專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置及風(fēng)力發(fā)電機測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置及一種風(fēng)力發(fā)電機測試裝置。
背景技術(shù)：
2009年底，中國政府在哥本哈根氣候變化大會上向國際社會做出政治承諾到 2020年，非化石能源將滿足中國15%的能源需求。這對未來清潔能源的發(fā)展規(guī)模和節(jié)奏提出了空前的期望與要求，風(fēng)能作為商業(yè)化發(fā)展最成熟的清潔能源，不僅在中國，在全世界范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。到2009年底，全球已有超過100個國家涉足風(fēng)電開發(fā)，其中有17個國家累計裝機容量超過百萬千瓦。中國風(fēng)電行業(yè)成為全球領(lǐng)頭羊，裝機容量連續(xù)四年增速超過100%，累計裝機容量如今全球排名第二，新增裝機容量全球排名第一。中國的設(shè)備產(chǎn)能也在全球拔得頭籌。中國的新增裝機容量和風(fēng)機產(chǎn)量均占到全球總數(shù)的大約1/3。到2009 年底，我國累計裝機容量達(dá)到2，580萬kW，2008年，中國工程院和國家發(fā)展改革委員會能源研究所的專家們預(yù)測，在低增長、中度增長和高增長的三種情景中，中國的風(fēng)電裝機容量將在2020年分別達(dá)到1億kW，1. 5億kW和2億kW的規(guī)模。風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量增至兆瓦級，目前商業(yè)運行主流機組單機容量為IMW 2MW。的隨著海上風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量還在不斷增加，國外風(fēng)機制造商正在研制10麗的機組，國內(nèi)風(fēng)機制造商也在開始5 6麗風(fēng)機的研制。由于受到風(fēng)資源的限制，風(fēng)力發(fā)電機組一般遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)，比如草原、戈壁、山區(qū)、海上。這些地方風(fēng)資源豐富，但是環(huán)境惡劣，風(fēng)力發(fā)電機組長期工作在風(fēng)沙、雨雪、嚴(yán)寒、酷暑等自然條件下，風(fēng)力發(fā)電機組運行維護(hù)費用同時持續(xù)增長，對于陸上型風(fēng)力發(fā)電機組，運行維護(hù)成本占每度電價格的10-15%，對于離岸型風(fēng)力發(fā)電機組，其比例接近 25-30%。據(jù)國內(nèi)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電機是容易產(chǎn)生故障的部件之一，一旦發(fā)電機出現(xiàn)故障，會影響機組的正常運行。而且因為發(fā)電機安裝在離地幾十米的高空中，對發(fā)電機的維護(hù)和檢修也非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置及風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法對風(fēng)力發(fā)電機的工作狀態(tài)提供實時監(jiān)測診斷的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，包括振動傳感器、變送器、采集器和分析器，所述振動傳感器、變送器、采集器和分析器依次連接，所述振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機上?？蛇x的，所述振動傳感器包括位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。可選的，所述位移傳感器采用5300電渦流傳感器。可選的，所述速度傳感器采用JNJ5500振動速度傳感器?？蛇x的，所述加速度傳感器采用JNJMOO振動加速度傳感器。
可選的，所述振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機上的安裝方式為鉆孔安裝或粘貼安裝或磁座安裝。可選的，所述振動傳感器分別安裝于風(fēng)力發(fā)電機的輸入端、自由端和底座上?？蛇x的，所述變送器采用多路變送器。可選的，所述采集器采用JNJ6600狀態(tài)監(jiān)視儀。本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，包括控制器、變頻器、電動機、風(fēng)力發(fā)電機和速度傳感器，所述控制器、變頻器、電動機、風(fēng)力發(fā)電機和速度傳感器依次連接，所述速度傳感器同所述控制器相連接，還包括前述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，所述風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置中的振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機測試裝置中的風(fēng)力發(fā)電機上?？蛇x的，所述振動傳感器包括位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器?？蛇x的，所述位移傳感器采用5300電渦流傳感器?？蛇x的，所述速度傳感器采用JNJ5500振動速度傳感器?？蛇x的，所述加速度傳感器采用JNJMOO振動加速度傳感器?？蛇x的，所述振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機上的安裝方式為鉆孔安裝或粘貼安裝或磁座安裝?？蛇x的，所述振動傳感器分別安裝于風(fēng)力發(fā)電機的輸入端、自由端和底座上。
可選的，所述變送器采用多路變送器?？蛇x的，所述采集器采用JNJ6600狀態(tài)監(jiān)視儀。本發(fā)明還提一種使用前述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置所進(jìn)行的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷方法，包括以下步驟通過所述振動傳感器測量到風(fēng)力發(fā)電機的振動信號；通過所述變送器將所述振動信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送給所述采集器；通過所述采集器對所述電信號進(jìn)行整形、放大、去噪處理，并把處理過的電信號傳輸給所述分析器；通過所述分析器對其接收到的電信號進(jìn)行分析和判斷，判斷出風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)是否良好，若風(fēng)力發(fā)電機運行不正常，通過所述分析器診斷出產(chǎn)生問題的具體部件和問題原因。本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置可實時監(jiān)測掌握風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機的狀態(tài)信息及時診斷已經(jīng)存在或者即將產(chǎn)生的故障，可以提高風(fēng)力發(fā)電機的使用壽命，降低風(fēng)力發(fā)電機的故障率，減少風(fēng)力發(fā)電機故障停機時間帶來的損失。 同時采用本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置不但可實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機的實時監(jiān)測診斷，還可通過對風(fēng)力發(fā)電機不同運行狀態(tài)的模擬來實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機的實時監(jiān)測診斷，使得對風(fēng)力發(fā)電機的監(jiān)測診斷更為方便，效率更高。


圖1為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置所進(jìn)行的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷方法的流程示意圖3為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。下面是通過較佳的實施例來加以說明，當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替換無疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為了便于說明，示意圖不依一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。請參看圖1，圖1為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1 所示，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置包括振動傳感器、變送器、采集器和分析器， 所述振動傳感器、變送器、采集器和分析器依次連接。所述振動傳感器是振動信號的測量單元，包括位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器，不同類型的傳感器測量不同的物理參數(shù)。所述位移傳感器用于測量軸向和徑向的位移，可采用5300電渦流傳感器；所述速度傳感器用于測量到低頻到高頻的多種振動信號，免電源供電，可采用JNJ5500振動速度傳感器，該傳感器可采用鉆孔安裝或者粘貼安裝方式進(jìn)行安裝；所述加速度傳感器用來測量軸向和徑向振動信號的加速度值，可采用 JNJ5400振動加速度傳感器。所述振動傳感器安裝位置的不同，反映風(fēng)力發(fā)電機運行狀態(tài)的真實程度也不同。 本發(fā)明中，考慮到不同風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與外形，通過對風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和實驗驗證，分別在風(fēng)力發(fā)電機的輸入端、自由端和底座安裝所述振動傳感器，具體位置安裝傳感器的類型和數(shù)量如表1所示。
數(shù)位移傳感器速度傳感器加速度傳感器(個)(個)(個)輸入端111自由端111底座100表1風(fēng)力發(fā)電機不同位置安裝傳感器類型和數(shù)量所述振動傳感器的安裝方式可采用鉆孔安裝、粘貼安裝和磁座安裝三種方式，推薦采用鉆孔安裝方式，如果風(fēng)力發(fā)電機不允許鉆孔則推薦采用粘貼安裝，對于測量要求不高的場合也可以采用磁座安裝。所述變送器是滿足電信號傳輸要求的專用傳輸設(shè)備，對于多路變送器傳輸過來的信號，采用JNJ6600狀態(tài)監(jiān)視儀作為采集器，它能夠滿足同時采集一個風(fēng)力發(fā)電機所測量的7路信號的要求，并對信號進(jìn)行整形、放大、去噪等電路處理。請參看圖2，圖2為采用本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置所進(jìn)行的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷方法的流程示意圖。如圖2所示，使用本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，首先通過所述振動傳感器測量到風(fēng)力發(fā)電機若干重點部位的振動信號，通過所述變送器將所述振動信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送給所述采集器，通過所述采集器對所述電信號進(jìn)行整形、放大、去噪等電路處理，最后所述采集器把處理過的電信號傳輸給所述分析器，所述分析器是帶有分析軟件的設(shè)備，通過所述分析器對其接收到的電信號進(jìn)行分析和判斷， 能夠判斷出風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)是否良好，如果風(fēng)力發(fā)電機運行不正常，通過所述分析器診斷出產(chǎn)生問題的部件及問題原因。風(fēng)力發(fā)電機安裝在風(fēng)力發(fā)電機組的機艙內(nèi)，而風(fēng)力發(fā)電機組的機艙安裝在空中， 尤其對于大型兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組，其機艙高度一般在50米以上，隨著風(fēng)力發(fā)電機組容量的增加，其機艙的高度還會進(jìn)一步升高。對于已經(jīng)出現(xiàn)故障無法正常運行的發(fā)電機，必須吊裝到地面進(jìn)行測試，診斷故障的具體位置，或者對于新研制的風(fēng)力發(fā)電機樣機，對其進(jìn)行運行檢測，必須采用專門的測試裝置。本發(fā)明還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機測試裝置。請參看圖 3，圖3為本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置包括控制器、變頻器、電動機、風(fēng)力發(fā)電機和速度傳感器，所述控制器、變頻器、電動機、風(fēng)力發(fā)電機和速度傳感器依次連接，所述速度傳感器同所述控制器相連接。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置在工作時，電動機驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機，通過控制器調(diào)節(jié)變頻器參數(shù)來實現(xiàn)對電動機的速度調(diào)節(jié)，模擬風(fēng)力發(fā)電機在實際環(huán)境中不同風(fēng)速情況下的轉(zhuǎn)速變化，并通過安裝在風(fēng)力發(fā)電機上的速度傳感器實時測量風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，速度傳感器把轉(zhuǎn)速信號反饋給控制器，實現(xiàn)閉環(huán)控制。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置中在風(fēng)力發(fā)電機上還安裝有本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，風(fēng)力發(fā)電機安裝在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置中，可以模擬自然環(huán)境中的各種風(fēng)速影響下風(fēng)力發(fā)電機的運行情況，同時通過本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置對風(fēng)力發(fā)電機的振動情況進(jìn)行實時監(jiān)測和診斷，從而可實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)和故障情況的診斷。本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置對大、中、小型各種容量級別的風(fēng)力發(fā)電機具有一定的普遍適用性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，包括振動傳感器、變送器、采集器和分析器，所述振動傳感器、變送器、采集器和分析器依次連接，所述振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機上。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述振動傳感器包括位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述位移傳感器采用5300電渦流傳感器。
4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述速度傳感器采用JNJ5500振動速度傳感器。
5.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述加速度傳感器采用JNJMOO振動加速度傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機上的安裝方式為鉆孔安裝或粘貼安裝或磁座安裝。
7.如權(quán)利要求1或2或6所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述振動傳感器分別安裝于風(fēng)力發(fā)電機的輸入端、自由端和底座上。
8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述變送器采用多路變送器。
9.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置，其特征在于，所述采集器采用 JNJ6600狀態(tài)監(jiān)視儀。
10.一種風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，包括控制器、變頻器、電動機、風(fēng)力發(fā)電機和速度傳感器，所述控制器、變頻器、電動機、風(fēng)力發(fā)電機和速度傳感器依次連接，所述速度傳感器同所述控制器相連接，還包括權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置， 所述風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置中的振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機測試裝置中的風(fēng)力發(fā)電機上。
11.如權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述振動傳感器包括位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器。
12.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述位移傳感器采用 5300電渦流傳感器。
13.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述速度傳感器采用 JNJ5500振動速度傳感器。
14.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述加速度傳感器采用 JNJ5400振動加速度傳感器。
15.如權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述振動傳感器安裝于所述風(fēng)力發(fā)電機上的安裝方式為鉆孔安裝或粘貼安裝或磁座安裝。
16.如權(quán)利要求10或11或15所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述振動傳感器分別安裝于風(fēng)力發(fā)電機的輸入端、自由端和底座上。
17.如權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述變送器采用多路變送器。
18.如權(quán)利要求10所述的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置，其特征在于，所述采集器采用JNJ6600狀態(tài)監(jiān)視儀。
19. 一種使用權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置所進(jìn)行的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷方法，其特征在于，包括以下步驟通過所述振動傳感器測量到風(fēng)力發(fā)電機的振動信號； 通過所述變送器將所述振動信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送給所述采集器； 通過所述采集器對所述電信號進(jìn)行整形、放大、去噪處理，并把處理過的電信號傳輸給所述分析器；通過所述分析器對其接收到的電信號進(jìn)行分析和判斷，判斷出風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)是否良好，若風(fēng)力發(fā)電機運行不正常，通過所述分析器診斷出產(chǎn)生問題的具體部件和問題原因。
全文摘要
本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機振動監(jiān)測診斷裝置可實時監(jiān)測掌握風(fēng)力發(fā)電機的運行狀態(tài)，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機的狀態(tài)信息及時診斷已經(jīng)存在或者即將產(chǎn)生的故障，可以提高風(fēng)力發(fā)電機的使用壽命，降低風(fēng)力發(fā)電機的故障率，減少風(fēng)力發(fā)電機故障停機時間帶來的損失。同時采用本發(fā)明提供的風(fēng)力發(fā)電機測試裝置不但可實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機的實時監(jiān)測診斷，還可通過對風(fēng)力發(fā)電機不同運行狀態(tài)的模擬來實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機的實時監(jiān)測診斷，使得對風(fēng)力發(fā)電機的監(jiān)測診斷更為方便，效率更高。
文檔編號G01M15/00GK102261947SQ20111010351
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉金道, 焦斌, 謝源, 鄧小龍, 高羽, 黃小麗 申請人:上海電機學(xué)院, 上海金積電子有限公司, 江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院