一种风力发电机组主轴在役检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风力发电机组主轴在役检测系统及检测方法，所述检测系统包括太阳能电池板、输电线缆、检测装置和笔记本电脑，所述太阳能电池板为检测装置供电；所述检测装置包括最外侧环形支座、十字形转动支架和检测模块，所述检测模块各部件均安装在转动支架上，转动支架带动检测模块完成风机主轴端部的圆周扫查；所述检测装置通过扫查装置采集检测数据，经过数据处理后，无线传输到笔记本电脑操作端，完成主轴在役检测工作。本发明专利技术采用模块化设计，风机运行状态对检测无影响，提高了检测可靠性和可重复性，检测速度快、精度高；结构合理，模块拆装方便，维护简便，成本低；适用于不同型号规格直径的风机主轴在役检测，通用性强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组主轴在役检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及一种风力发电机组主轴在役检测系统及其检测方法，属于工业检测设备制造领域。

技术介绍

[0002]近年来，我国风电装机容量持续增长，风电对全国电力供应的贡献不断提升。据有关统计，2021年全国风电呈现高质量跃升发展态势，风电并网装机容量突破3亿千瓦，风电发电量突破6000亿千瓦时，海上风电新增装机大幅增长，风电利用率逐步提升。随着风力发电机组大规模的投产投运，风机中主要部件的质量及机组运行状况也越来越受到人们重视。
[0003]风机主轴作为风力发电设备三大重要部件之一，是连接风机叶片与风机机舱的重要部件，其技术参数、力学性能要求高、形位公差和尺寸公差要求严格。同时，主轴属于旋转部件，长时间承受疲劳、弯曲、扭转，甚至拉伸等应力作用，容易产生疲劳缺陷，萌生裂纹源，最终导致主轴断裂事故发生。一旦主轴断裂，将导致叶片及轮毂高空坠落，对机组造成重大损伤乃至整机报废，国内已有多个风场出现断轴事故，因此风机主轴检测需求激增，同时也对无损检测技术提出了更高的要求。
[0004]目前，风机主轴无损检测通常采用手工超声波检测技术：检测前在锻件端部事先画出网格线或同心圆，刷涂或喷涂耦合剂后，手持超声波探头沿线实施超声波扫查。常规超声波检测普遍存在以下问题：风机高度普遍在60米以上，且风机时常伴有不同程度的晃动情况，检测时，工作人员需穿过机舱人孔爬行到达轮毂仓部位，在主轴端部实施检测，对检测人员要求高、安全风险大；由于人员在轮毂仓部位高处作业，因此必须停机检测，无法实现在役检测；主轴检测属于危险性较大高处作业项目，人员需持专业高空作业证和检测证，且仪器设备性能要求高，因此检测成本高；人工检测速度慢，效率低下，通常一天只能检测一台风机主轴；风机检修周期长，通常两年对风机主轴检测一次，因此不能及时发现新产生缺陷，且对已有缺陷也无法进行及时监测；手持探头不能保证探头压力均匀，造成扫查过程中的检测灵敏度变化幅度较大，检测结果重复性不好，检测精度低。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种风力发电机组主轴在役检测系统及检测方法，实现风机主轴远程操控的自动化相控阵超声检测，解决手动超声波检测时存在的各项问题，提高检测质量和效率。
[0006]为解决这一技术问题，本专利技术提供了一种风力发电机组主轴在役检测系统，包括太阳能电池板、输电线缆、检测装置和笔记本电脑，所述太阳能电池板产生电能，通过输电线缆将电能输送到检测装置的电池模块进行储存，为检测装置供电；所述检测装置整体为一圆盘形，包括最外侧环形支座、十字形转动支架和检测模块，转动支架端部设置四个橡胶轮，所述橡胶轮卡入支座内侧的环形道轨凹槽内部，使转动支架与支座安装在一起；所述检
测模块各部件均安装在转动支架上，转动支架可在支座内部自由转动、带动检测模块完成风机主轴端部的圆周扫查；所述检测装置安装在风机主轴端部，通过其扫查装置采集检测数据，经过数据处理后，无线传输到笔记本电脑操作端，通过笔记本电脑远程操控，完成主轴在役检测工作。
[0007]所述支座包括环形道轨和三个支腿，所述环形道轨为中空结构，内环侧面设置有与橡胶轮规格相匹配的轨道；三个所述支腿等距离分布在环形道轨周围，通过焊接方式固定在环形道轨外侧。
[0008]所述支腿包括磁力开关、磁力底座、滚花平头螺钉一、圆环支臂和立柱支杆一，立柱支杆一下部设有圆盘型磁力底座，磁力底座侧面设置旋钮式磁力开关，通过旋转磁力开关可控制磁力底座中磁力的施加与解除；立柱支杆一上端穿过固定在环形道轨上的圆环支臂，完成支腿组装；所述圆环支臂侧面设有滚花平头螺钉一，通过调节立柱支杆一漏出长度可调整检测装置高度，装置高度确定后旋紧滚花平头螺钉一对立柱支杆一进行固定。
[0009]所述转动支架包括十字架体、伺服电机、橡胶轮和直齿齿条，其主体结构为十字架体，所述十字架体的四个支臂末端均安装一部伺服电机，四个伺服电机前端均加装橡胶轮；所述橡胶轮外侧加工成斜面，其规格尺寸与环形道轨内轨道相匹配，橡胶轮在环形道轨内部可自由转动；伺服电机驱动橡胶轮转动，从而实现转动支架的圆周移动；所述十字架体的其中一个支臂上表面设有凹槽，凹槽内部安装直齿齿条，用于与扫查装置配合。
[0010]所述检测模块包括相控阵超声处理器、控制器、电池、机油泵和扫查装置五个子模块，上述各模块均固定安装在转动支架上，相控阵超声处理器、控制器、电池和机油泵四个子模块在转动支架上一字摆放，通过控制线缆连接在一起，由控制器统一控制，电池为检测装置供电，相控阵超声处理器负责采集和处理检测数据，机油泵通过输油管将机油泵送到相控阵探头部位，作为相控阵探头耦合剂；所述相控阵超声处理器表面设置三个指示灯，用于处理器状态显示；控制器表面设置按钮开关，用于控制系统的启停；电池表面设置液晶显示屏，用于电池电量显示。
[0011]所述扫查装置包括相控阵探头、驱动电机和立柱支杆二，扫查装置由驱动电机提供动力；所述驱动电机中轴前端安装直齿齿轮，直齿齿轮与十字架体上的直齿齿条相啮合，驱动电机带动直齿齿轮在直齿齿条上前后滚动，从而实现扫查装置的前后移动；所述相控阵探头固定在立柱支杆二下端，立柱支杆二上端穿过驱动电机外壳定位孔，将相控阵探头与驱动电机连接；所述相控阵探头通过探头线与相控阵超声处理器连接，相控阵超声处理器控制相控阵探头采集检测数据，并对检测数据进行处理，最终通过控制器将检测数据传输到笔记本电脑操作端进行显示。
[0012]所述立柱支杆二分为两节，下端一节直径较小，插入到上端支杆内部，两节支杆中间设置有弹簧，可对相控阵探头提供压紧力，确保相控阵探头与风机主轴端面良好接触，通过调节立柱支杆二的伸出长度，可调整相控阵探头的位置，以适用不同规格主轴检测；
[0013]所述立柱支杆二上设置二个橡胶材质的油管限位块，油管限位块可在立柱支杆二上移动，用于固定输油管，使机油可精准投放在相控阵探头附近，作为相控阵探头检测用的耦合剂。
[0014]本专利技术还提供了一种所述的风力发电机组主轴在役检测系统的组装方法，步骤如下：
[0015]1)根据太阳能电池板外形尺寸，在风力发电机组轮毂表面加工安装孔，将太阳能电池板进行安装固定，并在表面加装透光保护罩壳；
[0016]2)将检测装置的各部件进行组装，将检测装置放置在风机主轴端面，保证检测装置的中心位于风机主轴中心线上，逐一拨动磁力开关使磁力底座具有磁性，将检测装置固定在风机主轴端部；
[0017]3)调整环形道轨位置，使转动支架端面与风机主轴的端面相互平行，逐一旋紧滚花平头螺钉一，将立柱支杆一固定在圆环支臂中；
[0018]4)推拉立柱支杆二，调整相控阵探头位置，使相控阵探头与风机主轴端面良好接触，并且施加压力适中；
[0019]5)旋紧滚花平头螺钉二3，将立柱支杆二进行固定；
[0020]6)将输电线缆一端插入太阳能电池板的连接口，另一端插入电池接口，检测系统带电，按下控制器表面开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组主轴在役检测系统，其特征在于：包括太阳能电池板(1)、输电线缆(2)、检测装置(3)和笔记本电脑(4)，所述太阳能电池板(1)产生电能，通过输电线缆(2)将电能输送到检测装置(3)的电池模块进行储存，为检测装置(3)供电；所述检测装置(3)整体为一圆盘形，包括最外侧环形支座(31)、十字形转动支架(32)和检测模块(33)，转动支架(32)端部设置四个橡胶轮(323)，所述橡胶轮(323)卡入支座(31)内侧的环形道轨(311)凹槽内部，使转动支架(32)与支座(31)安装在一起；所述检测模块(33)各部件均安装在转动支架(32)上，转动支架(32)可在支座(31)内部自由转动、带动检测模块(33)完成风机主轴端部的圆周扫查；所述检测装置(3)安装在风机主轴(5)端部，通过其扫查装置(337)采集检测数据，经过数据处理后，无线传输到笔记本电脑(4)操作端，通过笔记本电脑(4)远程操控，完成主轴在役检测工作。2.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴在役检测系统，其特征在于：所述支座(31)包括环形道轨(311)和三个支腿(312)，所述环形道轨(311)为中空结构，内环侧面设置有与橡胶轮(323)规格相匹配的轨道；三个所述支腿(312)等距离分布在环形道轨(311)周围，通过焊接方式固定在环形道轨(311)外侧。3.根据权利要求2所述的风力发电机组主轴在役检测系统，其特征在于：所述支腿(312)包括磁力开关(3121)、磁力底座(3122)、滚花平头螺钉一(3123)、圆环支臂(3124)和立柱支杆一(3125)，立柱支杆一(3125)下部设有圆盘型磁力底座(3122)，磁力底座(3122)侧面设置旋钮式磁力开关(3121)，通过旋转磁力开关(3121)可控制磁力底座(3122)中磁力的施加与解除；立柱支杆一(3125)上端穿过固定在环形道轨(311)上的圆环支臂(3124)，完成支腿(312)组装；所述圆环支臂(3124)侧面设有滚花平头螺钉一(3123)，通过调节立柱支杆一(3125)漏出长度可调整检测装置(3)高度，装置高度确定后旋紧滚花平头螺钉一(3123)对立柱支杆一(3125)进行固定。4.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴在役检测系统，其特征在于：所述转动支架(32)包括十字架体(321)、伺服电机(322)、橡胶轮(323)和直齿齿条(324)，其主体结构为十字架体(321)，所述十字架体(321)的四个支臂末端均安装一部伺服电机(322)，四个伺服电机(322)前端均加装橡胶轮(323)；所述橡胶轮(323)外侧加工成斜面，其规格尺寸与环形道轨(311)内轨道相匹配，橡胶轮(323)在环形道轨(311)内部可自由转动；伺服电机(322)驱动橡胶轮(323)转动，从而实现转动支架(32)的圆周移动；所述十字架体(321)的其中一个支臂上表面设有凹槽，凹槽内部安装直齿齿条(324)，用于与扫查装置(337)配合。5.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴在役检测系统，其特征在于：所述检测模块(33)包括相控阵超声处理器(331)、控制器(333)、电池(334)、机油泵(335)和扫查装置(337)五个子模块，上述各子模块均固定安装在转动支架(32)上，相控阵超声处理器(331)、控制器(333)、电池(334)和机油泵(335)四个子模块在转动支架(32)上一字摆放，通过控制线缆(332)连接在一起，由控制器(333)统一控制，电池(334)为检测装置(3)供电，相控阵超声处理器(331)负责采集和处理检测数据，机油泵(335)通过输油管(336)将机油泵送到相控阵探头(3371)部位，作为相控阵探头耦合剂；所述相控阵超声处理器(331)表面设置三个指示灯，用于处理器状态显示；控制器(333)表面设置按钮开关，用于控制系统的启停；电池(334)表面设置液晶显示屏，用于电池电量显示。6.根据权利要求5所述的风力发电机组主轴在役检测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐高君，王锡刚，刘文启，张志超，杨文凯，李迎金，周升银，
申请(专利权)人：山东丰汇工程检测有限公司，
类型：发明
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