一种风电机组变桨轴承在线监测装置，包括有分别设在叶片根部内表面上的双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C；双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C与轮毂采集器连接；轮毂采集器与无线路由器相连；无线路由器与数据服务器相连；连接监测装置；轮毂采集器提取变桨轴承振动数据和机组关键工况数据，轮毂传感器通过无线传输方式将变桨轴承振动数据和机组关键工况数据传送给机舱内的工业路由器；工业路由器将采集的数据发送到数据服务器；数据服务器分析数据，根据分析进行诊断分析；具有装置结构简单、安装方便、可实现在线监测的特点。可实现在线监测的特点。可实现在线监测的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种风电机组变桨轴承在线监测装置
[0001]本技术属于风电机组状态监测
，具体涉及一种风电机组变桨轴承在线监测装置。
技术介绍
[0002]我国风电产业目前处在高速发展阶段，其对优化能源结构、促进节能减排的作用日益凸显。风能丰富的地区通常也是气候条件非常恶劣的地区，风机整体所受交变载荷非常复杂。
[0003]叶片变桨轴承作为连接叶片和风机轮毂的纽带，其受力复杂性不亚于叶片本身，若风机叶片整体不平衡，最先受到考验的就是变桨轴承，若变桨轴承内圈或外圈出现较大裂纹，则风机叶片有可能直接掉落。因此，变桨轴承损伤也是不容忽视的。另一方面，风力发电机叶根螺栓作为连接变桨轴承法兰与轮毂法兰、变桨轴承法兰与叶片法兰的关键紧固件，承受着不规律的振动、交变载荷、冲击载荷等复杂多变的负荷，容易产生松动或断裂问题。局部螺栓松动或断裂会导致周围螺栓快速疲劳，叶根螺栓断裂更可能引起变桨齿轮卡死无法收桨的问题，产生安全隐患。
[0004]使用超声波方案实现变桨轴承法兰螺栓状态监测，但其缺点是：超声波方案成本高；部署工艺复杂（工艺稍不到位会导致数据不可用）；可靠性差，超声波晶片容易失效。使用转角方案实现变桨轴承法兰螺栓状态监测，其缺点是：转角方案对于螺母不转、直接剪短的螺栓失效模式无效。
[0005]专利名称为（CN201811007469.2）一种风力机变桨轴承故障检测方法的文献，公开了一种变桨轴承离线检测装置及方法，其测量方法是风机停机、叶轮锁定，部署加速度传感器，然后在待测变桨轴承布置传感器和采集器，接着人为进行变桨操作，采集数据进行分析，实现变桨轴承振动数据采集，实现变桨轴承本体故障诊断，其缺点是：变桨状态是人为制造的，通过手动变桨实现有效数据采集；无法实现在线监测，诊断实时性无法保证；仅能实现变桨轴承本体故障诊断，无法实现叶根螺栓松动诊断；仅在变桨轴承径向部署单轴传感器，仅监测变桨轴承轴向振动信号。
[0006]专利名称为（CN201711008220.9）基于多元传感器信息的风力发电机叶片健康状态监测系统的专利文献，用于监测叶片结构损伤、表面损伤、桨距角偏差以及覆冰，即监测对象是叶片；涉及的加速度传感器安装于叶片内部距离叶根距离为三分之一叶片长度的腔体表面，涉及的应变传感器安装于叶根。
[0007]目前针对风电机组变桨轴承（轴承本身和法兰螺栓）的监测系统尚未出现，特别是在线监测方式。有部分系统可以实现离线的变桨轴承监测，另有产品可以实现叶根螺栓的在线监测，而这种在线监测一般仅能实现变桨轴承内圈螺栓监测，且安装方法非常复杂，系统可靠性也比较差。
技术实现思路
[0008]为克服上述现有技术的不足，本技术的目的是提供一种风电机组变桨轴承在线监测装置及检测方法，具有装置结构简单、安装方便、可实现在线监测的特点。
[0009]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0010]一种风电机组变桨轴承在线监测装置，包括有分别设在叶片根部内表面上的双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C；双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C通过屏蔽信号线缆与轮毂采集器连接；轮毂采集器与机舱内的无线路由器相连；无线路由器与主控室的数据服务器相连。
[0011]所述的双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C分别设在叶片根部内表面上；双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C分别距离变桨轴承内圈距离为10
‑
15厘米。
[0012]所述的无线路由器采用工业路由器。
[0013]所述的无线路由器通过风机环网交换机与主控室的数据服务器相连。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]本技术仅通过在每支叶片根部安装一个双轴加速度传感器，便可以依据振动传递特性（即使装在变桨轴承内圈，外圈螺栓的异常振动也会通过结构传递到内部）实现对包括变桨轴承与叶片连接螺栓、变桨轴承与轮毂连接螺栓的松动诊断。
[0016]本技术通过拾取变桨轴承轴向振动数据，提取能量及其他有效特征值，实现变桨轴承与叶片连接螺栓、变桨轴承与轮毂连接螺栓的紧固状态诊断，当螺栓松动时，可实现及时预警。
[0017]通过拾取变桨轴承径向振动数据及机组关键工况数据，实现变桨过程数据的筛选，对便将过程数据进行有效值及其他特征提取，实现变桨轴承内圈、保持架、滚动体及外圈的损伤诊断。当变桨轴承本体出现异常时，能够及时预警。
[0018]数据服务器监控软件可根据变桨螺栓及变桨轴承本体的故障成都给出相应的预警及警告。
[0019]本技术基于振动原理，安装部署简单、使用寿命长、成本可控，可实现在线监测，检测方便，相比其他监测手段性价比突出。
[0020]系统可靠。加速度监测方案经风电机组状态监测领域广泛实验应用，从传感器到模拟数据采集单元，其可靠性显而易见。
[0021]可实现在线监测。加速度数据可以实时传输至风场服务器，若有需要，所有历史数据均可以全量保存。
[0022]部署简单。每支叶片根部只需要安装一支双轴加速度传感器，采用胶粘方式，不会对叶片带来任何危害。整个部署流程无需标定、无需置零操作。
[0023]以点测体，功能全面。仅通过每支叶片根部安装一个双轴加速度传感器，便可以依据振动传递特性（即使装在变桨轴承内圈，外圈螺栓的异常振动也会通过结构传递到内部）实现对包括变桨轴承与叶片连接螺栓、变桨轴承与轮毂连接螺栓的松动诊断。
[0024]成本可控，推广价值大。每支叶片仅安装一支双周加速度传感器，且安装简单、可靠性高，无需特殊维护。所以整体成本比较低。
附图说明
[0025]图1为本技术风力发电机变桨轴承健康状态监测装置原理框图。
[0026]图2为本技术双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C安装位置示意图。
[0027]图3为本技术变桨轴承的双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C具体安装位置与方向示意图。
[0028]图4为本技术有效数据选取流程图。
[0029]图5为用于螺栓松动诊断的变桨轴承轴向振动信号时域波形图。
[0030]图6为用于变桨轴承本体故障诊断的变桨过程径向振动信号时域波形图。
[0031]图7为三个变桨轴承轴向加速度有效值趋势图。
[0032]图8为变桨过程中某变桨轴承径向信号时域波形图。
[0033]图9为本技术变桨轴承螺栓监测方法的流程图。
[0034]图10为本技术变桨轴承本体监测方法的流程图。
[0035]图中：1
‑
双轴加速度传感器A，2
‑
双轴加速度传感器B，3
‑
双轴加速度传感器C，4
‑
数据采集单元，5
‑
叶片内表面，6
‑
叶片前缘，7
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风电机组变桨轴承在线监测装置，其特征在于，包括有分别设在三组叶片根部内表面上的双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C；双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C通过屏蔽信号线缆与轮毂采集器连接；轮毂采集器与机舱内的无线路由器相连；无线路由器与主控室的数据服务器相连。2.根据权利要求1所述的一种风电机组变桨轴承在线监测装置，其特征在于，所述的双轴加速度传感器A、双轴加速度传感器B、双轴加速度传感器C分别距离变桨轴承内...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，李宇，吴勇，
申请(专利权)人：西安锐益达风电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。