一种风电机组叶轮不平衡测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种风电机组叶轮不平衡测试系统，包括传感器、多通道采集仪和上位机，所述传感器通过所述多通道采集仪将采集信号传递给所述上位机；所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的低频加速度传感器，设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的低频加速度传感器，设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的测速传感器。本实用新型专利技术测量精度高、误差小、操作使用简便、可靠性高、成本低、可拆卸性好、易于单台机组长时间数据采集。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风电
，特别是涉及一种风电机组叶轮不平衡测试系统。
技术介绍
风力发电行业发展迅速，风电机组运行时间延长，风电机组关键部件的运行可靠性直接决定风电场的效益。据可靠数据统计，随着机组运行时间的延长或者超寿命运行，机组叶轮系统为直接承受交变风载荷作用的部件，叶片气动不平衡、叶片质量不平衡和主轴承损伤等问题会越来越明显的表现出来，因此非常有必要对机组叶轮系统的运行状态进行健康监测，了解机组叶轮系统的不平衡状态是否在允许范围内，从而提高机组可利用率，减少维护成本。对于风电机组叶轮不平衡进行监测分析实质是了解和掌握风电机组关键部件在运行过程中的状态变化，明确关键零部件是否正常运行并及早做出不平衡故障预警，并对叶轮不平衡造成的故障原因、部位和危险程度等进行识别和评价。并针对具体情况做出实施维护决策，延长设备的使用寿命，减少维修时间，提高维修质量，节约维修费用，延长风电机组持续无故障运行时间。目前评估风电机组叶轮不平衡的测试方法是直接在叶片上加装应变片来测试叶片的振动状态，该方法较为直接，但是叶片为细长结构，需要在叶片内部粘贴应变片，安装较为困难，而且所需要安装应变片的数量较多；风电机组的叶轮是旋转系统，需要通过无线传输来获取所监测的振动数据，测试系统的费用较为昂贵。由此可见，上述现有的风电机组叶轮不平衡测试系统在实际使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种结构简单，安装方便，成本较低，且使用可靠有效的新的一种风电机组叶轮不平衡测试系统,成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种风电机组叶轮不平衡测试系统，使其结构简单，安装方便，成本较低，且使用可靠有效，测量精度高、误差小、易于单台机组长时间数据采集。从而克服现有的测试系统在叶片内部粘贴应变片安装较为困难，而且所需应变片数量较多，整体费用较为昂贵的不足。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种风电机组叶轮不平衡测试系统，包括传感器、多通道采集仪和上位机，所述传感器通过所述多通道采集仪将采集信号传递给所述上位机；所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的低频加速度传感器，设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的低频加速度传感器，设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的测速传感器。进一步地，所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的各一个低频加速度传感器，相向设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的一对低频加速度传感器，相向设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的一对低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的一个测速传感器。进一步地，所述测速传感器为光电测速传感器，所述光电测速传感器安装在近主轴处，所述主轴的对应位置上设有与所述光电测速传感器匹配的反光条。进一步地，所述光电测速传感器的光电探头距离主轴15cm，所述反光条在主轴上粘贴形状为1cm×1cm。进一步地，所述光电测速传感器通过磁性座安装在近主轴处。进一步地，所述低频加速度传感器通过粘结剂安装。进一步地，所述多通道采集仪安装在机舱上。由于采用上述技术方案，本技术至少具有以下优点：本技术测量精度高、误差小、操作使用简便、可靠性高、成本低、可拆卸性好、易于单台机组长时间数据采集。附图说明上述仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。图1是本技术测试系统中的传感器布置图。图2是本技术测试系统的结构示意图。图3是一组数据6个测点时域波形。图4是光电测速传感器波形。图5是一组数据6个测点频谱图。图6是主轴承竖直和水平方向位移轴心轨迹。具体实施方式本技术提供了一种风电机组叶轮不平衡测试系统，包括传感器、多通道采集仪和上位机，所述传感器通过所述多通道采集仪将采集信号传递给所述上位机。其中，所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的低频加速度传感器，设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的低频加速度传感器，设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的测速传感器。请参阅图1所示，风电机组叶轮系统包括叶片、导流罩、轮毂1及其附件等零部件，叶片和轮毂1通过螺栓联接，轮毂1和主轴2也是通过螺栓联接，叶片和轮毂1的振动会直接传递到主轴2上，主轴承3会最先感知到主轴2的振动能量；机舱4和塔架5能够间接的反映叶轮的不平衡状态。因此本技术的测试系统采用测试主轴承3、机舱4和塔架5的振动能量来评价叶轮的平衡状态。作为优选的一种具体实施例，如图1中所示，依据风电机组叶轮运行时振动能量的传递来布置低频振动传感器，在主轴承3水平方向、垂直方向和轴向分别布置三个低频振动传感器；在与传动链垂直的机舱4相对两个方向分别布置一个低频振动传感器；在与机组传动链同一条轴线的相对两个方向的塔筒5内壁上分别布置一个低频振动传感器。低频振动传感器可应用粘结剂直接安装。用于采集主轴2转速的测速传感器可以选择光电测速传感器。如图1中所示，应用磁性座将光电测速传感器布置在主轴2附近，优选地，光电测速传感器的光电探头距离主轴2约15cm，在主轴2上粘贴形状为1cm×1cm的反光条6，使主轴2每旋转一圈，反光条6均能经过一次光电传感器的光电探头，光电测速传感器扫描记录一次。请配合参阅图2所示，将上述传感器的接头与多通道采集仪连接，多通道采集仪将传感器的采集信号传递给上位机。上位机可接收、存储数据，或者进一步通过相关测试软件，对采集到的振动数据进行分析，评判叶轮的不平衡状态。具体地，本技术的一种风电机组叶轮不平衡测试系统，实际应用时，可按照以下流程进行安装与测试：(1)准备测试设备和被测设备按照各设备技术指标准备试验所需仪器，将运行的风电机组停机。(2)测点传感器布置按照图1所示布置所述传感器。图1中，光电测速传感器标为1#，主轴承3垂直方向传感器标为2#，主轴承3水平方向传感器标为3#，主轴承3轴向传感器标为4#，叶轮下面塔筒5内壁传感器标为5#，机舱下面塔筒5内壁传感器标为6#，机舱4左侧传感器为7#，机舱4右侧传感器为8#。(3)传感器和设备连接按照传感器的布置，将8个传感器分别安装好，并将传感器另一端接头均引到机舱4上面并连接到多通道采集仪的1#至8#插口上。多通道采集仪的输出端与上位机连接。打开多通道采集仪电源，进行采集仪和传感器调试，调试结束后可开始进行测试。以下以利用本技术的测试系统采集风电机组叶轮在全工况下的振动数据为示例，对分析振动数据，评判叶轮的不平衡状态的具体测试流程介绍如下：首先，对测试参数进行设定。示例性地，将采样频率设置为512Hz，采集时间为3500s，一共采集165组数据。光电传感器单位设置为mV，低频加速度传感器单位设置为g。然后，开启多通道采集仪，利用上位机中的测试软件，对8个传感器进行标定，标定值作为各个传感器的灵敏度，采集全工况叶轮振动数据，一共采集165组数据。最后对测试数据进行分析。示例性地，选择一组测试数据的前六个测点进行分析，其时域波形如图3所示，可以明显看出，主轴承垂直和水平方向存在明显冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电机组叶轮不平衡测试系统，其特征在于，包括传感器、多通道采集仪和上位机，所述传感器通过所述多通道采集仪将采集信号传递给所述上位机；所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的低频加速度传感器，设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的低频加速度传感器，设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的测速传感器。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组叶轮不平衡测试系统，其特征在于，包括传感器、多通道采集仪和上位机，所述传感器通过所述多通道采集仪将采集信号传递给所述上位机；所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的低频加速度传感器，设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的低频加速度传感器，设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的测速传感器。2.根据权利要求1所述的一种风电机组叶轮不平衡测试系统，其特征在于，所述传感器包括设置在主轴承上分别沿水平方向、竖直方向和轴向布置的各一个低频加速度传感器，相向设置在机舱上沿与传动链垂直方向布置的一对低频加速度传感器，相向设置在塔筒内壁上沿与传动链平行方向布置的一对低频加速度传感器，以及用于采集主轴转速的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁显，柳亦冰，滕伟，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京;11