一种风电机组高塔筒状态监测系统技术方案

本技术公开了一种风电机组高塔筒状态监测系统，包括：振动加速度传感器设置在塔筒上；塔筒包括若干个子塔筒，相邻两个子塔筒之间通过法兰盘进行连接；法兰位移传感器设置在相邻两个法兰盘连接处；数据采集器分别外接振动加速度传感器和法兰位移传感器；微型处理器连接数据采集器；机组主控系统连接微型处理器。本技术将振动加速度传感器设置在塔筒的不同高度位置处，能够实现塔筒的立体式测量，更具有准确性；同时将法兰位移传感器设置在塔筒内部的法兰盘连接处对法兰盘位移信息进行监测，防止因螺栓松动对塔筒造成的损伤；同时通过振动监测和法兰间隙监测的融合，可以全面有效的对塔筒状态进行监测，具有很大的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风力发电，涉及一种风电机组高塔筒状态监测系统。

技术介绍

1、风电机组运行时风轮的转动激励塔筒振动，外界激励频率应与塔筒的固有频率避开，防止因发生共振而被破坏。塔筒是分段连接在一起的，相连的两节塔筒通过法兰盘利用螺栓连接到一起，并且，随着塔筒高度的增加，法兰连接处受力更大，对螺栓的连接可靠性要求更高。

2、现有的风机组塔筒状态监测方法，未考虑到高塔筒的特点，即不同高度上的振幅不一样，无法对塔筒进行立体式的测量，并且随着高塔筒的广泛应用，单纯靠一个高度上的振动状态无法表征塔筒在不同模态下的运动形态，因而无法对塔筒的状态进行有效判断。另外，仅仅依靠对塔筒的振幅的监测，不能对法兰连接处进行监测，无法对塔筒形成全面的状态监测，监测准确性大打折扣。

技术实现思路

1、本技术的目的在于解决现有技术中无法对塔筒进行立体式的测量，同时不能对法兰连接处进行监测，无法对塔筒形成全面的状态监测的问题，提供一种风电机组高塔筒状态监测系统。

2、为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：

3、一种风电机组高塔筒状态监测系统，包括：塔筒、振动加速度传感器、法兰位移传感器、数据采集器、微型处理器和机组主控系统；

4、振动加速度传感器设置在塔筒上；塔筒包括若干个子塔筒，相邻两个子塔筒之间通过法兰盘进行连接；法兰位移传感器设置在相邻两个法兰盘连接处；数据采集器分别外接振动加速度传感器和法兰位移传感器；微型处理器连接数据采集器；机组主控系统连接微型处理器。

5、本技术的进一步改进在于：

6、进一步的，振动加速度传感器和法兰位移传感器均为若干组；振动加速度传感器从设置在塔筒的不同位置上，测量不同高度塔筒的数据。

7、进一步的，同一高度的振动加速度传感器等间隔的进行设置。

8、进一步的，同一高度的法兰位移传感器等间隔进行设置。

9、进一步的，法兰位移传感器采集的数据包括不同高度下法兰缝隙的正常位移波动和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值。

10、进一步的，振动加速度传感器采集的数据包括塔筒固有频率所对应的频率幅值变化大小和塔筒固有频率值偏差值。

11、进一步的，微型处理器包括第一对比模块和第二对比模块，第一对比模块和第二对比模块同时连接数据采集器；第一对比模块用于将塔筒固有频率所对应的频率幅值变化超过正常运行情况下固有频率幅值的值和固有频率值偏差值分别与预设的阈值进行比较，并当塔筒固有频率所对应的频率幅值变化超过正常运行情况下固有频率幅值的值和固有频率值偏差值中的至少一个达到预设阈值时，生成报警指令。

12、进一步的，第二对比模块用于将不同高度下法兰缝隙的正常位移波动值和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值分别与预设的阈值进行比较，并当不同高度下法兰缝隙的正常位移波动值和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值中的至少一个达到预设阈值时，生成报警指令。

13、进一步的，机组主控系统包括第一蜂鸣器和第二蜂鸣器；第一蜂鸣器连接第一对比模块，机组主控系统根据第一对比模块所传递的振动加速度传感器报警指令，第一蜂鸣器进行报警；第二蜂鸣器连接第二对比模块；机组主控系统根据第二对比模块所传递的法兰位移传感器报警指令，第二蜂鸣器进行报警。

14、进一步的，振动加速度传感器和法兰位移传感器的采样频率均为50hz。

15、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

16、本技术通过将振动加速度传感器设置在塔筒的不同高度位置处，能够实现塔筒的立体式测量，更具有准确性；同时将法兰位移传感器设置在塔筒内部的法兰盘连接处对法兰盘位移信息进行监测，防止因螺栓松动对塔筒造成的损伤。

17、进一步的，本技术针对不同的故障类型，通过固有频率幅值和固有频率偏移量进行分析，考虑更加全面；同时通过振动监测和法兰间隙监测的融合，可以立体、全面、有效的对塔筒状态进行监测，具有很大的实用性。

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【技术保护点】

1.一种风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，包括：塔筒、振动加速度传感器(1)、法兰位移传感器(2)、数据采集器(3)、微型处理器(4)和机组主控系统(5)；

2.根据权利要求1所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述振动加速度传感器(1)和法兰位移传感器(2)均为若干组；所述振动加速度传感器(1)从设置在塔筒的不同位置上，测量不同高度塔筒的数据。

3.根据权利要求2所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，同一高度的所述振动加速度传感器(1)等间隔的进行设置。

4.根据权利要求3所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述同一高度的法兰位移传感器(2)等间隔进行设置。

5.根据权利要求4所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述法兰位移传感器(2)采集的数据包括不同高度下法兰缝隙的正常位移波动和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值。

6.根据权利要求5所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述振动加速度传感器(1)采集的数据包括塔筒固有频率所对应的频率幅值变化大小和塔筒固有频率值偏差值。

7.根据权利要求6所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述微型处理器(4)包括第一对比模块(6)和第二对比模块(7)，所述第一对比模块(6)和第二对比模块(7)同时连接数据采集器(3)；所述第一对比模块(6)用于将塔筒固有频率所对应的频率幅值变化超过正常运行情况下固有频率幅值的值和固有频率值偏差值分别与预设的阈值进行比较，并当所述塔筒固有频率所对应的频率幅值变化超过正常运行情况下固有频率幅值的值和固有频率值偏差值中的至少一个达到所述预设阈值时，生成报警指令。

8.根据权利要求7所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述第二对比模块(7)用于将不同高度下法兰缝隙的正常位移波动值和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值分别与预设的阈值进行比较，并当所述不同高度下法兰缝隙的正常位移波动值和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值中的至少一个达到所述预设阈值时，生成报警指令。

9.根据权利要求8所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述机组主控系统(5)包括第一蜂鸣器(8)和第二蜂鸣器(9)；所述第一蜂鸣器(8)连接第一对比模块(6)，所述机组主控系统(5)根据第一对比模块(6)所传递的振动加速度传感器报警指令，第一蜂鸣器(8)进行报警；所述第二蜂鸣器(9)连接第二对比模块(7)；所述机组主控系统(5)根据第二对比模块(7)所传递的法兰位移传感器报警指令，第二蜂鸣器(9)进行报警。

10.根据权利要求1所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述振动加速度传感器(1)和法兰位移传感器(2)的采样频率均为50Hz。

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【技术特征摘要】

1.一种风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，包括：塔筒、振动加速度传感器(1)、法兰位移传感器(2)、数据采集器(3)、微型处理器(4)和机组主控系统(5)；

2.根据权利要求1所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述振动加速度传感器(1)和法兰位移传感器(2)均为若干组；所述振动加速度传感器(1)从设置在塔筒的不同位置上，测量不同高度塔筒的数据。

3.根据权利要求2所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，同一高度的所述振动加速度传感器(1)等间隔的进行设置。

4.根据权利要求3所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述同一高度的法兰位移传感器(2)等间隔进行设置。

5.根据权利要求4所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述法兰位移传感器(2)采集的数据包括不同高度下法兰缝隙的正常位移波动和同一高度的法兰间隙超过同一高度的其他方向的法兰间隙值。

6.根据权利要求5所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述振动加速度传感器(1)采集的数据包括塔筒固有频率所对应的频率幅值变化大小和塔筒固有频率值偏差值。

7.根据权利要求6所述的风电机组高塔筒状态监测系统，其特征在于，所述微型处理器(4)包括第一对比模块(6)和第二对比模块(7)，所述第一对比模块(6)和第二对比模块(7)同时连接数据采集器(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺雪峰，唐烂芳，文军，吴忠伟，孟秀俊，陈宫，汪德军，胡辉，詹彪，朱玉瑞，吴孝伟，刘勇，蔡安民，林伟荣，
申请(专利权)人：华能威宁风力发电有限公司，
类型：新型
国别省市：