风力发电机组机械载荷远程自动测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风力发电机组机械载荷远程自动测量装置，其包括：接于塔底测试柜且安装于塔基的塔基应变计、安装于风力发电机组的气象传感器；接于塔顶测试柜且安装于塔顶的塔顶应变计、安装于变桨的变桨速率传感器、变桨扭矩传感器、安装于塔顶的塔顶加速度传感器；安装于叶片的叶片应变计，其接于轮毂测试柜；安装于主轴的主轴应变计，其接于机舱测试柜；机舱测试柜连接于风力发电机组的主控系统；机舱测试柜通过风电机组的以太网而接于主控室。本实用新型可以满足新的国际标准的测试要求，可以实时监测风力发电机组机械载荷状态，提前在特大事故出现之前就对故障征兆进行预警，指导维护人员进行风电机组的维护，避免特大故障的发生。
【专利说明】
风力发电机组机械载荷远程自动测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种风力发电机组机械载荷远程自动测量装置。
【背景技术】
[0002]目前，在风电场中，一般由检测人员读取安装在叶片、风轮、塔架上的应变计来测量风力发电机组的机械载荷。但由于叶片、风轮、塔架都位于高空，检测人员的作业风险较大。其次，大型风电场往往拥有几十甚至上百台风力发电机组，必须对这些风力发电机组一一进行机械载荷的测量，导致检测人员的工作量很大，另外，最新发布的2015年国际标准《IEC 61400-13:2015 Wind turbine generator systems- Part 13: Measurement ofmechanical loads》(风力发电机组-第13部分机械载荷测试)在测试方法上相较于2001年的旧版本有很大变化，增加了测试难度和测试周期，对测试人员提出了更高的要求。因此，设计一种满足最新国际标准的能够远程自动测量的风力发电机组的机械载荷测量装置是至关重要的。
[0003]依据最新发布的2015年国际标准《IEC61400-13:2015 Wind turbine generatorsystems- Part 13: Measurement of mechanical loads》(风力发电机组-第13部分机械载荷测试)，机械载荷主要检测项目包括气象参数、运行参数和载荷量三大类，主要难点在于:
[0004]1、新标准在测试方法上相较于之前的2001年版本有很大变化，在气象参数方面增加了水平方向湍流强度、垂直方向风切变的测量;在载荷量方面增加了 3个叶片中部挥舞、摆振载荷的测量，增加了塔顶扭矩、塔顶正面、侧面载荷的测量;在运行参数方面增加了变桨速率、变桨扭矩的测量，增加了塔顶加速度的的测量，包括驱动侧、非驱动侧，增加了测试难度和测试周期；
[0005]2、大型风电场往往拥有几十甚至上百台风力发电机组，一般都是安装在比较偏僻的地区，尤其是近海风场，进行检测较为困难、周期长，会造成风机维护延后；由于检测不及时，不能及时发现风电机组局部组件出现的问题，不能及时进行更换和维修，从而会影响整个风电机组的使用寿命；
[0006]3、载荷量测试的主要部件位于高空，检测人员作业风险很大；
[0007]4、主轴上俯仰及偏航力矩在旋转机构中测量，无法使用传统的有线方式采集数据；
[0008]5、当遇到海上风电机组时，使用传统的有线方式完成测风塔上气象传感器的供电和数据采集需要进行铺设海底电缆，增加了很大的测试成本。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种风力发电机组机械载荷远程自动测量装置。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种风力发电机组机械载荷远程自动测量装置，其包括:
[0011]安装于塔基的塔基应变计，其信号输出端接于塔底测试柜的塔底测试柜主控模块；
[0012]安装于塔顶的塔顶应变计，其信号输出端接于塔顶测试柜的塔顶测试柜主控模块；
[0013]安装于叶片的叶片应变计，其信号输出端接于轮毂测试柜的轮毂测试柜主控模块；
[0014]安装于主轴的主轴应变计，其信号输出端接于机舱测试柜的机舱测试柜主控模块；
[0015]安装于风力发电机组的气象传感器，其信号输出端接于塔底测试柜的塔底测试柜主控模块；
[0016]安装于变桨的变桨速率传感器、变桨扭矩传感器，其信号输出端接于塔顶测试柜的塔顶测试柜主控模块；
[0017]安装于塔顶的塔顶加速度传感器，其信号输出端接于塔顶测试柜的塔顶测试柜主控模块；
[0018]所述机舱测试柜的机舱测试柜主控模块连接于风力发电机组的主控系统；
[0019]所述机舱测试柜的机舱主控模块通过风电机组的以太网而接于主控室。
[0020]其中，所述气象传感器连接于太阳能光伏板供电模块。
[0021]本实用新型具有如下有益效果:该系统与现有技术相比，可以满足新的国际标准的测试要求，可以实时监测风力发电机组机械载荷状态，提前在特大事故出现之前就对故障征兆进行预警，指导维护人员进行风电机组的维护，避免特大故障的发生;采用应变计与传感器采集测量数据并通过塔底测试柜、塔顶测试柜、轮毂测试柜将处理后的测量数据传递给机舱测试柜，从而避免了检测人员的高空作业风险，也减少了检测人员的工作组量。该装置已开始应用于最新的风电机组机械载荷测试领域，取得了较好的使用效果。
【附图说明】
[0022]图1为风力发电机组机械载荷远程自动测量装置原理图。
[0023]附图标记说明:1、机舱测试柜;2、塔底测试柜;3、塔顶测试柜;4、轮毂测试柜;5.1、塔基应变计;5.2、塔顶应变计;5.3、叶片应变计;5.4、主轴应变计;6.1、气象传感器;6.2、变桨速率传感器;6.3、变桨扭矩传感器;6.4、塔顶加速度传感器;7、风力发电机组的主控系统。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。
[0025]如图1所示，一种风力发电机组机械载荷远程自动测量装置，其包括:安装于塔基的塔基应变计5.1、安装于塔顶的塔顶应变计5.2、安装于叶片的叶片应变计5.3、安装于主轴的主轴应变计5.4、安装于风力发电机组的气象传感器6.1、安装于变桨的变桨速率传感器6.2、变桨扭矩传感器6.3以及安装于塔顶的塔顶加速度传感器6.4，通过各应变计、传感器而将相应数据进行采集，之后输送到主控室，在主控室显示相应的数据而便于操作人员及时知晓风力发电机组各项参数，为相应决策提供数据支持。
[0026]其中，安装于塔基的塔基应变计5.1，其信号输出端接于塔底测试柜2的塔底测试柜主控模块，诸如塔底测试柜控制器，该塔底测试柜设置有接于塔底测试柜控制器的显示装置，塔基应变计通过有线方式将塔基应变信号传输给塔底测试柜。
[0027]其中，安装于塔顶的塔顶应变计5.2，其信号输出端接于塔顶测试柜3的塔顶测试柜主控模块，诸如塔顶测试柜控制器，该塔顶测试柜设置有连接于塔顶测试柜控制器的显示装置，塔顶应变计通过有线方式将塔顶应变信号传输给塔顶测试柜。
[0028]其中，安装于叶片的叶片应变计5.3，其信号输出端接于轮毂测试柜4的轮毂测试柜主控模块，诸如轮毂测试柜控制器，该轮毂测试柜可设置接于轮毂测试柜控制器的显示装置，叶片应变计通过滑环方式将叶片应变信号传输给轮毂测试柜。
[0029]其中，安装于主轴的主轴应变计5.4，其信号输出端接于机舱测试柜I的机舱测试柜主控模块，诸如机舱测试柜控制器，该机舱测试柜可设置接于机舱测试柜控制器的显示装置，主轴应变计通过无线方式将主轴旋转机构上的应变信号传输给机舱测试柜，解决旋转机构上有线无法传输信号的问题。
[0030]其中，安装于风力发电机组的气象传感器6.1，其信号输出端接于塔底测试柜2的塔底测试柜主控模块，诸如塔底测试柜控制器，且该塔底测试柜可设置连接于塔底测试柜控制器的显示装置，所述气象传感器连接于太阳能光伏板供电模块，气象传感器采用太阳能光伏板供电，并通过无线方式将气象参数信号传输给塔底测试柜，避免了海底电缆铺设成本过大的问题。
[0031]所述气象传感器6.1为便于其安装，其可连接一个磁铁吸附结构，便于其吸附于金属结构之上的同时，安装更加便捷。
[0032]其中，安装于变桨的变桨速率传感器6.2、变桨扭矩传感器6.3，其信号输出端接于塔顶测试柜3的塔顶测试柜主控模块，诸如塔顶测试柜控制器，所述变桨速率传感器6.2、变桨扭矩传感器6.3通过有线方式将信号传递给塔顶测试柜，该塔顶测试柜处可设置连接于塔顶测试柜控制器的显示装置。
[0033]其中，安装于塔顶的塔顶加速度传感器6.4，其信号输出端接于塔顶测试柜3的塔顶测试柜主控模块，诸如塔顶测试柜控制器，塔顶加速度传感器通过有线方式将信号传输给塔顶测试柜，该塔顶测试柜处可设置连接于塔顶测试柜控制器的显示装置。
[0034]所述机舱测试柜I的机舱测试柜主控模块连接于风力发电机组的主控系统7，且机舱测试柜与风力发电机组的主控系统通过有线方式进行数据通信。
[0035]所述机舱测试柜的机舱主控模块通过风电机组的以太网而接于主控室，通以太网将相关荷载参数输送至风电场工作人员所在的主控室内进行远程监控。
[0036]本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
【主权项】
1.风力发电机组机械载荷远程自动测量装置，其特征在于，其包括: 安装于塔基的塔基应变计，其信号输出端接于塔底测试柜的塔底测试柜主控模块； 安装于塔顶的塔顶应变计，其信号输出端接于塔顶测试柜的塔顶测试柜主控模块； 安装于叶片的叶片应变计，其信号输出端接于轮毂测试柜的轮毂测试柜主控模块； 安装于主轴的主轴应变计，其信号输出端接于机舱测试柜的机舱测试柜主控模块； 安装于风力发电机组的气象传感器，其信号输出端接于塔底测试柜的塔底测试柜主控 丰旲块; 安装于变桨的变桨速率传感器、变桨扭矩传感器，其信号输出端接于塔顶测试柜的塔顶测试柜主控模块；安装于塔顶的塔顶加速度传感器，其信号输出端接于塔顶测试柜的塔顶测试柜主控模块； 所述机舱测试柜的机舱测试柜主控模块连接于风力发电机组的主控系统； 所述机舱测试柜的机舱主控模块通过风电机组的以太网而接于主控室。2.根据权利要求1所述的风力发电机组机械载荷远程自动测量装置，其特征在于，所述气象传感器连接于太阳能光伏板供电模块。
【文档编号】F03D7/00GK205592074SQ201620396198
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】庄骏, 肖洋, 袁野
【申请人】上海中认尚科新能源技术有限公司