风电机组运行监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及风电机组运行监测技术领域，具体地涉及一种风电机组运行监测系统。


背景技术：

2.目前，风力发电机组的叶片运行状态监测仅通过叶片载荷、净空、振动中的一项或两项监测数据作为对叶片的健康状态评判的依据，监测不够全面，无法实现对叶片多个维度运行数据的监测，无法全面掌握风机叶片运行信息，并结合风机运行信息对叶片的健康状态进行综合判断，及时给出预警信息及合理控制反馈。
3.另外，叶片载荷、净空、振动监测装置的布置位置不够精确，导致获取的数据不够准确、全面，降低了风电机组运行监测的准确度。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的是提供一种风电机组运行监测系统，该风电机组运行监测系统用以解决上述的监测不够全面，无法实现对叶片多个维度运行数据的监测，无法全面掌握风机叶片运行信息，并结合风机运行信息对叶片的健康状态进行综合判断，及时给出预警信息及合理控制反馈，以及叶片载荷、净空、振动监测装置布置位置不够精确，导致获取的数据不够准确、全面，降低了风电机组运行监测的准确度的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种风电机组运行监测系统，包括：
6.载荷监测装置，设置在风电机组的叶片内，用于获取叶片的载荷数据；
7.振动监测装置，设置在风电机组的叶片内，用于获取叶片的振动数据；
8.螺栓预紧力监测装置，设置在风电机组的叶片与轮毂连接法兰处，用于获取叶根螺栓的预紧力数据；
9.净空监测装置，设置在风电机组的机舱罩上，用于获取风电机组的净空数据；
10.塔顶柜，设置在风电机组的机舱罩内，与所述净空监测装置通信连接，所述塔顶柜还通过无线通信模块与所述载荷监测装置、所述振动监测装置和所述螺栓预紧力监测装置通信连接，用于将载荷数据、振动数据、预紧力数据和净空数据转发至状态监测服务器。
11.可选的，所述风电机组运行监测系统还包括：
12.视频拍摄装置，设置在风电机组的机舱罩顶端，用于获取风电机组的叶片运行视频数据；
13.所述视频拍摄装置与所述塔顶柜通信连接，所述塔顶柜还用于将叶片运行视频数据转发至状态监测服务器。
14.可选的，所述风电机组运行监测系统还包括：
15.音频采集装置，设置在风电机组的塔筒外壁上，用于获取风电机组的叶片运行音频数据；
16.塔底柜，设置在风电机组的塔筒内部，与所述音频采集装置通信连接，用于将叶片
运行音频数据转发至状态监测服务器。
17.可选的，所述塔顶柜和所述塔底柜通过风电场环网与所述状态监测服务器通信连接。
18.可选的，所述载荷监测装置包括多根分布式光纤传感器，风电机组的每一叶片内沿长度方向设置有至少一个分布式光纤传感器。
19.可选的，所述振动监测装置包括多个振动传感器，风电机组的每一叶片内沿长度方向间隔设置有至少两个振动传感器。
20.可选的，所述螺栓预紧力监测装置包括多个垫片传感器，风电机组的每一叶片与轮毂连接法兰处设置有一个垫片传感器。
21.可选的，所述净空监测装置包括雷达测距传感器或激光测距传感器。
22.可选的，所述净空监测装置设置在靠近风电机组的叶片一侧的机舱罩的底端。
23.可选的，所述无线通信模块包括：相互通信连接的无线发送模块和无线接收模块；
24.所述无线发送模块设置在风电机组的轮毂内部，与所述载荷监测装置、所述振动监测装置和所述螺栓预紧力监测装置通信连接，所述无线接收模块设置在所述塔顶柜内，与所述塔顶柜通信连接。
25.本技术方案通过获取风电机组叶片的载荷数据、叶片的振动数据、叶根螺栓的预紧力数据、风电机组的净空数据实现风电机组的运行监测，并优化各个监测装置的分布位置，使得布置位置更加精确，整体结构更加简单，保证获取的监测数据更加准确、全面，提高监测准确度，实现风电机组全方面、多维度的监测。
26.本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
27.附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
28.图1是本实用新型提供的风电机组运行监测系统的结构示意图；
29.图2是本实用新型提供的风电机组运行监测系统的结构框图。
30.附图标记说明
31.2-载荷监测装置；
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3-振动监测装置；
32.4-螺栓预紧力监测装置；
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5-净空监测装置；
33.6-无线通信模块；
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7-状态监测服务器；
34.8-视频拍摄装置；
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9-音频采集装置；
35.11-叶片；
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12-机舱罩；
36.13-塔顶柜；
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14-塔筒；
37.15-塔底柜；
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16-风电场环网；
38.61-无线发送模块；
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62-无线接收模块。
具体实施方式
39.以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
40.在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。
41.术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
43.术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平、竖直或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
44.此外，“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致相等”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
45.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.图1是本实用新型提供的风电机组运行监测系统的结构示意图；图2是本实用新型提供的风电机组运行监测系统的结构框图。
47.如图1-2所示，本实施例提供一种风电机组运行监测系统，包括：
48.载荷监测装置2，设置在风电机组的叶片11内，用于获取叶片11的载荷数据；
49.振动监测装置3，设置在风电机组的叶片11内，用于获取叶片11的振动数据；
50.螺栓预紧力监测装置4，设置在风电机组的叶片11与轮毂连接法兰处，用于获取叶根螺栓的预紧力数据；
51.净空监测装置5，设置在风电机组的机舱罩12上，用于获取风电机组的净空数据；
52.塔顶柜13，设置在风电机组的机舱罩12内，与所述净空监测装置5通信连接，所述塔顶柜13还通过无线通信模块6与所述载荷监测装置2、所述振动监测装置3和所述螺栓预紧力监测装置4通信连接，用于将载荷数据、
53.振动数据、预紧力数据和净空数据转发至状态监测服务器7。
54.具体地，无线通信模块6采用低功耗，且数据传输稳定的蓝牙、zigbee、nfc或uwb超宽带通信、4g、5g或wi-fi通信。
55.状态监测服务器7布置在升压站中控室内，作为监测平台，可以通过人工进行监测，也可以通过设置软件程序进行自动分析监测。具体地，通过排序分别对监测数据进行判断是否超限，如果全部都没有超限，监测平台不做任何处理，风机保持正常运行；如果任一子系统监测数据超限则开启报警，然后进行二次判断：如果超限不严重则不处理，如果超限严重则直接停机处理，如果由常见问题引起超限且严重程度不深，则暂不做停机处理，一般进行降功率运行处理。
56.进一步地，所述风电机组运行监测系统，还包括：
57.视频拍摄装置8，设置在风电机组的机舱罩12顶端，用于获取风电机组的叶片运行视频数据；
58.所述视频拍摄装置8与所述塔顶柜13通信连接，所述塔顶柜13还用于将叶片运行视频数据转发至状态监测服务器7。
59.具体地，视频拍摄装置8布置在塔顶柜13的顶端，且位于机舱顶部风速仪旁边，以保证更好的拍摄角度，保证拍摄质量。视频拍摄装置8具体可设置为包括红外摄像头等。
60.进一步地，所述风电机组运行监测系统，还包括：
61.音频采集装置9，设置在风电机组的塔筒14外壁上，用于获取风电机组的叶片运行音频数据；
62.塔底柜15，设置在风电机组的塔筒14内部，与所述音频采集装置9通信连接，用于将叶片运行音频数据转发至状态监测服务器7。
63.具体地，音频采集装置9布置在塔筒门上部合适位置处，具体可以设置为叶片叶尖处于同一水平高度上，以提高声音采集质量。其中，通过音频采
64.集装置9进行音频的采集为现有技术，此处不再赘述。
65.进一步地，所述塔顶柜13和所述塔底柜15通过风电场环网16与所述状态监测服务器7通信连接。
66.在一个风电场内，设置有多个风电机组，为了实现对风机的远程监控及信息化管理，通过在风电场内布置光纤环网设备，并安装于每个风机上，实现对风机的数据采集、上传、以便中心统一管理与监控。在本实施方式中，塔顶柜13和塔底柜15通过风电场环网16与状态监测服务器7通信连接。
67.进一步地，所述载荷监测装置2包括多根分布式光纤传感器，风电机组的每一叶片11内沿长度方向设置有至少一个分布式光纤传感器。
68.具体地，在本实施方式中，载荷监测装置2采用分布式光纤传感器，不同于光纤光栅点式传感器，分布式光纤传感器具有监测范围广、长距离、高精度、抗干扰等优点得到了广泛应用，可以准确测量光纤沿线上任意一点上的应力、温度、振动等信息。分布式光纤传感器在叶片内部沿叶片长度方向布置，每一根叶片各布置一根分布式光纤传感器。
69.进一步地，所述振动监测装置3包括多个振动传感器，风电机组的每一叶片11内沿长度方向间隔设置有至少两个振动传感器。
70.具体地，在本实施方式中，叶片振动传感器布置在叶片内部距叶根大概1/3叶片长度主梁位置处，并按照预设的间距设置多个叶片振动传感器，一根叶片中可以设置2个或者3个叶片振动传感器。具体可采用型号为：lzdsl1-930防爆振动传感器电流型(4-20ma输出)、凯基特s21d04的振动传感器。
71.进一步地，所述螺栓预紧力监测装置4包括多个垫片传感器，风电机组的每一叶片11与轮毂连接法兰处设置有一个垫片传感器。
72.具体地，在本实施方式中，垫片传感器可以采用信号为f10d-5t型号的垫圈式螺栓预紧力传感器，其采用不锈钢材质，具有测量准确，使用寿命长的优点，能够准确的得到每一叶片11与轮毂连接法兰的螺栓预紧力，对叶根螺栓进行准确的监测。
73.进一步地，所述净空监测装置5包括雷达测距传感器或激光测距传感器。
74.具体地，在本实施方式中，净空监测装置5包括雷达测距传感器或激光测距传感器。通过获取叶片尖端与净空监测装置5的距离，判断风电机组的净空数据。
75.进一步地，所述净空监测装置5设置在靠近风电机组的叶片11一侧的机舱罩12的底端。
76.具体地，在本实施方式中，将净空监测装置5设置在靠近风电机组的叶片11一侧的机舱罩12的底端，并且向下监测叶片旋转时叶尖的位置，并与设定的阈值进行判断，从而判断出风电机组的净空值，以保证风电机组的安全运行。
77.进一步地，所述无线通信模块6包括：相互通信连接的无线发送模块61和无线接收模块62；
78.所述无线发送模块61设置在风电机组的轮毂内部，与所述载荷监测装置2、所述振动监测装置3和所述螺栓预紧力监测装置4通信连接，所述无线接收模块62设置在所述塔顶柜13内，与所述塔顶柜13通信连接。
79.具体地，在本实施方式中，由于叶片处于旋转中，因此，设置在叶片上的载荷监测装置2、振动监测装置3、螺栓预紧力监测装置4会随叶片转动，因此，载荷监测装置2、振动监测装置3、螺栓预紧力监测装置4通过线缆进行数据的传输会存在一定的难度，故采用在风电机组的轮毂内部设置无线发送模块61，首先，通过设置在轮毂内的工业控制机将载荷监测装置2、振动监测装置3、螺栓预紧力监测装置4的监测数据收集起来，轮毂内的工业控制机与无线发送模块61通过通信线缆连接，再通过设置在塔顶柜13内的无线接收模块62与无线发送模块61实现无线通信，进行数据传输，能够保
80.证数据传输稳定，且传输结构简单，降低监测的成本。
81.以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。
82.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
83.此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

技术特征：
1.一种风电机组运行监测系统，其特征在于，包括：载荷监测装置(2)，设置在风电机组的叶片(11)内，用于获取叶片(11)的载荷数据；振动监测装置(3)，设置在风电机组的叶片(11)内，用于获取叶片(11)的振动数据；螺栓预紧力监测装置(4)，设置在风电机组的叶片(11)与轮毂连接法兰处，用于获取叶根螺栓的预紧力数据；净空监测装置(5)，设置在风电机组的机舱罩(12)上，用于获取风电机组的净空数据；塔顶柜(13)，设置在风电机组的机舱罩(12)内，与所述净空监测装置(5)通信连接，所述塔顶柜(13)还通过无线通信模块(6)与所述载荷监测装置(2)、所述振动监测装置(3)和所述螺栓预紧力监测装置(4)通信连接，用于将载荷数据、振动数据、预紧力数据和净空数据转发至状态监测服务器(7)。2.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述风电机组运行监测系统还包括：视频拍摄装置(8)，设置在风电机组的机舱罩(12)顶端，用于获取风电机组的叶片运行视频数据；所述视频拍摄装置(8)与所述塔顶柜(13)通信连接，所述塔顶柜(13)还用于将叶片运行视频数据转发至状态监测服务器(7)。3.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述风电机组运行监测系统还包括：音频采集装置(9)，设置在风电机组的塔筒(14)外壁上，用于获取风电机组的叶片运行音频数据；塔底柜(15)，设置在风电机组的塔筒(14)内部，与所述音频采集装置(9)通信连接，用于将叶片运行音频数据转发至状态监测服务器(7)。4.根据权利要求3所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述塔顶柜(13)和所述塔底柜(15)通过风电场环网(16)与所述状态监测服务器(7)通信连接。5.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述载荷监测装置(2)包括多根分布式光纤传感器，风电机组的每一叶片(11)内沿长度方向设置有至少一个分布式光纤传感器。6.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述振动监测装置(3)包括多个振动传感器，风电机组的每一叶片(11)内沿长度方向间隔设置有至少两个振动传感器。7.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述螺栓预紧力监测装置(4)包括多个垫片传感器，风电机组的每一叶片(11)与轮毂连接法兰处设置有一个垫片传感器。8.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述净空监测装置(5)包括雷达测距传感器或激光测距传感器。9.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述净空监测装置(5)设置在靠近风电机组的叶片(11)一侧的机舱罩(12)的底端。10.根据权利要求1所述的风电机组运行监测系统，其特征在于，所述无线通信模块(6)包括：相互通信连接的无线发送模块(61)和无线接收模块(62)；
所述无线发送模块(61)设置在风电机组的轮毂内部，与所述载荷监测装置(2)、所述振动监测装置(3)和所述螺栓预紧力监测装置(4)通信连接，所述无线接收模块(62)设置在所述塔顶柜(13)内，与所述塔顶柜(13)通信连接。

技术总结
本实用新型提供一种风电机组运行监测系统，属于风电机组运行监测技术领域。包括：载荷监测装置，设置在风电机组的叶片内，用于获取叶片的载荷数据；振动监测装置，设置在风电机组的叶片内，用于获取叶片的振动数据；螺栓预紧力监测装置，设置在风电机组的叶片与轮毂连接法兰处，用于获取叶根螺栓的预紧力数据；净空监测装置，设置在风电机组的机舱罩上，用于获取风电机组的净空数据；塔顶柜，设置在风电机组的机舱罩内，与净空监测装置通信连接，塔顶柜与载荷监测装置、振动监测装置和螺栓预紧力监测装置通信连接，用于将获取的数据转发至状态监测服务器。本实用新型具有结构简单，布置位置精确，获取的数据准确、全面，监测准确度高的优点。高的优点。高的优点。


技术研发人员：谢冰冰
受保护的技术使用者：国电联合动力技术有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/9/3