本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置及其監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，隨著社會的發(fā)展，世界能源消耗量持續(xù)增加，各國的能源危機形勢愈發(fā)明顯。但由于風(fēng)能的可再生、分布廣、無污染等特性，使得風(fēng)能發(fā)電成為世界上可再生能源發(fā)展的重要發(fā)展方向，且風(fēng)力發(fā)電機組正在向輕型、高效、高可靠性及大型化方向發(fā)展。然而，在大中型風(fēng)力發(fā)電機組中，往往采用較高的塔筒來支撐風(fēng)機葉輪和機艙，以便獲得更多的風(fēng)能。其中塔筒作為風(fēng)機機組重要的承載部件，其工作環(huán)境惡劣，長期承受風(fēng)載荷和重力等負(fù)載(包括塔筒自重和發(fā)電機組的重力)的作用，還承受風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的周期性激勵負(fù)載等因素將直接影響風(fēng)力機的工作性能和可靠性。

現(xiàn)有的實時監(jiān)測風(fēng)機塔筒運行狀態(tài)的方法常采用三個方向的角度傳感器測得風(fēng)機塔筒偏離三個方向的角度進(jìn)行處理、分析來評估塔筒的穩(wěn)定性。如：一種風(fēng)機塔筒傾角狀態(tài)監(jiān)測裝置(ZL201220258304.4)采用三個角度傳感器進(jìn)行實時監(jiān)測風(fēng)機塔筒傾角狀態(tài)，使得維修人員及時了解風(fēng)機塔筒的傾角狀態(tài)，進(jìn)而及時采取補救措施，避免故障的進(jìn)一步擴大。但是，其存在以下問題：(1)風(fēng)向快速變化的復(fù)雜條件下，不能夠?qū)崟r準(zhǔn)確反應(yīng)風(fēng)機塔筒的運行狀況；(2)不能夠?qū)崟r獲得風(fēng)機套筒上主要的可變載荷(風(fēng)載荷及風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的周期性激勵負(fù)載)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、速度快且準(zhǔn)確性高的風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置及其監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置，包括支撐體、起升架及檢測控制電路，所述支撐體包括支撐體本體、三個支撐體氣動伸縮桿和三個支撐體氣動吸盤，所述三個支撐體氣動伸縮桿一端均布固裝在支撐體本體的側(cè)端，該支撐體氣動伸縮桿的另一端與支撐體氣動吸盤安裝在一起；所述起升架包括起升架本體、三個連桿、三個起升架氣動伸縮桿和三個起升架氣動吸盤，所述起升架本體的底部可旋轉(zhuǎn)安裝在支撐體本體內(nèi)，所述三個連桿的一端通過銷釘均布安裝在起升架本體的頂部側(cè)端，三個連桿的另一端通過銷釘與三個起升架氣動伸縮桿一端鉸接在一起，三個起升架氣動伸縮桿的另一端與三個起升架氣動吸盤相連接；所述連桿與支撐架本體之間的銷釘內(nèi)部與連桿嚙合在一起，該銷釘外端連接起升架第一電機，該起升架第一電機通過控制兩個關(guān)節(jié)電機的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動連桿的轉(zhuǎn)動并帶動起升架氣動伸縮桿向上或向下轉(zhuǎn)動；所述連桿與氣動伸縮桿之間的銷釘內(nèi)部與起升架氣動伸縮桿嚙合，該銷釘外端連接起升架第二電機，起升架第二電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動起升架氣動伸縮桿向上或向下轉(zhuǎn)動并帶動起升架氣動吸盤向上或向下轉(zhuǎn)動；所述檢測控制電路包括可編程控制器、氣動源、電源、氣動馬達(dá)、陀螺儀、視頻傳感器和無線傳輸模塊，所述視頻傳感器和陀螺儀經(jīng)放大器、濾波器及AD轉(zhuǎn)換器后傳送給可編程控制器，可編程控制器與電源、氣動馬達(dá)及無線通信模塊相連接，所述氣動馬達(dá)由氣動源提供動力并驅(qū)動上述氣動伸縮桿、支撐體氣動吸盤工作，可編程控制器通過上述電機控制連桿及氣動伸縮桿工作，無線通信模塊用于連接風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置。

所述無線通信模塊采用GPRS無線通信模塊。

所述可編程控制器采用西門子S7-400控制器。

一種風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置的監(jiān)控系統(tǒng)，包括風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置、安裝在套筒底部的力傳感器、安裝在風(fēng)機塔筒頂部的風(fēng)速傳感器和風(fēng)力控制調(diào)節(jié)裝置，力傳感器和風(fēng)速傳感器通過放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器傳送至風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置，該風(fēng)力控制調(diào)節(jié)裝置通過無線方式與風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置相連接，該風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置還與機艙和葉輪、維修預(yù)警中心相連接。

所述風(fēng)力控制調(diào)節(jié)裝置通過GPRS方式與風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置相連接。

所述力傳感器為六維度力傳感器。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、本實時檢測裝置通過視頻傳感器采集塔筒內(nèi)部裂紋及變形等信息，通過陀螺儀主要采集塔筒的角速度和加速度信息并通過GPRS無線通信模塊發(fā)送給維修預(yù)警中心，能夠在風(fēng)向快速變化的復(fù)雜條件下更準(zhǔn)確地反映風(fēng)機塔筒的運行狀態(tài)，保證了風(fēng)機塔筒征程運行。

2、本實時監(jiān)控系統(tǒng)通過安裝在套筒底部的六維度力傳感器實時檢測風(fēng)機塔筒底部的三個方向的壓力和扭矩、通過安裝在風(fēng)機塔筒頂部的風(fēng)速傳感器實時監(jiān)測風(fēng)速，并根據(jù)閾值控制葉輪和機艙沿合適的位姿方向運動，或向維修預(yù)警中心發(fā)出預(yù)警，以便維修人員及時了解風(fēng)機塔筒的狀態(tài)，進(jìn)而及時采取補救措施，避免故障的進(jìn)一步擴大。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的支撐體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的起升架結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)的連接圖；

圖5是本發(fā)明的檢測控制電路的處理過程示意圖；

其中，1-支撐體本體，2-支撐體氣動伸縮桿，3-支撐體氣動吸盤，4-起升架本體，5-起升架第一電機，6-起升架氣動伸縮桿，7-起升架氣動吸盤，8-起升架第二電機，9-連桿。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進(jìn)一步詳述：

一種風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置，包括支撐體本體、起升架及檢測控制電路，所述起升架可旋轉(zhuǎn)安裝在支撐體本體上，所述檢測控制電路安裝在支撐體本體內(nèi)。

如圖1及圖2所示，所述支撐體包括支撐體本體(1)、三個支撐體氣動伸縮桿(2)和三個支撐體氣動吸盤(3)。所述支撐體本體為圓筒體，三個支撐體氣動伸縮桿(2)一端均布固裝在支撐體本體(1)的側(cè)端，支撐體氣動伸縮桿(2)的另一端與支撐體氣動吸盤(3)安裝在一起。

如圖1級圖3所示，所述起升架包括起升架本體(4)、三個連桿(9)、三個起升架氣動伸縮桿(6)和三個起升架氣動吸盤(7)；所述起升架本體(4)為柱狀結(jié)構(gòu)且其底部安裝在支撐體本體內(nèi)，三個連桿(9)的一端通過銷釘均布安裝在起升架本體的頂部側(cè)端，三個連桿(9)的另一端通過銷釘與三個起升架氣動伸縮桿(6)一端鉸接在一起，三個起升架氣動伸縮桿(6)的另一端與三個起升架氣動吸盤(7)相連接。支撐架本體(4)與連桿(9)之間的銷釘內(nèi)部與連桿(9)嚙合在一起，銷釘外端連接起升架第一電機(5)，該起升架第一電機(5)通過控制兩個關(guān)節(jié)電機的旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)動連桿(9)的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動起升架氣動伸縮桿(6)向上或向下轉(zhuǎn)動。所述連桿(9)與氣動伸縮桿(6)之間的銷釘內(nèi)部與起升架氣動伸縮桿(6)嚙合，該銷釘外端連接起升架第二電機(8)，通過控制起升架第二電機(8)的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動起升架氣動伸縮桿(6)向上或向下轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動起升架氣動吸盤(7)向上或向下轉(zhuǎn)動。

如圖4所示，支撐體內(nèi)部安裝的檢測控制電路包括可編程控制器、氣動源、電源、氣動馬達(dá)、陀螺儀、視頻傳感器和GPRS無線傳輸模塊，視頻傳感器用于采集裝置周圍的塔筒內(nèi)部具體情況(如裂紋、重大變形等)，陀螺儀主要采集塔筒的角速度和加速度信息，所述視頻傳感器和陀螺儀經(jīng)放大器、濾波器及AD轉(zhuǎn)換器后傳送給可編程控制器，可編程控制器與電源、氣動馬達(dá)、電機及GPRS無線通信模塊相連接，所述氣動馬達(dá)由氣動源提供動力并驅(qū)動氣動伸縮桿和氣動吸盤工作，所述電機控制連桿和氣動伸縮桿工作，GPRS無線通信模塊與風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置相連接，可編程控制器通過GPRS無線模塊將陀螺儀、視頻傳感器采集的數(shù)據(jù)傳送給風(fēng)機控制裝置。在本實施例中，可編程控制器采用西門子S7-400控制器實現(xiàn)采集控制功能。

風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置與風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置、安裝在套筒底部的六維度力傳感器、安裝在風(fēng)機塔筒頂部的風(fēng)速傳感器構(gòu)成風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)，如圖4所示。所述六維度力傳感器用于風(fēng)機塔筒底部的三個方向的壓力和扭矩，風(fēng)速傳感器用于監(jiān)測風(fēng)速；六維度力傳感器和風(fēng)速傳感器采集的數(shù)據(jù)通過放大器、濾波器、AD轉(zhuǎn)換器傳送至風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置。該風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置通過GPRS方式接收風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)及陀螺儀數(shù)據(jù)。在風(fēng)機控制系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置一些閾值，當(dāng)檢測上述六維度力傳感器、風(fēng)速傳感器、陀螺儀、視頻傳感器等數(shù)據(jù)低于此閾值時，風(fēng)機控制調(diào)節(jié)裝置將發(fā)出控制信號用來控制葉輪和機艙沿合適的位姿方向運動；一旦測得六維度力傳感器、風(fēng)速傳感器、陀螺儀、視頻傳感器的數(shù)據(jù)超出了所設(shè)的閾值時，風(fēng)機控制系統(tǒng)將向維修預(yù)警中心發(fā)出報警指示，以便維修人員及時了解風(fēng)機塔筒的狀態(tài)，進(jìn)而及時采取補救措施，避免故障的進(jìn)一步擴大。

如圖5所示，本風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置的工作過程為：

將風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置置于風(fēng)機塔筒中，其支撐體下端的三個支撐架氣動伸縮桿，通過可編程控制器發(fā)出的命令驅(qū)動氣動伸縮桿伸縮到風(fēng)機塔筒內(nèi)壁邊緣，支撐桿氣動吸盤與風(fēng)機塔筒內(nèi)壁接觸，通過可編程控制器控制氣動馬達(dá)向氣動吸盤吸氣，使得支撐體能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機塔筒內(nèi)，否則繼續(xù)調(diào)整氣動伸縮桿的伸縮量以及氣動吸盤的吸力，直到支撐體能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機塔筒內(nèi)為止。同時，調(diào)整起升架上的電機和氣動馬達(dá)，使得起升架上的連桿和氣動伸縮桿遠(yuǎn)離塔筒內(nèi)壁，并且對起升架上的吸盤進(jìn)行放氣，使得其不對內(nèi)壁有吸附作用。

起升架上的三條連桿、三個氣動伸縮桿在電機和氣動馬達(dá)的驅(qū)動下，連桿和氣動伸縮桿能夠向上或者向下伸展，并使得氣動吸盤與風(fēng)機塔筒內(nèi)壁接觸，通過控制氣動馬達(dá)向氣動吸盤吸氣。使得起升架能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機塔筒內(nèi)，否則繼續(xù)調(diào)整連桿的位移，氣動伸縮桿的伸縮量以及氣動吸盤的吸力，直到起升架能夠穩(wěn)定支撐在風(fēng)機塔筒內(nèi)為止。

通過對支撐體下端的氣動伸縮桿末端的吸盤放氣，并收縮氣動伸縮桿，使得與塔筒內(nèi)壁脫離；通過控制起升架連桿的電機旋轉(zhuǎn)，將抬起支撐體，并使之向上或者向下運動。

依次完成以上動作，使得風(fēng)機塔筒狀態(tài)實時檢測裝置，將沿著風(fēng)機塔筒向上或向下運動。

需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。