光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统，涉及到光电监测领域，包括激光光源、准直光学系统、激光测距单元、道威棱镜、PSD光电传感器、汇聚光学系统、嵌入式实时数据处理单元和G无线传输模块，激光光源固定安装在准直光学系统的一侧，PSD光电传感器固定安装在汇聚光学系统的一侧，激光光源的输入端与嵌入式实时数据处理单元的输出端相连接，PSD光电传感器的输入端与嵌入式实时数据处理单元的输出端相连接。本实用新型专利技术采用改进的非接触激光三角法测量风力发电机主轴径向跳动和轴向位移等参数，具有效率高，可靠性高，直径变化适应范围广和抗干扰能力强等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统


[0001]本技术涉及光电监测
，尤其涉及光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统。

技术介绍

[0002]风力发电组叶片带动主轴旋转，在此过程中，叶片的振动以及轴向推力全部传递至主轴，导致风力发电机组内的主轴在旋转过程中出现轴向窜动，轴肩径跳、轴线倾斜等现象，随着风力发电机组投运时间的增长，会出现不同承度的主轴后窜，主轴轴承也会因为主轴的振动及后窜产生疲劳损伤，损伤产生金属粉末，粉末掺杂在润滑脂中继续加速轴承磨损，普遍的表象为主轴承高温，最终导致产生安全隐患，如果处理不及时，最终可能会造成不可挽回的巨大损失，风力发电机主轴检测的参数包括车轴各段的径向跳动、轴向位移窜动和轴线倾斜等参数，为了保证风力发电机的稳定运行，需要对其主轴进行检测，存在两种测量方法，现有技术中测量方法包括两种，其中非接触激光三角法测量是一种位移测量方法，激光三角法光具有非接触、不易损伤表面、材料适应性广、结构简单、测量距离大、抗干扰能力强、测量点小、测量准确度高、可用于实时在线快速测量等特点，已经在几何量测量领域中得到应用，如圆度误差在线检测技术，板材在线测厚系统，铁路货车底部超限测量系统和三维表面形貌的测量等。
[0003]现有技术中，传统的光三角法只能实现点测量，对轴线测量通常需要多个激光测量装置，且被测件形貌尺寸对测量系统精度影响较大，需要检测的参数多，检测结果要求精度高、效率高和可靠性高等要求，因此需要光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统来满足人们的需求。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统主要针对风力发电机组内的主轴在旋转过程中出现轴向窜动、轴肩径跳、轴线倾斜等现象的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统，包括激光光源、准直光学系统、激光测距单元、道威棱镜、PSD光电传感器、汇聚光学系统、嵌入式实时数据处理单元和G无线传输模块，所述激光光源固定安装在准直光学系统的一侧，所述PSD光电传感器固定安装在汇聚光学系统的一侧，所述激光光源的输入端与嵌入式实时数据处理单元的输出端相连接，所述PSD光电传感器的输入端与嵌入式实时数据处理单元的输出端相连接。
[0006]优选的，所述激光光源的输出端与准直光学系统的输入端相连接。
[0007]优选的，所述汇聚光学系统的输出端与PSD光电传感器的输入端相连接。
[0008]优选的，所述嵌入式实时数据处理单元的输入端与G无线传输模块的输出端互相连接。
[0009]优选的，所述激光测距单元的输入端与嵌入式实时数据处理单元的输入端相互连接。
[0010]优选的，所述道威棱镜远离激光测距单元的一侧固定安装有被测轴。
[0011]本技术的有益效果是：
[0012]本技术中，可以有效的提高测量系统的准确性，保证了测量的稳定性，同时也提高了测量系统的测量效率，保证了测量系统的精度。
[0013]本技术中采用改进的非接触激光三角法测量风力发电机主轴径向跳动和轴向位移等参数，具有效率高，可靠性高，直径变化适应范围广和抗干扰能力强等优点。
附图说明
[0014]图1为本技术提出的光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统的系统组成框图；
[0015]图2为本技术提出的光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统的系统工作原理图；
[0016]图3为本技术提出的光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统的轴线倾斜、径向窜动量检测原理图。
[0017]图中：1、激光光源；2、准直光学系统；3、激光测距单元；4、道威棱镜；5、PSD光电传感器；6、汇聚光学系统；7、嵌入式实时数据处理单元；8、4G无线传输模块。
具体实施方式
[0018]下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]参照图1
‑
3，光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统，包括激光光源1、准直光学系统2、激光测距单元3、道威棱镜4、PSD光电传感器5、汇聚光学系统6、嵌入式实时数据处理单元7和4G无线传输模块8，激光光源1固定安装在准直光学系统2的一侧，PSD光电传感器5固定安装在汇聚光学系统6的一侧，激光光源1的输入端与嵌入式实时数据处理单元7的输出端相连接，PSD光电传感器5的输入端与嵌入式实时数据处理单元7的输出端相连接，激光光源1发出光束，经准直光学系统2准直后，入射至主轴周向贴附的道威棱镜3的D1反射面，激光反射至道威棱镜3的D2面后再次发射，光线经汇聚光学系统6成像在PSD光电传感器5上，其中被测主轴发生轴向窜动、径向跳动和轴线倾斜时，带动其上的道威棱镜4发生位置变化，进而引起PSD光电传感器5上成像点的位置发生改变，随后根据入射光点、道威棱镜4和投影点之间映射关系，计算出相应的主轴动态参数。
[0020]本技术中，激光光源1的输出端与准直光学系统2的输入端相连接，激光光源1输出的光束通过准直光学系统2进行准直。
[0021]本技术中，汇聚光学系统6的输出端与PSD光电传感器5的输入端相连接，光束在反射后通过汇聚光学系统6进行收束后，其光点成像在PSD光电传感器5上。
[0022]本技术中，嵌入式实时数据处理单元7的输入端与4G无线传输模块8的输出端互相连接，通过4G无线传输模块8控制嵌入式实时数据处理单元7对激光光源1进行命令。
[0023]本技术中，激光测距单元3的输入端与嵌入式实时数据处理单元7的输入端相互连接
[0024]本技术中，道威棱镜4远离激光测距单元3的一侧固定安装有被测轴，道威棱镜4用于折射光束。
[0025]本技术工作原理：
[0026]激光光源1发出光束，经准直光学系统2准直后，入射至主轴周向贴附的道威棱镜3的D1反射面，激光反射至道威棱镜3的D2面后再次发射，光线经汇聚光学系统6成像在PSD光电传感器5上，其中被测主轴发生轴向窜动、径向跳动和轴线倾斜时，带动其上的道威棱镜4发生位置变化，进而引起PSD光电传感器5上成像点的位置发生改变，随后根据入射光点、道威棱镜4和投影点之间映射关系，计算出相应的主轴动态参数，其中，径向窜动量主要有激光测距单元3测距得到，其中轴线倾斜测量通过计算获得；
[0027]轴线倾斜测量计算方法：参照图3，初始OA光线投影至PSD中心O（x0, z0）点，当主轴存在轴线倾斜时，设晃动后的投影点落在P（x1, z1）点，则此时的被测主轴截面的跳动量为：
[0028][0029]式中，Δx=x0
‑
x1，Δz=z0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统，包括激光光源（1）、准直光学系统（2）、激光测距单元（3）、道威棱镜（4）、PSD光电传感器（5）、汇聚光学系统（6）、嵌入式实时数据处理单元（7）和4G无线传输模块（8），其特征在于：所述激光光源（1）固定安装在准直光学系统（2）的一侧，所述PSD光电传感器（5）固定安装在汇聚光学系统（6）的一侧，所述激光光源（1）的输入端与嵌入式实时数据处理单元（7）的输出端相连接，所述PSD光电传感器（5）的输入端与嵌入式实时数据处理单元（7）的输出端相连接。2.根据权利要求1所述的光电非接触风力发电机主轴运行状态实时监测系统，其特征在于：所述激光光源（1）的输出端与准直光学系统（2）的输入端相...

【专利技术属性】
技术研发人员：高华帅，
申请(专利权)人：高华帅，
类型：新型
国别省市：