用于风力涡轮发电机的状态监视系统技术方案

用于风力涡轮发电机的状态监视系统(80)包括定向传感器(83)和状态监视单元(200)，所述定向传感器(83)安装在机舱(90)内并且被配置成检测所述机舱(90)的定向，所述状态监视单元(200)被配置成接受来自所述定向传感器(83)的输出并且执行信号的记录、分析、和传输中至少一个。所述状态监视单元(200)基于来自所述定向传感器(83)的所述输出优选地检测与所述塔架(1000)的扭转振荡相关联的所述机舱(90)沿着所述旋转方向的移动。所述定向传感器(83)也可检测使用加速度传感器等难以检测的缓慢方向性波动，并且由此，可以令人满意地检测与所述塔架(100)的所述扭转振荡相关联的所述机舱(90)的旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮发电机的状态监视系统
本专利技术涉及用于风力涡轮发电机的状态监视系统。
技术介绍
风力涡轮发电机被认为是使用清洁能源产生电力的发电机。在风力涡轮发电机中，监督控制与数据采集与(SCADA)系统、状态监视系统(CMS)，或远程监视风力涡轮机的运行状态的任何其他系统。SCADA收集操作信息(诸如风力涡轮机的电力生成量和风速)，并且CMS监视例如设备的损坏的或恶化的状态。由CMS收集的信息包括振荡数据。振荡数据由加速度传感器频繁地测量，该加速度传感器包括例如压电元件。这样的加速度传感器具有限于例如40Hz到8kHz的响应频率。因此使用普通的振荡传感器很难检测低于40Hz的低频振荡。日本专利特开No.2013-087732(专利文献1)公开了一种系统，该系统使用能够检测这种低频振荡的简单传感器来监视风力涡轮发电机的状态。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.2013-087732
技术实现思路
技术问题低频振荡的一个示例是由于风力涡轮发动机的塔架的扭转振荡而在机舱中发生的振荡。尽管上述在日本专利特开No.2013-087732(专利文献1)中公开的低频振荡传感器可以检测由塔架的上端在前后方向或水平方向上的缺陷引起的俯仰振荡，但是它很难检测扭转振荡。对于低频，应用高灵敏度加速度传感器是困难的，其成本相对较高且尺寸较大。本专利技术是为了解决上述问题而做出的，并且其目的在于为风力涡轮发电机提供可以由不昂贵的传感器检测低频振荡的状态监视系统。问题的解决方案总而言之，本专利技术是一种用于风力涡轮发电机的状态监视系统，其中机舱被放置在塔架的顶部，并且包括安装在机舱上并被配置成检测机舱的定向的定向传感器，和被配置成接收来自定向传感器的输出并且执行信号的记录、分析和传输中至少一个的状态监视单元。该系统包括定相传感器，并且由此，可不昂贵地且简单地检测风力涡轮发动机的机舱的定向。状态监视单元基于来自定向传感器的输出优选地检测与塔架的扭转振荡相关联的机舱沿着旋转方向的移动。定向传感器优选地包括检测地磁的磁传感器。定向传感器也可检测使用加速度传感器等难以检测的缓慢方向性波动，并且由此，可以令人满意地检测与塔架的扭转振荡相关联的机舱的旋转。状态监视单元优选地从定向传感器输出的信号针对每个固定的时间段确定平均值，并且计算机舱上的定向数据。因此，即使当机舱的定向由于塔架的扭转振荡改变时，机舱的近似定向也可以被正确地检测。状态监视单元优选地通过从定向传感器输出的信号中提取不超过预定频率的分量来监视塔架的扭转振荡。因此，扭转振荡的分量可以从定向传感器输出的信号中分离。优选地，状态监视系统还包括容纳状态监视单元并且容纳定向传感器或定向传感器被安装的壳体。如果使用磁性，那么定向传感器不应被置于靠近例如风力涡轮发电机内流过大电流的电缆；否则，它的安装地点具有较少的限制。因此，当定向传感器与状态监视单元被容纳在相同壳体或安装至壳体上时，定向传感器的安装与为状态监视系统的壳体的安装同时完成，由此简化定向传感器的安装工作。专利技术的有益效果本专利技术可以例如通过不昂贵的系统监视机舱的低频旋转。附图说明图1是示出使用实施例的异常诊断装置的风力涡轮发电机的示图。图2更详细地示出机舱内部的结构。图3是用于示出由塔架的扭转振荡引起的机舱的旋转的示图。图4是示出状态监视单元200的配置的框图。具体实施方式现在将参考附图对本专利技术的实施例进行描述。在附图中，相同或相应的部件由相同附图标记表示，并且其描述不再予以重复。图1是示出使用本实施例的异常诊断装置的风力涡轮发电机的示图。参考图1，在塔架100的上端提供了机舱90。多个叶片30附接到旋转头20。旋转头20连接到主轴22的末端。主轴22被支撑在机舱90内。主轴22的旋转通过加速齿轮40被传输给发电机50。风力涡轮发电机被配置成能根据相对于固定到地面的塔架100的风向产生使机舱90旋转的偏航运动。机舱90优选地旋转，使得靠近叶片30的部分位于迎风面。风力涡轮发电机10根据风力的强度改变叶片30对于风向的角度(下文称为间距)，由此获得适度的旋转。当风力涡轮机被激活或被停止时，叶片间距也被类似地控制。每个叶片30也被控制来在主轴的一个旋转期间摇摆若干度数。这允许调节可以从风获得的能源量。在大风期间，例如捕风表面(也被称为翼面或叶面)被制成平行于风向以减少风力涡轮机的旋转。图2更详细地示出机舱内部的构造。参考图1和图2，风力涡轮发电机10包括主轴22、叶片30、加速齿轮40、发电机50、主轴承60、和状态监视系统80。加速齿轮40、发电机50、主轴承60、和状态监视系统80被容纳在机舱90中，而机舱90由塔架100支撑。主轴22从旋转头20延伸到机舱90中，并且连接到加速齿轮40的输入轴以被主轴承60可旋转地支撑。然后主轴22将由接收风力的叶片30产生的旋转扭矩传递到加速齿轮40的输入轴。主轴22的末端设置有叶片30，并且叶片30将风力转化为旋转扭矩并将该旋转扭矩传送到主轴22。主轴承60被固定地附接在机舱90内并旋转地支承主轴22。主轴承60是滚子轴承。主轴承60是例如自定心滚子轴承、锥形滚子轴承、圆柱形滚子轴承、滚球轴承、或任何其他轴承。这些轴承可以是单排或双排。加速齿轮40设置在主轴22和发电机50之间，将主轴22的旋转速度加速并将其输出到发电机50。在一个示例中，加速齿轮40由包括行星齿轮、中间轴、高速轴等的齿轮加速机制构成。注意，尽管图中未示出，加速齿轮40内部还设有旋转地支撑多个轴的多个轴承。发电机50连接到加速齿轮40的输出轴61，并且通过从加速齿轮40接收的旋转扭矩生成电力。发电机50为例如感应发电机。注意，发电机50内部还设有用于旋转地支撑转子的轴承。机舱旋转机制包括用于改变附接到机舱90的机舱的定向的驱动器124，和由与驱动器124的旋转轴配合的小齿轮旋转的齿圈126。齿圈126当被固定时附接到塔架100。机舱旋转机制改变(调整)机舱90的定向。在机舱90和塔架100之间的边界，设置有用于支撑机舱的轴承122。机舱90由轴承122支撑并且绕轴承122的旋转轴旋转。机舱90围绕塔架的中心轴的这样的旋转被称为偏航移动或偏航。偏航移动被置于机舱90中的状态监视系统80检测。状态监视系统80包括定向传感器83、状态监视单元200、以及容纳定向传感器83和状态监视单元200的壳体212。定向传感器83具有小尺寸并且可以相对自由地被置于任何位置。定向传感器83可被安装在状态监视单元200的电子电路板上。替代地，定向传感器83可被安装在壳体212的外部。将定向传感器83置于壳体212内或将其安装到壳体212上可在将状态监视系统80置于现有风力涡轮发电机中时节约用于安装定向传感器83所需要的劳动力。定向传感器83可以是例如能够基于地磁检测定向的传感器。最近的智能手机等具有电子罗盘(数字罗盘)。定向传感器83可以是具有两个磁传感器的电子罗盘模块，该磁传感器使用在XY方向的两个轴检测地磁的改变，或者定向传感器83可以是具有三个磁传感器的电子罗盘模块，这些磁传感器使用XYZ方向的三个轴检测地磁的改变，因为这样的电子罗盘可低成本获得。在本实施例中，来自定向传感器83的输出被用于检测机舱90的定向，并且也被用于检测由于塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力涡轮发电机的状态监视系统，其中机舱被置于塔架的顶部，所述状态监视系统包括：定向传感器，所述定向传感器置于所述机舱内并且被配置成检测所述机舱的定向；以及状态监视单元，所述状态监视单元被配置成接收来自所述定向传感器的输出，并且执行信号的记录、分析、或传输中至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.21 JP 2015-1437731.一种用于风力涡轮发电机的状态监视系统，其中机舱被置于塔架的顶部，所述状态监视系统包括：定向传感器，所述定向传感器置于所述机舱内并且被配置成检测所述机舱的定向；以及状态监视单元，所述状态监视单元被配置成接收来自所述定向传感器的输出，并且执行信号的记录、分析、或传输中至少一个。2.根据权利要求1所述的用于风力涡轮发电机的状态监视系统，其中所述状态监视系统被配置成基于来自所述定向传感器的所述输出检测与所述塔架的扭转振荡相关联的所述机舱沿着旋转方向的移动。3.根据权利要求1所述的用于风力涡轮发电机的状...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥亨，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP