止线缆与变桨系统的其他部件发生干涉，实现对变桨轴承的旋转部件的可靠检测，确保旋转部件的检测信号通过收放线装置进行有线传输，以及对检测设备的稳定供电，为变桨轴承的长期检测提供可靠保障，进而确保风力发电机组的正常运行。下面结合图1和图2对本实用新型的优选实施例进行描述。

根据本实用新型的示例性实施例提供的风力发电机组变桨轴承的检测系统，包括远端检测单元，收放线装置2，近端检测单元，如图1所示，变桨轴承包括静止部(未示出)和连接叶片的旋转部11，远端检测单元设置在旋转部11上(未示出)，用于对变桨轴承1进行检测并生成检测信号；收放线装置2，容纳有线缆，该收放线装置2根据变桨轴承的工作状态使线缆伸出和收回，该线缆用于传输检测信号，或者，该线缆为向远端检测单元供电的电源线；近端检测单元，通过远端检测单元获取检测信号；其中，该线缆的第一端连接远端检测单元，该线缆的第二端连接近端检测单元。

此外，近端检测单元还用于向远端检测单元提供电源。实际检测过程中，由于长期检测会出现电池容量无法满足供电需求，若在低温环境中，电池容量会下降甚至无法提供电源，而采用本申请中的方式可以解决无法长期供电的需求以及低温环境的供电需求。

远端检测单元可以为实现变桨轴承检测的传感器，例如位移传感器、加速度传感器等，但不限于此，还可以是其他检测设备，只要能够实现对变桨轴承的工作状态的检测即可。具体地，传感器可以直接设置在旋转部11的表面上，也可以通过支架固定设置在旋转部11上。当然，为了避免测试环境对检测结果的影响，传感器可以通过预埋的方式设置在旋转部11的内部，以减少对测试结果的干扰，提高检测精度。具体地，可以根据实际测试需要，在旋转部11上设置一个或者多个传感器。具体地，传感器的引出线与收放线装置3中的线缆连接，传感器可以是检测同一信号的传感器，也可以是检测不同信号的传感器。

收放线装置2可以包括线盘21，设置有环形线槽210，用于卷绕线缆，线槽210的内侧设置有第一空腔41；芯轴22，设置于第一空腔41的中心位置处，芯轴22内设置有第二空腔42；涡卷弹簧23，设置于第一空腔41内并且套设在芯轴22上，其中，涡卷弹簧23的一端与芯轴22连接，涡卷弹簧23的另一端与环形线槽210的内侧连接。线槽210的卷绕有线缆的侧壁上设置有第一通孔51，芯轴22的侧壁上设置有第二通孔52，线缆的第二端依次穿过第一通孔51、第二通孔52进入芯轴22的第二空腔42，并从芯轴22的底部穿出与近端检测单元连接。

具体地，线盘21上设置有用于容纳线缆的环形线槽22，该线缆可与传感器对应连接的线缆缆，例如，当传感器为一个时，可以是一种与该传感器的引出线连接的线缆缆；当传感器为多个时，可以是多种线缆缆形成的线束，分别与对应的传感器的引出线连接，以实现变桨轴承的多种信号的同时检测。需要说明的是，线缆卷绕在环形线槽210上的圈数应足够多，即线缆至少应具有一定长度，以确保线缆卷绕在环形线槽210上的圈数，从而使得线缆离开环形线槽210伸出时，环形线槽210上仍然有预留的线缆卷绕。当然，本申请中的线缆不做限制，只要能够实现信号的稳定传输即可。

此外，环形线槽210可以设置成如图2所示的结构，这样可以确保卷绕在线槽210的线缆的位置固定，不出现上下攒动的情况。当然也可以设置成其他结构，只要能够确保卷绕的线缆沿某一具体方向伸出和缩回即可。具体地，线槽210的卷绕有线缆的侧壁上设置有第一通孔51，线缆的第一端与远端检测单元(例如传感器的引出线)连接，将卷绕好的线缆的第二端穿过第一通孔31进入第一空腔41内。

具体地，环形线槽210的内侧可以设置有第一空腔41，并在第一空腔41内部设置有芯轴22，该芯轴22设置在第一空腔41的中心位置处，具体地，如图2所示，第一空腔41可以为上端开口，下端与环形线槽210具有同一底部，当然，该底部可以一体成型。在第一空腔41的底部的中心位置处设置有用于容纳芯轴22的第四通孔54，需要说明的是，该第四通孔54的直径应略大于芯轴22的直径，以确保线盘31与芯轴22是间隙配合，可以绕芯轴22往复自如的转动。具体地，芯轴22可以为具有第二空腔42的圆柱形结构，且第二空腔42的上端和下端均开口设置，具体地，在芯轴22位于第一空腔41内的侧壁上设置有第二通孔52，进入第一空腔41的线缆，其第二端可以穿过第二通孔32进入第二空腔42内，并从芯轴22的底部穿出与近端检测单元连接。如图2所示，第一通孔31和第二通孔32可以设置在同一高度对应的位置处，便于线缆的走向布置合理。

此外，在第一空腔41内且在芯轴22的外侧套设有涡卷弹簧23，其中，涡卷弹簧23的一端可以与芯轴22的下端连接，例如，可以在芯轴22的下端底部的外圈上设置有容纳涡卷弹簧23的线槽(未示出)，涡卷弹簧23的一端可以固定在线槽内，但不限于此，只要可以实现涡卷弹簧23的一端固定在芯轴22上即可。涡卷弹簧23的另一端可以与线槽的内侧连接，例如，可以在线槽的内侧一处开设有可以容纳涡卷弹簧23端部的孔，涡卷弹簧23的另一端可以焊接在线槽的内侧设置的孔内。需要说明的是，如图2所示，第一通孔51和第二通孔52可以设置在同一高度对应的位置处，具体地，可以设置在芯轴22和第二空腔42的侧壁的上端的位置处，这样可以避免涡卷弹簧23套设在芯轴22上，线缆与涡卷弹簧23发生干涉，使线缆的走向布置更为合理。

此外，收放线装置2还可以包括：防护机构24，形成有第三空腔43，线盘21设置于第三空腔43内，芯轴22的中心位置与第三空腔43的中心位置重合，芯轴22通过线盘21的底部固定在防护机构24的底部上。另外，防护机构24的侧壁上设置有第三通孔33，线缆的第一端通过第三通孔53与远端检测单元连接，其中，第三通孔33上设置有橡胶圈。

具体地，防护机构26可以设置为内部具有第三空腔43的中空结构，该结构可以是圆柱形或矩形，但不限于此，只要可以将线盘21设置在第三空腔中即可。以图2为例进行说明，防护机构24可以包括上防护盖241和下防护盖242，上防护盖241和下防护盖242可以设置成相互配合连接的结构，具体地，上防护盖241可以是由圆形底板以及在圆形底板的圆周上沿轴向延伸一定高度的侧壁组成，该延伸的侧壁的端部可以设置成阶梯状，同样地，下防护盖262也可以是由圆形底板以及在圆形底板的圆周上沿轴向延伸一定高度的侧壁组成，该延伸的侧壁的端部可以设置成与上防护盖241的侧壁的端部相配合的阶梯状，以使上防护盖241的侧壁的端部和下防护盖242的侧壁的端部配合连接，在其连接的内部形成第三空腔43。当然上防护盖241和下防护盖242的连接方式不限于上述结构，例如，可以将上防护盖241和下防护盖242的侧壁设置成具有一定厚度，并在侧壁上设置有连接孔，通过紧固件(例如螺栓)实现上防护盖241和下防护盖242的连接，具体地，如图1所示，可以在防护盖的圆周方向上等间距设置三个连接孔，以实现上防护盖241和下防护盖242的可靠连接。但不限于此，只要可以实现在防护机构形成第三空腔，且实现在第三空腔43内线盘21的安装即可。

此外，在下防护盖242的底部的中心位置处设置有第五通孔55，该第五通孔55的直径可以和上述芯轴22的直径相同。线盘21设置于第三空腔43内，芯轴22的中心位置与第三空腔43的中心位置重合，也就是说，芯轴22的中心位置可以与下防护盖242的底部的中心位置重合，即可实现芯轴22的第二空腔42与第五通孔55形成中空连通。具体地，芯轴22可以通过线盘21的第四通孔54固定在下防护盖242上，例如，芯轴22可以和下防护盖242的底部一体成型且保持中空连通，这样，线盘21可以绕着芯轴22在第三空腔43内旋转。

具体地，可以在上防护盖241或下方护盖242的侧壁上形成第三通孔53，如图2所示，可以在上防护盖241的侧壁上形成第三通孔53，线缆的第一端可以穿过第三通孔53伸出与远端检测单元连接。为了避免线盘21在工作过程中线缆的磨损，在第三通孔53的圆周方向可以设置橡胶圈，用来保护线缆避免其长时间伸出和缩回引起的磨损，影响检测信号的传输。该橡胶圈例如可以设置成如图2所示的，与上防护盖241和下方护盖242的侧壁的阶梯状端部卡合的结构，或者直接粘接固定在第三通孔53的圆周内壁上，但不限于此，只要可以实现对线缆的保护即可。

此外，收放线装置2可以通过支架放置在变桨轴承1所对应的变桨电机的支架12上，如图1所示，收放线装置2固定在变桨电机的底部位置处，且线缆的第一端和变桨轴承1的旋转部11连接，线缆的第二端与从收放线装置2的底部穿出后连接近端检测单元，具体地，近端检测单元可以设置在机舱罩6内，例如，近端检测单元可以是测控柜，也可以设置在其他具有采集器件的风力电机机组的其他部件的位置处，需要说明的是，线缆的第二端引出的部分可以通过设置线槽的方式固定布线路径，并连接至近端检测单元，从而确保线缆在机舱内部布置有序，方便工作人员定期检查及维护。

通过将上述收放线装置2固定连接在变桨电机的支架12上，可以实现对变桨轴承1在役状态的检测。具体地，收放线装置2设置变桨电机的支架12上可以使得变桨轴承实现如下工作状态：具体包括，第一旋转状态，其中，变桨轴承1朝叶片开桨方向旋转，带动线缆从收放线装置2中伸出以使涡卷弹簧23收紧；第二旋转状态，其中，变桨轴承1朝叶片收桨方向旋转，此时涡卷弹簧23松开并带动线缆收回到收放线装置2中。由于涡卷弹簧23放置在线盘21内侧的第二空腔42内，且涡卷弹簧23的一端与芯轴22的底部固定，涡卷弹簧22的另一端与线盘21的内壁连接。因此，当外力驱动线盘转动时，带动涡卷弹簧收紧并存储动能，即变桨轴承1执行朝远离收放线装置2驱动线盘21正向旋转，即叶片的开桨方向旋转，线缆的第一端离开线槽210从第三通孔53中伸出与变桨轴承1的旋转部11一起沿叶片的开桨方向旋转。当外力消失后，涡卷弹簧的扭力驱动线盘反向旋转，此时涡卷弹簧释放动能，带动线缆收回，即变桨轴承1执行朝靠近收放线装置2所在方向反向旋转，即叶片的收桨方向旋转，伸出的线缆通过第三通孔53收回至线盘内。收放线装置2内部的线盘21的正向旋转和反向旋转，可以实现线缆的伸长和缩短，进而实现对变桨轴承的旋转部的可靠供电及信号传输。

根据本实用新型的又一实施例的风力发电机组可包括上文提及的检测系统。

根据本实用新型的实施例的检测系统，利用收放线装置容纳线缆并适应变桨轴承的工作状态调整线缆伸长或者收回，防止线缆与变桨系统的其他部件发生干涉。同时可以实现部件在在役运行的情况下，对旋转部件进行可靠检测，确保旋转部件的检测信号通过收放线装置实现有线传输以及对检测设备的稳定供电。即可以实现旋转部件(如变桨轴承的旋转部)和静止部件(如近端检测单元)之间的信号可靠传输，为部件(如变桨轴承)的长期检测提供可靠保障，进而确保风力发电机组的正常运行。

上面对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行组合、修改和完善，这些组合、修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。