一种风电机组安全监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组安全监测系统及方法，包括安装在轮毂上的轮毂监测单元、安装在机舱内的采集单元和安装在塔筒内的塔筒监测单元；对每个连接面上的螺栓进行数据的测量，并进行精准定位，连接面为圆形；在连接面的内侧安装若干个传感器，取其中一个传感器与两侧相邻的传感器的中间点，分别标记为A点和B点；A点和B点之间的角度范围为α；当连接面的间隙变化出现在A点或B点时，即为极限状态值，其中，传感器测量的间隙数值为δ，每个螺栓中心之间的直线距离为L；根据上述中的δ值与极限状态值进行对比，判断风电机组的安全。对螺栓连接平面缝隙的高精度位移进行监测，判断螺栓连接的可靠性。栓连接的可靠性。栓连接的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组安全监测系统及方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及电力设施维护
，具体来说，涉及一种风电机组安全监测系统及方法。

技术介绍

[0003]风电机组所处地理环境恶劣，尤其位于山地风场的风电机组常年风况复杂，风向多变，湍流较大，机组长时间运行会出现叶片根部螺栓断裂、主轴与轮毂螺栓疲劳断裂、塔筒法兰螺栓断裂等问题，螺栓断裂后未及时发现，会发生叶片掉落、轮毂掉落、由于塔筒螺栓断裂导致的倒塔等事故发生。
[0004]现有机组连接螺栓的安全诊断，主要通过螺栓本身的力矩、断裂等异常情况的监测，判断螺栓的安全状态，进一步判断机组的安全状态，并且只有当螺栓已经出现断裂等不安全实践问题发生时，才能进行诊断，有严重的滞后性。
[0005]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种风电机组安全监测系统及方法，能够克服现有技术的上述不足。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种风电机组安全监测系统，包括安装在轮毂上的轮毂监测单元、安装在机舱内的采集单元和安装在塔筒内的塔筒监测单元；所述轮毂监测单元设有信号传输组件，所述轮毂监测单元分别连接有安装在叶片上的第一传感器和安装在主轴上的第二传感器；所述采集单元设有信号接收组件，所述采集单元连接有设置在所述塔筒内的上的第三传感器，所述信号传输组件与所述信号接收组件通信连接；所述塔筒监测单元设有与所述采集单元连接的塔基系统，所述塔基系统连接有中央监控单元。
[0008]进一步地，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均为位移传感器，且位移传感器设置有两个测量端头。
[0009]根据本专利技术的另一方面，提供一种风电机组的安全监测方法，包括以下步骤：S1、对每个连接面上的螺栓进行数据的测量，并进行精准定位，所述连接面为圆形，螺栓的数量为n，螺栓的节圆直径为D；S2、在所述连接面的内侧安装若干个传感器，取其中一个传感器与两侧相邻的传感器的中间点，分别标记为A点和B点，所述传感器的数量为N；S3、所述A点和所述B点之间根据螺栓数量进行等距划分为M个点；S4、所述A点和所述B点之间的角度范围为α；S5、当连接面的间隙变化出现在所述A点或所述B点时，即为极限状态值，其中，所
述传感器测量的间隙数值为δ，每个所述螺栓中心之间的直线距离为L；S6、根据S5中的δ值与极限状态值进行对比，判断风电机组的安全。
[0010]优选地，在S1中， n/2为奇数或偶数。
[0011]优选地，α角度范围内的螺栓数量为n/N，α角度范围内的连接面展开长度为πD/N，每个所述螺栓之间的直线距离为L=πD/n。
[0012]进一步地，在S5中，两个连接面的张开角度为θ，根据正切函数得出δ值，其中，θ为锐角。
[0013]优选地，在S5中，从A点开始分别计算每个螺栓对应的数值δ。
[0014]优选地，根据每个螺栓的数值δ绘制连接面缝隙变化曲线图。
[0015]优选地，根据每个螺栓的数值δ绘制连接面缝隙变化危险曲线图。
[0016]本专利技术的有益效果：提前对风电机组关键位置的连接螺栓的状态进行监测，判断螺栓的松动情况，提前进行检查，避免风电机组出现叶片掉落、轮毂掉落或塔筒螺栓断裂导致的倒塔等不安全事件的发生，对螺栓连接平面缝隙的高精度位移进行监测，判断螺栓连接的可靠性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是根据本专利技术实施例所述的一种风电机组安全监测系统的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例所述的螺栓交变应力曲线示意图；图3是根据本专利技术实施例所述的连接面缝隙随机组运行时间的变化曲线；图4是根据本专利技术实施例所述的缝隙变化危险曲线；图5是根据本专利技术实施例所述的叶片监测法兰轴向视图；图6是根据本专利技术实施例所述的α角度法兰展开图。
[0019]图中：10、轮毂；10
‑
1、叶片；10
‑
2、主轴；10
‑
3、变桨轴承；10
‑
4、变桨柜；20、机舱；20
‑
1、机舱柜；20
‑
2、主机架；30、塔筒；30
‑
1、塔基柜；1、轮毂监测单元；1
‑
1、信号传输组件；1
‑
2、第一传感器；1
‑
3、第二传感器；2、采集单元；2
‑
1、信号接收组件；2
‑
2、第三传感器；3、塔筒监测单元；3
‑
1、塔基系统；4、中央监控单元；4
‑
1、中控交换机；4
‑
2、风场服务器。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]如图1
‑
4所示，根据本专利技术实施例所述的一种风电机组安全监测系统，包括安装在轮毂上的轮毂监测单元、安装在机舱内的采集单元和安装在塔筒内的塔筒监测单元；所述轮毂监测单元设有信号传输组件，所述轮毂监测单元分别连接有安装在叶片上的第一传感
器和安装在主轴上的第二传感器；所述采集单元设有信号接收组件，所述采集单元连接有设置在所述塔筒内的上的第三传感器，所述信号传输组件与所述信号接收组件通信连接；所述塔筒监测单元设有与所述采集单元连接的塔基系统，所述塔基系统连接有中央监控单元。
[0022]在本专利技术的一个具体实施例中，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均为位移传感器，且位移传感器设置有两个测量端头。
[0023]根据本专利技术的另一方面，提供一种风电机组的安全监测方法，包括以下步骤：S1、对每个连接面上的螺栓进行数据的测量，并进行精准定位，所述连接面为圆形，螺栓的数量为n，螺栓的节圆直径为D；S2、在所述连接面的内侧安装若干个传感器，取其中一个传感器与两侧相邻的传感器的中间点，分别标记为A点和B点，所述传感器的数量为N；S3、所述A点和所述B点之间根据螺栓数量进行等距划分为M个点；S4、所述A点和所述B点之间的角度范围为α；S5、当连接面的间隙变化出现在所述A点或所述B点时，即为极限状态值，其中，所述传感器测量的间隙数值为δ，每个所述螺栓中心之间的直线距离为L；S6、根据S5中的δ值与极限状态值进行对比，判断风电机组的安全。
[0024]在本专利技术的一个具体实施例中，在S1中， n/2为奇数或偶数。
[0025本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组安全监测系统，其特征在于，包括安装在轮毂上的轮毂监测单元、安装在机舱内的采集单元和安装在塔筒内的塔筒监测单元；所述轮毂监测单元设有信号传输组件，所述轮毂监测单元分别连接有安装在叶片上的第一传感器和安装在主轴上的第二传感器；所述采集单元设有信号接收组件，所述采集单元连接有设置在所述塔筒内的上的第三传感器，所述信号传输组件与所述信号接收组件通信连接；所述塔筒监测单元设有与所述采集单元连接的塔基系统，所述塔基系统连接有中央监控单元。2.根据权利要求1所述的一种风电机组安全监测系统，其特征在于，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器均为位移传感器，且位移传感器设置有两个测量端头。3.一种风电机组的安全监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对每个连接面上的螺栓进行数据的测量，并进行精准定位，所述连接面为圆形，螺栓的数量为n，螺栓的节圆直径为D；S2、在所述连接面的内侧安装若干个传感器，取其中一个传感器与两侧相邻的传感器的中间点，分别标记为A点和B点，所述传感器的数量为N；S3、所述A点和所述B点之间根据螺栓数量进行等距划分为M个点；S4、所述A点和所述B点之间的角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹博，姚志伟，王飞，舒业军，訾恒，陈辉，
申请(专利权)人：协合风电投资有限公司，
类型：发明
国别省市：