基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風機傳動系統主要部件的故障診斷和狀態監測,特別是涉及一種基于光信號的風機軸系狀態監測系統。
【背景技術】
[0002]現有技術主要針對風電機組齒輪箱、風機風輪(葉片)以及發電機的故障診斷與狀態監測。近年來,國內外對于偏航系統、變槳系統、電氣系統、液壓系統以及控制系統的故障診斷與狀態監測也有不少研究。在風電機組傳動系統的故障診斷和狀態監測中,現有技術大多針對齒輪箱,而對軸系(主軸或聯軸)方面研究成果較少。軸系是風電機組中至關重要的部件,于整個風機具有牽一發而動全身的影響。如果主軸發生磨損或故障,不僅會影響到與之相連的齒輪箱、風輪以及發電機的正常運行,而且會使整個風電機組處于十分危險的狀態。
[0003]風機主傳動軸和聯軸即低速軸和高速軸,低速軸把輪轂的機械能傳遞給齒輪箱,齒輪箱帶動高速軸轉動,拖動發電機轉子運動,發出電能。在風電機組傳動系統的故障診斷和狀態監測中,現有技術大多針對齒輪箱,而少有涉及到風電機組軸系的故障診斷與狀態監測,而主軸和聯軸作為風電機中極其關鍵的一部分缺少與之對應的監控設施與診斷方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統,能夠使風電機組避免受到軸系故障的影響。
[0005]為解決上述問題,本發明提供一種基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統,包括:
[0006]分別安裝在風機的主傳動軸和聯軸上的光信號發射器;
[0007]安裝在風機的主傳動軸和聯軸上的機艙側翼的信號采集板,所述信號采集板與所在的主傳動軸或聯軸的平行,用于當風電機運行時信號發射器隨主傳動軸或聯軸一同轉動并轉動至信號采集板一側的投影面時信號采集板采集信號發射器發射的信號,并將采集的信號傳輸至控制系統;
[0008]控制系統,用于將采集的信號清晰的顯示在控制屏上。
[0009]進一步的,在上述系統中,每個主傳動軸或聯軸上沿徑向截面按相同間隔分別安裝有3個光信號發射器。
[0010]進一步的,在上述系統中,所述控制系統還用于根據采集的信號分析主傳動軸和聯軸是否故障,若判斷為故障則發出風機故障或停機信號。
[0011]進一步的,在上述系統中,所述控制系統,用于當光信號發射器發射的信號在信號采集板上留下的痕跡不是一條鉛垂線,則判斷為該光信號發射器所在的主傳動軸或聯軸發生不規則晃動或向任意方向傾斜。
[0012]進一步的,在上述系統中,所述控制系統,用于當光信號發射器發射的信號在信號采集板上留下的痕跡是一條鉛垂線,但該鉛垂線與風機組正常運行時標準鉛垂線的位置有位移,則判斷為該光信號發射器所在的主傳動軸或聯軸在沿其延長線方向發生偏移。
[0013]進一步的,在上述系統中,所述控制系統,用于當光信號發射器發射的信號在信號采集板上留下的痕跡是一條鉛垂線,但該鉛垂線的信號最強點與風機組正常運行時標準鉛垂線的信號最強點的位置有上下位移,則判斷為該光信號發射器所在的主傳動軸或聯軸在與其垂直的第一垂直方向上發生偏移。
[0014]進一步的,在上述方法中,所述控制系統,用于當光信號發射器發射的信號在信號采集板上留下的痕跡是一條鉛垂線,但該鉛垂線的每個點信號的強度與風機組正常運行時標準鉛垂線的對應點信號的強度不同,則判斷為該光信號發射器所在的主傳動軸或聯軸在與其垂直的第二垂直方向上發生偏移,所述第二垂直與所述第一垂直方向垂直。
[0015]與現有技術相比,本發明重點考慮軸系的安全穩定運行,使用基于光信號的傳感器采集風機軸系的位置信息,選擇合理的光信號發射器與光信號采集板對風電機組軸系運行狀態進行檢測,將信號第一時間傳遞到控制系統,使風電機組避免受到軸系故障的影響。本發明使用基于光信號的傳感器采集風機軸系的位置信息,通過具體位置信息的顯示準確分析其故障原因、故障程度以及故障點,準確把握風機軸系的運行狀態,確保與軸系相連的風電機組其他重要部件的安全穩定運行。本發明的所需器件較少,方法簡便,易于操作,使用較低的成本即可完成軸系運行狀態的監測;且能夠快速且有效的監測風電機組軸系的運行狀態,避免軸系故障對整個風電機組造成的影響。控制系統第一時間得到狀態信號,便可使快速發出動作信號,使風機能夠安全穩定運行。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明一實施例的基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統的結構圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0018]如圖1所示,本發明提供一種基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統,包括:
[0019]分別安裝在風機的主傳動軸和聯軸上的光信號發射器I ;
[0020]安裝在風機的主傳動軸和聯軸上的機艙側翼的信號采集板2,所述信號采集板與所在的主傳動軸或聯軸的平行,用于當風電機運行時信號發射器隨主傳動軸或聯軸一同轉動并轉動至信號采集板一側的投影面時信號采集板采集信號發射器發射的信號,并將采集的信號傳輸至控制系統;
[0021]控制系統3,用于將采集的信號清晰的顯示在控制屏上。具體的,將光信號發射器分別安裝在風機的主傳動軸和聯軸上,將信號采集板安裝在風機的主傳動軸和聯軸上的機艙側翼,信號采集板與風機軸系平行,當風電機運行時信號發射器隨主傳動軸或聯軸一同轉動并轉動至信號采集板一側的投影面時信號采集板采集信號發射器發射的信號,并將采集的信號傳輸至控制系統,控制系統,用于將采集的信號清晰的顯示在控制屏上,便于檢測員能夠實時的監控風電機組軸系的實時狀態。造成風電機組軸系故障主要有力矩過大和不對中兩個原因。其來源主要有三個方面:工藝加工問題、過大的瞬間沖擊載荷、長期工作在較大的偏載工況下。當軸系的不平衡、不對中時,低速軸或高速軸會產生很大的扭力,使聯軸器和低速軸、高速軸都發生彎曲或形變,形變過大進而會引起軸承的受力疲勞甚至斷裂,也會影響到與其相連的齒輪箱其他部件、葉輪以及發電機的轉子等。本發明使用基于光信號的傳感器采集風機軸系的位置信息,通過具體位置信息的顯示準確分析其故障原因、故障程度以及故障點,準確把握風機軸系的運行狀態,確保與軸系相連的風電機組其他重要部件的安全穩定運行。
[0022]本發明基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統一優選的實施例中,每個主傳動軸或聯軸上沿徑向截面按相同間隔分別安裝有3個光信號發射器。具體的,將3個光信號發射器均勻分布安裝在主傳動軸或聯軸的同一平面上,使之在與軸系垂直的切面上均等分布,且3個點在同一切面上,將光信號采集板安裝固定在風機軸系側翼的機艙壁上。當風機正常運行時,光信號采集板采集的信號點應該為與主傳動軸或聯軸垂直的一條鉛垂線,且所述直線,采集板采集信號最強點應為同一點,即采集板與軸系距離最近點。
[0023]本發明基于光信號的風機軸系故障診斷和狀態監測系統一優選的實施例中,所述控制系統還用于根據采集的信號分析主傳動軸和聯軸是否故障,若判斷為故障則發出風機故障或停機信號。在此,根據控制屏上顯示的無數組采集信號群所構成的圖像,判斷軸系的故障原因、故障程度以及具體故障點,第一時間給出補救動作