一种风力发电机的变桨轴承异响检测装置及方法

1.本发明属于风力发电技术领域，涉及一种检测装置及方法，特别是一种风力发电机的变桨轴承异响检测装置及方法。


背景技术：

2.风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。随着风力发电并网的研究，实际生产风力发电机组传动链通常安装了在线振动监测系统，传感器主要安装在主轴承、齿轮箱、发电机轴承座上，通过在线振动监测系统所采集到的振动信号进行诊断分析，并给出诊断结论。遇疑难杂症时，风电机组出现异响很难定位，且造成异响的原因有多种，例如，如基础松动、控制策略问题、叶片及塔筒、传动链等；将风机塔筒视作一个大的扩音器，声音在塔筒内部回荡；由于叶片与轮毂是实时旋转的，通过加装振动加速度传感器及线缆连接到机舱内的在线振动采集器是无法实现的，存在无法通过在线振动监测数据定位故障部件的问题。
3.经检索，如中国专利文献公开了一种风力发电机组的变桨轴承异响检测装置【申请号：cn202120904354.4；公开号：cn214887492u】。这种风力发电机组的变桨轴承异响检测装置，包括：多个无线传感器、信号采集传输模块、终端检测模块。在每个风力发电机组的变桨轴承、叶片及塔架的预设位置，至少安装一个无线传感器。无线传感器采集异响变桨轴承的振动信号。信号采集传输模块安装在风力发电机组的轮毂内，采集无线传感器的异响变桨轴承的振动信号，并通过无线传输的方式发送给终端检测模块。终端检测模块根据对接收的振动信号进行分析，生成异响检测结果。
4.该专利中提供的风力发电机组的变桨轴承异响检测装置，可以快速判断出振动源，根据在线检测异响的检测结果准确判断变桨轴承的故障位置，但是其信号采集传输模块设置在轮毂的内部，由于轮毂是实时旋转的，因此信号采集传输模块是用无线技术进行信号传递，而信号采集传输模块缺少外部电源，因而在实际使用过程中，轮毂的内部需要装有电池来向信号采集传输模块供电，或者电池装在信号采集传输模块的内部，但是电池长期使用，电量会耗尽，因此工作人员需要定期停下风力发电机组，并爬上风力发电机组来进行电池更换，或者对轮毂内部的电器设施进行检修，无论是电池更换或者电器检修，都需要将轮毂的外壳打开，在打开的过程中，需要拆下大量的螺栓，而且工作人员还要保证螺栓不能从工作位置上掉下来以防止螺栓丢失，整个过程步骤较为繁琐，而且还耗费大量的时间，同时信号采集传输模块和电池均位于轮毂的内部，小型风力发电机组的轮毂较小，工作人员在检修的过程中，需要将手部以及工具深入轮毂的内部，轮毂的内部装有多个电器设施，在检修过程中需要小心翼翼的，狭小的空间不便工作人员进行检修操作，还加大了高空作业的难度，加之轮毂多为封闭式，信号采集传输模块在长期运行过程中容易升温，得不到冷却降温，因高温而短路的可能性较大。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种风力发电机的变桨轴承异响检测装置及方法，该风力发电机的变桨轴承异响检测装置及方法通过旋转盖来对轮毂进行密封，在更换电池或检修过程中只需打开旋转盖，而且打开旋转盖后，移动板能够带动信号采集传输模块和电池运动至外侧，从而使工作人员能够在轮毂的外部空间进行作业，降低了作业难度，该装置尤其适用于小型风机发电机组。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
7.一种风力发电机的变桨轴承异响检测装置及方法，包括轮毂本体、旋转盖、变桨轴承本体、叶片本体、信号采集传输模块本体和电池本体，所述轮毂本体和旋转盖的底部设置有锁止机构，所述轮毂本体顶部的两侧均固定有固定块，所述固定块相对的一侧设置有连接板，所述连接板的另一侧与旋转盖固定，所述连接板的两侧均固定有转动柱，所述轮毂本体的顶部和内部设置有传动机构和联动机构，所述轮毂本体的内部设置有移动板，且信号采集传输模块本体和电池本体均固定在移动板的顶部，所述轮毂本体内腔的两侧分别设置有第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆的一端均通过轴承转动连接有安装板，且安装板与轮毂本体的内壁固定，所述第一螺杆和第二螺杆的表面均螺纹连接有螺纹套，且螺纹套与移动板固定，所述旋转盖的表面贯穿设置有进风通道，所述进风通道的内部分别固定有防尘网和干燥剂板。
8.所述传动机构包括第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、竖向柱、第三锥形齿轮、第四锥形齿轮和横向柱，所述第一锥形齿轮固定在转动柱的一端，所述第二锥形齿轮和第三锥形齿轮分别固定在竖向柱的两端，所述竖向柱贯穿轮毂本体并与其贯穿处的内壁通过轴承转动连接，所述第一锥形齿轮与第二锥形齿轮相互啮合，所述第三锥形齿轮与第四锥形齿轮相互啮合，所述第四锥形齿轮固定在横向柱的一端，所述横向柱与轮毂本体的内壁转动连接，且横向柱与第二螺杆通过皮带转动连接。
9.采用以上结构，实现为第二螺杆的转动提供动力的效果。
10.所述联动机构包括从动柱、支撑板、第五锥形齿轮和第六锥形齿轮，所述支撑板与轮毂本体的内壁固定，所述从动柱贯穿支撑板并与其通过轴承转动连接，所述第五锥形齿轮的数量为两组并分别固定在从动柱的两端，所述第六锥形齿轮的数量为两组并分别固定在第一螺杆和第二螺杆的表面，且第五锥形齿轮与第六锥形齿轮相互啮合。
11.采用以上结构，使第一螺杆和第二螺杆能够同步旋转。
12.所述第五锥形齿轮的尺寸与第六锥形齿轮的尺寸相同，所述第一螺杆表面的螺纹方向与第二螺杆相反。
13.采用以上结构，保证两侧的螺纹套运动速度相同，使两侧的螺纹套能够同向运动。
14.所述锁止机构包括盒体、定位销、连接片、压缩弹簧、固定板和定位孔，所述盒体固定在轮毂本体的底部，所述固定板固定在旋转盖的底部，所述定位销贯穿盒体并与其贯穿处滑动连接，所述连接片固定在定位销的表面，所述压缩弹簧的一端与连接片固定，且压缩弹簧的另一端与盒体的内壁固定，所述定位孔贯穿开设在固定板的表面。
15.采用以上结构，从而对旋转盖进行上锁，避免旋转盖被随意打开。
16.所述定位销远离盒体的一端固定有圆片，所述圆片的另一侧固定有拉环。
17.采用以上结构，而圆片和拉环则用于提供受力点，以便拉动定位销。
18.所述轮毂本体底部的另一侧固定有连接块，所述连接块靠近定位销一侧的表面开设有插槽。
19.采用以上结构，定位销能够穿过定位孔进入插槽的内部，从而提升定位的稳固性。
20.所述干燥剂板的表面贯穿开设有通风孔，所述通风孔的数量为若干个并均匀的分布在干燥剂板的表面。
21.采用以上结构，使进入的空气能够充分与干燥剂板接触，而且还保证了通风量。
22.所述第一螺杆和第二螺杆远离安装板的一端均与轮毂本体通过轴承转动连接，所述移动板与安装板顶部的表面滑动连接。
23.采用以上结构，增加第一螺杆和第二螺杆的稳定性，且对上方运动的移动板进行支撑。
24.一种风力发电机的变桨轴承异响检测装置的检测方法，其检测方法包括如下步骤：
25.a、在检测过程中，多个无线传感器采集变桨轴承的振动信号，信号采集传输模块本体采集无线传感器的异响变桨轴承的振动信号，并通过无线传输的方式发送给终端检测模块进行分析检测；
26.b、风力发电机组所处的位置风量充足，风进入进风通道的内部，防尘网对风中的灰尘进行拦截，而干燥剂板则吸收水分，降低湿度，之后风进入轮毂本体的内部，来对电池本体和信号采集传输模块本体进行散热；
27.c、在进行检修或更换电池本体的过程中，首先拉动拉环，然后拉环带动圆片和定位销运动，之后定位销脱离定位孔，随后旋转旋转盖，其带动转动柱旋转，然后转动柱通过传动机构带动第二螺杆转动，之后第二螺杆通过联动机构带动第一螺杆旋转，第一螺杆和第二螺杆表面的螺纹套开始运动，其带动移动板一同运动，当旋转盖翻转至上方后，移动板运动至外侧，此时移动板上的电池本体和信号采集传输模块本体均位于外侧，工作人员进行检修或者更换操作；
28.d、检修或者更换作业完毕后，关上旋转盖，同时移动板向轮毂本体的内部运动，之后拉动定位销，当旋转盖闭合后，松开定位销使其进入定位孔的内部，来对旋转盖上锁。
29.与现有技术相比，本风力发电机的变桨轴承异响检测装置及方法具有以下优点：
30.1、本发明通过旋转盖来对轮毂进行密封，在更换电池或检修过程中只需打开旋转盖，无需拆卸轮毂的外壳，更加方便，而且打开旋转盖后，移动板能够带动信号采集传输模块和电池运动至外侧，从而使工作人员能够在轮毂的外部空间进行作业，降低了作业难度，而且该装置能够对内部进行通风，来对内部电器设施进行散热，并在散热过程中进行除尘、除湿，解决了现有的一些风力发电机的变桨轴承异响检测装置在使用过程中，其信号采集传输模块和电池安装在轮毂内，给检修更换操作带来难度的问题。
31.2、通过第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、竖向柱、第三锥形齿轮、第四锥形齿轮和横向柱的设置，在打开旋转盖的过程中，连接板带动转动柱旋转，之后转动柱通过第一锥形齿轮和第二锥形齿轮带动竖向柱转动，之后竖向柱通过第三锥形齿轮和第四锥形齿轮带动横向柱转动，而横向柱则通过皮带带动第二螺杆转动，实现为第二螺杆的转动提供动力的效果。
32.3、通过从动柱、支撑板、第五锥形齿轮和第六锥形齿轮的设置，其使第二螺杆在转
动的过程中，可通过一侧的第五锥形齿轮和第六锥形齿轮带动从动柱旋转，然后从动柱通过另一侧的第五锥形齿轮和第六锥形齿轮带动第一螺杆转动，从而使第一螺杆和第二螺杆同步旋转，达到带动移动板运动的效果。
附图说明
33.图1是本发明的立体结构示意图。
34.图2是本发明图1中a处的放大结构示意图。
35.图3是本发明中旋转盖打开后的示意图。
36.图4是本发明另一个视角的立体结构示意图。
37.图5是本发明中轮毂本体的剖面结构示意图。
38.图6是本发明中的局部立体结构示意图。
39.图7是本发明中的局部立体结构示意图。
40.图8是本发明中进风通道的剖面结构示意图。
41.图中，1、轮毂本体；2、旋转盖；3、变桨轴承本体；4、叶片本体；5、锁止机构；51、盒体；52、定位销；53、连接片；54、压缩弹簧；55、固定板；56、定位孔；57、圆片；58、拉环；6、固定块；7、连接板；8、转动柱；9、传动机构；91、第一锥形齿轮；92、第二锥形齿轮；93、竖向柱；94、第三锥形齿轮；95、第四锥形齿轮；96、横向柱；10、信号采集传输模块本体；11、电池本体；12、移动板；13、第一螺杆；14、第二螺杆；15、安装板；16、螺纹套；17、联动机构；171、从动柱；172、支撑板；173、第五锥形齿轮；174、第六锥形齿轮；18、进风通道；19、防尘网；20、干燥剂板；21、通风孔；22、连接块；23、插槽。
具体实施方式
42.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
43.如图1-图8所示，本风力发电机的变桨轴承异响检测装置，包括轮毂本体1、旋转盖2、变桨轴承本体3、叶片本体4、信号采集传输模块本体10和电池本体11，轮毂本体1和旋转盖2的底部设置有锁止机构5，轮毂本体1顶部的两侧均固定有固定块6，固定块6相对的一侧设置有连接板7，连接板7的另一侧与旋转盖2固定，连接板7的两侧均固定有转动柱8，轮毂本体1的顶部和内部设置有传动机构9和联动机构17，轮毂本体1的内部设置有移动板12，且信号采集传输模块本体10和电池本体11均固定在移动板12的顶部，轮毂本体1内腔的两侧分别设置有第一螺杆13和第二螺杆14，第一螺杆13和第二螺杆14的一端均通过轴承转动连接有安装板15，且安装板15与轮毂本体1的内壁固定，第一螺杆13和第二螺杆14的表面均螺纹连接有螺纹套16，且螺纹套16与移动板12固定，旋转盖2的表面贯穿设置有进风通道18，进风通道18的内部分别固定有防尘网19和干燥剂板20，该装置通过旋转盖2来对轮毂进行密封，在更换电池或检修过程中只需打开旋转盖2，无需拆卸轮毂的外壳，更加方便，而且打开旋转盖2后，移动板12能够带动信号采集传输模块和电池运动至外侧，从而使工作人员能够在轮毂的外部空间进行作业，降低了作业难度，而且该装置能够对内部进行通风，来对内部电器设施进行散热，并在散热过程中进行除尘、除湿，解决了现有的一些风力发电机的变桨轴承异响检测装置在使用过程中，其信号采集传输模块和电池安装在轮毂内，给检修更
换操作带来难度的问题。
44.传动机构9包括第一锥形齿轮91、第二锥形齿轮92、竖向柱93、第三锥形齿轮94、第四锥形齿轮95和横向柱96，第一锥形齿轮91固定在转动柱8的一端，第二锥形齿轮92和第三锥形齿轮94分别固定在竖向柱93的两端，竖向柱93贯穿轮毂本体1并与其贯穿处的内壁通过轴承转动连接，第一锥形齿轮91与第二锥形齿轮92相互啮合，第三锥形齿轮94与第四锥形齿轮95相互啮合，第四锥形齿轮95固定在横向柱96的一端，横向柱96与轮毂本体1的内壁转动连接，且横向柱96与第二螺杆14通过皮带转动连接，在本实施例中，通过第一锥形齿轮91、第二锥形齿轮92、竖向柱93、第三锥形齿轮94、第四锥形齿轮95和横向柱96的设置，在打开旋转盖2的过程中，连接板7带动转动柱8旋转，之后转动柱8通过第一锥形齿轮91和第二锥形齿轮92带动竖向柱93转动，之后竖向柱93通过第三锥形齿轮94和第四锥形齿轮95带动横向柱96转动，而横向柱96则通过皮带带动第二螺杆14转动，实现为第二螺杆14的转动提供动力的效果，而在实际使用过程中，第一锥形齿轮91的规格远大于第二锥形齿轮92的规格，使转动柱8转动半圈后，竖向柱93能够转动好几圈，同时第三锥形齿轮94的规格大于第四锥形齿轮95，使得竖向柱93在旋转一圈后，横向柱96能够转动好几圈，从而使转动柱8旋转半圈后，第一螺杆13能够转动几倍于转动柱8的圈数，图中对于第一锥形齿轮91、第二锥形齿轮92、竖向柱93、第三锥形齿轮94、第四锥形齿轮95的比例大小仅为示意，具体比例大小以实际情况进行定制。
45.联动机构17包括从动柱171、支撑板172、第五锥形齿轮173和第六锥形齿轮174，支撑板172与轮毂本体1的内壁固定，从动柱171贯穿支撑板172并与其通过轴承转动连接，第五锥形齿轮173的数量为两组并分别固定在从动柱171的两端，第六锥形齿轮174的数量为两组并分别固定在第一螺杆13和第二螺杆14的表面，且第五锥形齿轮173与第六锥形齿轮174相互啮合，在本实施例中，通过从动柱171、支撑板172、第五锥形齿轮173和第六锥形齿轮174的设置，其使第二螺杆14在转动的过程中，可通过一侧的第五锥形齿轮173和第六锥形齿轮174带动从动柱171旋转，然后从动柱171通过另一侧的第五锥形齿轮173和第六锥形齿轮174带动第一螺杆13转动，从而使第一螺杆13和第二螺杆14同步旋转，达到带动移动板12运动的效果。
46.第五锥形齿轮173的尺寸与第六锥形齿轮174的尺寸相同，第一螺杆13表面的螺纹方向与第二螺杆14相反，在本实施例中，第五锥形齿轮173与第六锥形齿轮174的尺寸相同，从而保证了第一螺杆13和第二螺杆14的转速相同，使两侧的螺纹套16运动速度相同，同时在联动机构17的作用下，第一螺杆13与第二螺杆14的旋转方向相反，因此设计第一螺杆13表面的螺纹方向与第二螺杆14相反，使两侧的螺纹套16能够同向运动。
47.锁止机构5包括盒体51、定位销52、连接片53、压缩弹簧54、固定板55和定位孔56，盒体51固定在轮毂本体1的底部，固定板55固定在旋转盖2的底部，定位销52贯穿盒体51并与其贯穿处滑动连接，连接片53固定在定位销52的表面，压缩弹簧54的一端与连接片53固定，且压缩弹簧54的另一端与盒体51的内壁固定，定位孔56贯穿开设在固定板55的表面，在本实施例中，通过盒体51、定位销52、连接片53、压缩弹簧54、固定板55和定位孔56的设置，在旋转盖2闭合后，压缩弹簧54的反作用力使连接片53带动定位销52，然后定位销52进入定位孔56的内部，对连接板7进行定位，从而对旋转盖2进行上锁，避免旋转盖2被随意打开。
48.定位销52远离盒体51的一端固定有圆片57，圆片57的另一侧固定有拉环58，在本
实施例中，通过圆片57和拉环58的设置，由于定位销52表面光秃秃的，缺少受力点，而圆片57和拉环58则用于提供受力点，以便拉动定位销52。
49.轮毂本体1底部的另一侧固定有连接块22，连接块22靠近定位销52一侧的表面开设有插槽23，在本实施例中，通过连接块22和插槽23的设置，定位销52能够穿过定位孔56进入插槽23的内部，从而提升定位的稳固性。
50.干燥剂板20的表面贯穿开设有通风孔21，通风孔21的数量为若干个并均匀的分布在干燥剂板20的表面，在本实施例中，通过通风孔21的设置，其使进入的空气能够充分与干燥剂板20接触，而且还保证了通风量。
51.第一螺杆13和第二螺杆14远离安装板15的一端均与轮毂本体1通过轴承转动连接，移动板12与安装板15顶部的表面滑动连接，在本实施例中，用于对第一螺杆13和第二螺杆14的另外一端进行定位，增加第一螺杆13和第二螺杆14的稳定性，而且安装板15也能够对上方运动的移动板12进行支撑。
52.一种风力发电机的变桨轴承异响检测装置的检测方法，其检测方法包括如下步骤：
53.a、在检测过程中，多个无线传感器采集变桨轴承的振动信号，信号采集传输模块本体10采集无线传感器的异响变桨轴承的振动信号，并通过无线传输的方式发送给终端检测模块进行分析检测，上述过程中为现有技术，在此不做详细描述；
54.b、风力发电机组所处的位置风量充足，风进入进风通道18的内部，防尘网19对风中的灰尘进行拦截，而干燥剂板20则吸收水分，降低湿度，之后风进入轮毂本体1的内部，来对电池本体11和信号采集传输模块本体10进行散热；
55.c、在进行检修或更换电池本体11的过程中，首先拉动拉环58，然后拉环58带动圆片57和定位销52运动，之后定位销52脱离定位孔56，随后旋转旋转盖2，其带动转动柱8旋转，然后转动柱8通过传动机构9带动第二螺杆14转动，之后第二螺杆14通过联动机构17带动第一螺杆13旋转，第一螺杆13和第二螺杆14表面的螺纹套16开始运动，其带动移动板12一同运动，当旋转盖2翻转至上方后，移动板12运动至外侧，此时移动板12上的电池本体11和信号采集传输模块本体10均位于外侧，外侧的空间更广阔，方便工作人员使用工具，从而方便工作人员进行检修或者更换操作；
56.d、检修或者更换作业完毕后，关上旋转盖2，同时移动板12向轮毂本体1的内部运动，之后拉动定位销52，当旋转盖2闭合后，松开定位销52使其进入定位孔56的内部，来对旋转盖2上锁。
57.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。