风电机组振动检测装置

1.本发明属于能源利用技术领域，具体涉及风电机组振动检测装置。


背景技术：

2.风能是一种干净的、可再生的能源，利用风能发电是极为重要、且极具发展潜力的发电方式。风力发电是通过能将风力机械能转化为电能的风电机组来实现的。风电机组主要包括叶片、机舱和塔筒三部分，风电机组的齿轮箱和发电机等均设置在机舱内，叶片与机舱内的发电机通过主轴连接以使得叶片在风力作用下转动时可驱动发电机进行发电，从而实现风力机械能至电能的转换。风力发电机安全链中一个重要测控元件是振动传感器，安装在顶部机舱内，用于检测风力发电机机舱异常振动情况，包括整机振动、齿轮箱振动、发电机振动、风轮振动等，当机舱振动出现异常增大时，触发安全链动作，收桨关机，以保证风力发电机安全运行，因此机组装配时，应该对所使用的振动传感器能否正常检测进行检查，同时，在长期使用中也可能会出现振动传感器性能下降甚至失效的情况，因而依据上述要求开发出一种简单实用的检测装置。
3.因在过去的风电机组振动检测过程中，无激励源的存在，只能将风机机舱内的所有待检测传感器的物理结构和电器结构全部拆卸下来，拿到地面的测试中心，待测试完毕后，再将传感器复位，整个过程十分不便且困难，在二次安装的过程中，还很可能会带来一些失误。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于提供风电机组振动检测装置，能够解决在过去的风电机组振动检测过程中，无激励源的存在，只能将风机机舱内的所有待检测传感器的物理结构和电器结构全部拆卸下来，拿到地面的测试中心，待测试完毕后，再将传感器复位，整个过程十分不便且困难，在二次安装的过程中，还很可能会带来一些失误的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供了风电机组振动检测装置，包括本体结构，本体结构包括被测传感器、框架、导杆、偏心轴、曲柄、伺服电机、工作滑板、直线轴承、导板、滑道和校验传感器，检测装置还包括控制系统和风电机组安全链系统；
6.导板与框架的内侧壁相连接，滑道设置在导板上，工作滑板的下表面连接直线轴承，导杆贯穿直线轴承，且导杆的两端与框架的内侧壁相连接，被测传感器固定安装在工作滑板的上表面，偏心轴与曲柄固定连接，曲柄与伺服电机相连接，偏心轴嵌入滑道中，偏心轴与滑道之间滑动连接，被测传感器与校验传感器均固定连接在工作滑板上表面，伺服电机与控制系统信号连接；
7.处于第一状态下，被测传感器与风电机组安全链系统信号连接，处于第二状态下，被测传感器与控制系统信号连接。
8.可选的，控制系统包括：开关电源、伺服电机驱动器、端子排、伺服电机、控制器、触摸屏和cab转接口；
9.开关电源、伺服电机驱动器、端子排、触摸屏、cab转接口、伺服电机均与控制器信号连接，开关电源与端子排信号连接，端子排与伺服电机驱动器信号连接，伺服电机驱动器与伺服电机信号连接；
10.处于第二状态下，被测传感器与控制器信号连接。
11.可选的，开关电源与端子排、控制器的连接方式：开关电源的n连接端子排的x-3，开关电源的l1连接端子排的x-2，开关电源的负极连接端子排的x-5和x-7，开关电源的负极连接控制器的1m引脚和m引脚；开关电源的正极连接端子排的x-4和x-6，开关电源的正极连接控制器的l+和2l+引脚；端子排的x-1接地。
12.可选的，控制器与端子排、cab转接口的连接方式：控制器的ix.0与端子排的x-8连接；控制器的1m与控制器的2m信号连接，控制器中的qx.0、控制器的qx.4均与cab转接口信号连接。
13.可选的，伺服电机驱动器与端子排的连接方式：伺服电机驱动器的j1口与端子排的x-9、x-10、x-11、x-12、x-13、x-14连接，伺服电机与端子排的连接方式：伺服电机的j1口与端子排的u、v、w、0v、dc20-90、辅助引脚连接，端子排的24vdc与伺服电机的j1口中的dc20-90连接，端子排的gnd与伺服电机的j1口中的0v连接。
14.可选的，触摸屏与端子排的连接方式：触摸屏的x1.1引脚连接端子排的24vdc引脚，触摸屏的x1.2引脚连接端子排的gnd引脚；
15.伺服电机驱动器的j2口与伺服电机的电机编码反馈连接。
16.有益效果
17.本发明的实施例中所提供的风电机组振动检测装置，将本装置直接应用于风力发电机的机舱上，处于离线检测状态时，可以有效引入被测传感器的触发信号，引入到控制系统的触发信号作为系统反馈信号，当被测传感器被触发，就会通过以上连接将位置信号反馈给控制系统。触摸屏的界面显示当前振动触发值，为离线检测。被测传感器电气结构与风机安全链系统连接，即不引入到控制系统反馈信号时，为在线检测，振动检测装置相当于便携式激励源，可以产生激励信号，激励信号触发被测传感器，被测传感器将被触发信号传递给风电机组安全链系统，相当于对被测传感器进行了在线测试，进而判断被测传感器的好与坏，为风电机组重要保护功能的检测带来便捷。
18.优点：
19.1.符合“煤改电”政策，能够大幅度的减少环境污染物的排放，对环境友好，同时符合绿色发展的发展方式。
20.2.本装置相当于便携式激励源，为风电机组重要保护功能的检测带来便捷，有效的提升了风电作业的效率。
21.3.振动信号在风力发电机上较难获取，触发的及时与否都有待商榷，但本装置采用的振动测试台进行振动传感器的检测能够较好的解决这一问题，有效提高了风力发电机安全链中振动传感器的检测精度和效率。
附图说明
22.图1为本发明实施例的检测装置主视结构示意图；
23.图2为本发明实施例的检测装置去掉被测传感器和工作滑板的俯视结构示意图；
46.则:
47.因此n＝ω/2π＝2.516r/s＝151rpm。
48.此即所需曲柄6的回转速度，根据机械设计与理论计算反推出需要的转速，控制系统程序会给出相应转速，设计合理，经过大量实验证明检测装置精确，操作简便。
49.本检测装置的工作原理：启动伺服电机7，伺服电机7带动曲柄6回转，偏心轴5也随之绕曲柄6轴线做圆周运动，由于偏心轴5插入导板10的矩形滑道11中，曲柄6的转动带动导板10从而带动工作滑板8往复变速移动，带动其上的被测传感器2往复变速移动，通过改变伺服电机7转速，产生需要的加速度，从而达到检测机舱振动传感器性能的目的。工作滑板8上，位于被测传感器2旁还设置一个校验传感器12，目的在于，当启动伺服电机7后，按照上述原理，可计算欲达到要求的加速度时伺服电机7的转速，这个转速在控制软件中设定，但由于制造及安装误差，导致产生的加速度可能存在误差，可用该校验传感器预先标定达到要求加速度的电机转速，然后再测量被测传感器性能，以保证检测准确。
50.请参照图5，本发明公开了一种被测传感器2与振动检测装置配合使用，将被测传感器2与工作滑板8二者固定连接，校验传感器12与外部单片机信号连接，曲柄6的中心轴与伺服电机7固定连接，伺服电机驱动器15与控制器14电气连接，形成检测系统。检测过程分为检测和校验两个过程：其中检测过程首先要固定被测传感器2，确定被测传感器2的固定位置，然后对其进行机械固定，之后进行检测操作。校验过程首先要固定校验传感器12，对校验传感器12初始值进行初始化，目的是使校验传感器12与振动检测装置初始状态相同，然后启动振动检测装置，分析校验传感器12的信号值，从而判断并进行对检测装置的校验。本发明能够成功检测被测传感器2的有效性，解决在检测过程中的耗时和成本的问题，同时运用校验传感器12对检测装置进行校验，精准度大大提高。
51.请参照图7和图8，本装置的控制系统具体控制系统包括：开关电源13、伺服电机驱动器15、端子排16、控制器14、触摸屏17和cab转接口18；开关电源13、伺服电机驱动器15、端子排16、触摸屏17、cab转接口18、伺服电机7均与控制器14信号连接，开关电源13与端子排16信号连接，端子排16与伺服电机驱动器15信号连接，伺服电机驱动器15与伺服电机7信号连接；
52.处于第二状态下，被测传感器2与控制器14信号连接，即在离线状态下被测传感器2与控制器14信号连接。
53.开关电源13的n连接端子排16的x-3，开关电源13的l1连接端子排16的x-2，开关电源13的负极连接端子排16的x-5和x-7，开关电源13的负极连接控制器14的1m引脚和m引脚；开关电源13的正极连接端子排16的x-4和x-6，开关电源13的正极连接控制器14的l+和2l+引脚；端子排16的x-1接地；实现开关电源13通过端子排16给控制器14和外部器件供电。
54.控制器14中的1m与2m信号连接，控制器14中的qx.0、qx.4均与cab转接口18信号连接，实现控制器14与伺服电机驱动器15之间的信号传输。
55.控制器14的ix.0与端子排16的x-8信号连接，被测传感器电气结构与端子排16的x-8信号连接，可以有效引入被测传感器2的触发信号，引入到控制系统的触发信号作为系统反馈信号，当振动开关传感器被触发，就会通过以上连接将位置信号反馈给控制系统。触摸屏17的界面显示当前振动触发值，为离线检测。被测传感器电气结构与风机安全链系统
连接，即不引入反馈信号时，为在线检测。
56.伺服电机驱动器15的j1口与端子排16的x-9、x-10、x-11、x-12、x-13、x-14连接，伺服电机7的j1口与端子排16的u、v、w、0v、dc20-90、辅助引脚连接，端子排16的24vdc与伺服电机7的j1口中的dc20-90连接，端子排16的gnd与伺服电机7的j1口中的0v连接，伺服电机驱动器15和伺服电机7均与端子排16信号连接，目的是方便在实际检测中连接设备和方便设备拆分搬运。
57.触摸屏17的x1.1引脚连接端子排16的24vdc引脚，触摸屏17的x1.2引脚连接端子排16的gnd引脚；伺服电机驱动器15的j2口与伺服电机7的电机编码反馈信号连接，实现伺服电机驱动器与伺服电机数据交换，方便在实际检测中连接设备，方便设备拆分搬运。
58.本系统是触摸屏17将检测人员设定的振动值发送给控制器14，控制器14对数据处理，将振动值处理为脉冲和频率，通过控制器14与伺服电机驱动器15的信号连接，伺服电机驱动器15获取到脉冲和频率从而控制伺服电机7转动，伺服电机7的编码器会获取电机编码反馈信号，并将信号反馈给伺服电驱动器15，伺服电机7对信号处理并调整伺服电机7，伺服电机7机械连接曲柄6的轴，带动工作滑板8运动，固定在工作滑板8上的被测传感器2一起运动，从而达到检测被测传感器2的目的。此检测过程有效解决了目前被测传感器2检测繁琐，并且有偏差的问题，检测操作方便，检测精度高，可实现在线检测和离线检测，检测更加灵活。
59.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

技术特征：
1.风电机组振动检测装置，其特征在于，包括本体结构，本体结构包括被测传感器(2)、框架(3)、导杆(4)、偏心轴(5)、曲柄(6)、伺服电机(7)、工作滑板(8)、直线轴承(9)、导板(10)、滑道(11)和校验传感器(12)，检测装置还包括控制系统和风电机组安全链系统；导板(10)与框架(3)的内侧壁相连接，滑道(11)设置在导板(10)上，工作滑板(8)的下表面连接直线轴承(9)，导杆(4)贯穿直线轴承(9)，且导杆(4)的两端与框架(3)的内侧壁相连接，被测传感器(2)固定安装在工作滑板(8)的上表面，偏心轴(5)与曲柄(6)固定连接，曲柄(6)与伺服电机(7)相连接，偏心轴(5)嵌入滑道(11)中，偏心轴(5)与滑道(11)之间滑动连接，被测传感器(2)与校验传感器(12)均固定连接在工作滑板(8)上表面，伺服电机(7)与控制系统信号连接；处于第一状态下，被测传感器(2)与风电机组安全链系统信号连接，处于第二状态下，被测传感器(2)与控制系统信号连接。2.根据权利要求1所述的风电机组振动检测装置，其特征在于，控制系统包括：开关电源(13)、伺服电机驱动器(15)、端子排(16)、控制器(14)、触摸屏(17)和cab转接口(18)；开关电源(13)、伺服电机驱动器(15)、端子排(16)、触摸屏(17)、cab转接口(18)、伺服电机(7)均与控制器(14)信号连接，开关电源(13)与端子排(16)信号连接，端子排(16)与伺服电机驱动器(15)信号连接，伺服电机驱动器(15)与伺服电机(7)信号连接；处于第二状态下，被测传感器(2)与控制器(14)信号连接。3.根据权利要求2所述的风电机组振动检测装置，其特征在于，开关电源(13)与端子排(16)、控制器(14)的连接方式：开关电源(13)的n连接端子排(16)的x-3，开关电源(13)的l1连接端子排(16)的x-2，开关电源(13)的负极连接端子排(16)的x-5和x-7，开关电源(13)的负极连接控制器(14)的1m引脚和m引脚；开关电源(13)的正极连接端子排(16)的x-4和x-6，开关电源(13)的正极连接控制器(14)的l+和2l+引脚；端子排(16)的x-1接地。4.根据权利要求2所述的风电机组振动检测装置，其特征在于，控制器(14)与端子排(16)、cab转接口(18)的连接方式：控制器(14)的ix.0与端子排(16)的x-8连接；控制器(14)的1m与控制器(14)的2m信号连接，控制器(14)中的qx.0、控制器(14)的qx.4均与cab转接口(18)信号连接。5.根据权利要求2所述的风电机组振动检测装置，其特征在于，伺服电机驱动器(15)与端子排(16)的连接方式：伺服电机驱动器(15)的j1口与端子排(16)的x-9、x-10、x-11、x-12、x-13、x-14连接，伺服电机(7)与端子排(16)的连接方式：伺服电机(7)的j1口与端子排(16)的u、v、w、0v、dc20-90、辅助引脚连接，端子排(16)的24vdc与伺服电机(7)的j1口中的dc20-90连接，端子排(16)的gnd与伺服电机(7)的j1口中的0v连接。6.根据权利要求2所述的风电机组振动检测装置，其特征在于，触摸屏(17)与端子排(16)的连接方式：触摸屏(17)的x1.1引脚连接端子排(16)的24vdc引脚，触摸屏(17)的x1.2引脚连接端子排(16)的gnd引脚；伺服电机驱动器(15)的j2口与伺服电机(7)的电机编码反馈连接。

技术总结
本发明提供了风电机组振动检测装置，风电机组振动检测装置，包括本体结构，本体结构包括被测传感器、框架、导杆、偏心轴、曲柄、伺服电机、工作滑板、直线轴承、导板、滑道和校验传感器，检测装置还包括控制系统和风电机组安全链系统，导板与框架的内侧壁相连接，滑道设置在导板上，工作滑板的下表面连接直线轴承，导杆贯穿直线轴承，解决了在过去的风电机组振动检测过程中，无激励源的存在，只能将风机机舱内的所有待检测传感器的物理结构和电器结构全部拆卸下来，拿到地面的测试中心，待测试完毕后，再将传感器复位，整个过程十分不便且困难，在二次安装的过程中，还很可能会带来一些失误的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：陈雷 陈洪亮 毕增国 王湘明 张明远 刘洋 刘璟璐
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/5/23