一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，包括傳感器、多通道采集儀和上位機(jī)，所述傳感器通過所述多通道采集儀將采集信號傳遞給所述上位機(jī)；所述傳感器包括設(shè)置在主軸承上分別沿水平方向、豎直方向和軸向布置的低頻加速度傳感器，設(shè)置在機(jī)艙上沿與傳動(dòng)鏈垂直方向布置的低頻加速度傳感器，設(shè)置在塔筒內(nèi)壁上沿與傳動(dòng)鏈平行方向布置的低頻加速度傳感器，以及用于采集主軸轉(zhuǎn)速的測速傳感器。本實(shí)用新型測量精度高、誤差小、操作使用簡便、可靠性高、成本低、可拆卸性好、易于單臺機(jī)組長時(shí)間數(shù)據(jù)采集。
【專利說明】
一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)。 【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅速，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間延長，風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件的運(yùn)行可靠性直接決定風(fēng)電場的效益。據(jù)可靠數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長或者超壽命運(yùn)行，機(jī)組葉輪系統(tǒng)為直接承受交變風(fēng)載荷作用的部件，葉片氣動(dòng)不平衡、葉片質(zhì)量不平衡和主軸承損傷等問題會越來越明顯的表現(xiàn)出來，因此非常有必要對機(jī)組葉輪系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行健康監(jiān)測，了解機(jī)組葉輪系統(tǒng)的不平衡狀態(tài)是否在允許范圍內(nèi)，從而提高機(jī)組可利用率，減少維護(hù)成本。
[0003]對于風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡進(jìn)行監(jiān)測分析實(shí)質(zhì)是了解和掌握風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件在運(yùn)行過程中的狀態(tài)變化，明確關(guān)鍵零部件是否正常運(yùn)行并及早做出不平衡故障預(yù)警，并對葉輪不平衡造成的故障原因、部位和危險(xiǎn)程度等進(jìn)行識別和評價(jià)。并針對具體情況做出實(shí)施維護(hù)決策，延長設(shè)備的使用壽命，減少維修時(shí)間，提高維修質(zhì)量，節(jié)約維修費(fèi)用，延長風(fēng)電機(jī)組持續(xù)無故障運(yùn)行時(shí)間。
[0004]目前評估風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡的測試方法是直接在葉片上加裝應(yīng)變片來測試葉片的振動(dòng)狀態(tài)，該方法較為直接，但是葉片為細(xì)長結(jié)構(gòu)，需要在葉片內(nèi)部粘貼應(yīng)變片，安裝較為困難，而且所需要安裝應(yīng)變片的數(shù)量較多;風(fēng)電機(jī)組的葉輪是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，需要通過無線傳輸來獲取所監(jiān)測的振動(dòng)數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)的費(fèi)用較為昂貴。
[0005]由此可見，上述現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)在實(shí)際使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本較低，且使用可靠有效的新的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，使其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本較低，且使用可靠有效，測量精度高、誤差小、易于單臺機(jī)組長時(shí)間數(shù)據(jù)采集。 從而克服現(xiàn)有的測試系統(tǒng)在葉片內(nèi)部粘貼應(yīng)變片安裝較為困難，而且所需應(yīng)變片數(shù)量較多，整體費(fèi)用較為昂貴的不足。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，包括傳感器、多通道采集儀和上位機(jī)，所述傳感器通過所述多通道采集儀將采集信號傳遞給所述上位機(jī);所述傳感器包括設(shè)置在主軸承上分別沿水平方向、豎直方向和軸向布置的低頻加速度傳感器，設(shè)置在機(jī)艙上沿與傳動(dòng)鏈垂直方向布置的低頻加速度傳感器，設(shè)置在塔筒內(nèi)壁上沿與傳動(dòng)鏈平行方向布置的低頻加速度傳感器，以及用于采集主軸轉(zhuǎn)速的測速傳感器。
[0009]進(jìn)一步地，所述傳感器包括設(shè)置在主軸承上分別沿水平方向、豎直方向和軸向布置的各一個(gè)低頻加速度傳感器，相向設(shè)置在機(jī)艙上沿與傳動(dòng)鏈垂直方向布置的一對低頻加速度傳感器，相向設(shè)置在塔筒內(nèi)壁上沿與傳動(dòng)鏈平行方向布置的一對低頻加速度傳感器， 以及用于采集主軸轉(zhuǎn)速的一個(gè)測速傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，所述測速傳感器為光電測速傳感器，所述光電測速傳感器安裝在近主軸處，所述主軸的對應(yīng)位置上設(shè)有與所述光電測速傳感器匹配的反光條。
[0011]進(jìn)一步地，所述光電測速傳感器的光電探頭距離主軸15cm，所述反光條在主軸上粘貼形狀為lcmX lcm〇
[0012]進(jìn)一步地，所述光電測速傳感器通過磁性座安裝在近主軸處。
[0013]進(jìn)一步地，所述低頻加速度傳感器通過粘結(jié)劑安裝。
[0014]進(jìn)一步地，所述多通道采集儀安裝在機(jī)艙上。
[0015]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]本實(shí)用新型測量精度高、誤差小、操作使用簡便、可靠性高、成本低、可拆卸性好、 易于單臺機(jī)組長時(shí)間數(shù)據(jù)采集?！靖綀D說明】
[0017]上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018]圖1是本實(shí)用新型測試系統(tǒng)中的傳感器布置圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是一組數(shù)據(jù)6個(gè)測點(diǎn)時(shí)域波形。
[0021]圖4是光電測速傳感器波形。[〇〇22]圖5是一組數(shù)據(jù)6個(gè)測點(diǎn)頻譜圖。[0023 ]圖6是主軸承豎直和水平方向位移軸心軌跡?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，包括傳感器、多通道采集儀和上位機(jī)，所述傳感器通過所述多通道采集儀將采集信號傳遞給所述上位機(jī)。其中，所述傳感器包括設(shè)置在主軸承上分別沿水平方向、豎直方向和軸向布置的低頻加速度傳感器， 設(shè)置在機(jī)艙上沿與傳動(dòng)鏈垂直方向布置的低頻加速度傳感器，設(shè)置在塔筒內(nèi)壁上沿與傳動(dòng)鏈平行方向布置的低頻加速度傳感器，以及用于采集主軸轉(zhuǎn)速的測速傳感器。
[0025]請參閱圖1所示，風(fēng)電機(jī)組葉輪系統(tǒng)包括葉片、導(dǎo)流罩、輪轂1及其附件等零部件， 葉片和輪轂1通過螺栓聯(lián)接，輪轂1和主軸2也是通過螺栓聯(lián)接，葉片和輪轂1的振動(dòng)會直接傳遞到主軸2上，主軸承3會最先感知到主軸2的振動(dòng)能量;機(jī)艙4和塔架5能夠間接的反映葉輪的不平衡狀態(tài)。因此本實(shí)用新型的測試系統(tǒng)采用測試主軸承3、機(jī)艙4和塔架5的振動(dòng)能量來評價(jià)葉輪的平衡狀態(tài)。
[0026]作為優(yōu)選的一種具體實(shí)施例，如圖1中所示，依據(jù)風(fēng)電機(jī)組葉輪運(yùn)行時(shí)振動(dòng)能量的傳遞來布置低頻振動(dòng)傳感器，在主軸承3水平方向、垂直方向和軸向分別布置三個(gè)低頻振動(dòng)傳感器;在與傳動(dòng)鏈垂直的機(jī)艙4相對兩個(gè)方向分別布置一個(gè)低頻振動(dòng)傳感器;在與機(jī)組傳動(dòng)鏈同一條軸線的相對兩個(gè)方向的塔筒5內(nèi)壁上分別布置一個(gè)低頻振動(dòng)傳感器。低頻振動(dòng)傳感器可應(yīng)用粘結(jié)劑直接安裝。
[0027]用于采集主軸2轉(zhuǎn)速的測速傳感器可以選擇光電測速傳感器。如圖1中所示，應(yīng)用磁性座將光電測速傳感器布置在主軸2附近，優(yōu)選地，光電測速傳感器的光電探頭距離主軸 2約15cm，在主軸2上粘貼形狀為lcmX lcm的反光條6,使主軸2每旋轉(zhuǎn)一圈，反光條6均能經(jīng)過一次光電傳感器的光電探頭，光電測速傳感器掃描記錄一次。
[0028]請配合參閱圖2所示，將上述傳感器的接頭與多通道采集儀連接，多通道采集儀將傳感器的采集信號傳遞給上位機(jī)。上位機(jī)可接收、存儲數(shù)據(jù)，或者進(jìn)一步通過相關(guān)測試軟件，對采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評判葉輪的不平衡狀態(tài)。
[0029]具體地，本實(shí)用新型的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可按照以下流程進(jìn)行安裝與測試:
[0030](1)準(zhǔn)備測試設(shè)備和被測設(shè)備[0031 ]按照各設(shè)備技術(shù)指標(biāo)準(zhǔn)備試驗(yàn)所需儀器，將運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組停機(jī)。[〇〇32](2)測點(diǎn)傳感器布置
[0033] 按照圖1所示布置所述傳感器。圖1中，光電測速傳感器標(biāo)為1#，主軸承3垂直方向傳感器標(biāo)為2#，主軸承3水平方向傳感器標(biāo)為3#，主軸承3軸向傳感器標(biāo)為4#，葉輪下面塔筒 5內(nèi)壁傳感器標(biāo)為5#，機(jī)艙下面塔筒5內(nèi)壁傳感器標(biāo)為6#，機(jī)艙4左側(cè)傳感器為7#，機(jī)艙4右側(cè)傳感器為8#。[〇〇34](3)傳感器和設(shè)備連接[〇〇35]按照傳感器的布置，將8個(gè)傳感器分別安裝好，并將傳感器另一端接頭均引到機(jī)艙 4上面并連接到多通道采集儀的1#至8#插口上。多通道采集儀的輸出端與上位機(jī)連接。
[0036]打開多通道采集儀電源，進(jìn)行采集儀和傳感器調(diào)試，調(diào)試結(jié)束后可開始進(jìn)行測試。
[0037]以下以利用本實(shí)用新型的測試系統(tǒng)采集風(fēng)電機(jī)組葉輪在全工況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)為示例，對分析振動(dòng)數(shù)據(jù)，評判葉輪的不平衡狀態(tài)的具體測試流程介紹如下:[〇〇38]首先，對測試參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。示例性地，將采樣頻率設(shè)置為512Hz，采集時(shí)間為 3500s，一共采集165組數(shù)據(jù)。光電傳感器單位設(shè)置為mV，低頻加速度傳感器單位設(shè)置為g。
[0039]然后，開啟多通道采集儀，利用上位機(jī)中的測試軟件，對8個(gè)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定值作為各個(gè)傳感器的靈敏度，采集全工況葉輪振動(dòng)數(shù)據(jù)，一共采集165組數(shù)據(jù)。
[0040]最后對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。示例性地，選擇一組測試數(shù)據(jù)的前六個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行分析， 其時(shí)域波形如圖3所示，可以明顯看出，主軸承垂直和水平方向存在明顯沖擊成分。
[0041]將光電測速傳感器1#(測點(diǎn)1)的圖形進(jìn)行放大，如圖4所示，可知主軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為 0.297Hz。[〇〇42] 將低頻加速度傳感器2#至6#(測點(diǎn)2至測點(diǎn)6)的加速度進(jìn)行傅里葉變化，得到頻譜如圖5所示。葉輪不平衡識別特征是振動(dòng)信號波形類似于正弦波，頻譜能量主要集中于基頻且振幅較大，諧波振幅較小。圖5所示頻譜中的頻率成分主要集中在160Hz附近，說明主軸承振動(dòng)能量在基頻處沒有聚集。
[0043]如圖6所示，將主軸承水平和垂直方向進(jìn)行軸心軌跡分析，可見一倍頻軸心軌跡是一個(gè)類似于橢圓的形狀，沒有明顯葉輪不平衡量引起的振動(dòng)異常狀況。
[0044]因此，綜上所述，本例中該風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡量不影響機(jī)組正常運(yùn)行。
[0045]由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，測量精度高、誤差小、操作使用簡便、可靠性高、成本低、可拆卸性好、易于單臺機(jī)組長時(shí)間數(shù)據(jù)采集。應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)實(shí)際測試時(shí)，能夠較好的監(jiān)測風(fēng)電機(jī)組葉輪的運(yùn)行狀態(tài)，也可以通過對葉輪測試數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，評判風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡狀態(tài)，指導(dǎo)現(xiàn)場維護(hù)維修。
[0046]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器、多通道采集儀和上位 機(jī)，所述傳感器通過所述多通道采集儀將采集信號傳遞給所述上位機(jī)；所述傳感器包括設(shè)置在主軸承上分別沿水平方向、豎直方向和軸向布置的低頻加速度 傳感器，設(shè)置在機(jī)艙上沿與傳動(dòng)鏈垂直方向布置的低頻加速度傳感器，設(shè)置在塔筒內(nèi)壁上 沿與傳動(dòng)鏈平行方向布置的低頻加速度傳感器，以及用于采集主軸轉(zhuǎn)速的測速傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器 包括設(shè)置在主軸承上分別沿水平方向、豎直方向和軸向布置的各一個(gè)低頻加速度傳感器， 相向設(shè)置在機(jī)艙上沿與傳動(dòng)鏈垂直方向布置的一對低頻加速度傳感器，相向設(shè)置在塔筒內(nèi) 壁上沿與傳動(dòng)鏈平行方向布置的一對低頻加速度傳感器，以及用于采集主軸轉(zhuǎn)速的一個(gè)測 速傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測 速傳感器為光電測速傳感器，所述光電測速傳感器安裝在近主軸處，所述主軸的對應(yīng)位置 上設(shè)有與所述光電測速傳感器匹配的反光條。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，所述光電測 速傳感器的光電探頭距離主軸15cm，所述反光條在主軸上粘貼形狀為lcm X lcm〇5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，所述光電測 速傳感器通過磁性座安裝在近主軸處。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，所述低頻加 速度傳感器通過粘結(jié)劑安裝。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡測試系統(tǒng)，其特征在于，所述多通道 采集儀安裝在機(jī)艙上。
【文檔編號】F03D17/00GK205669464SQ201620491185
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】丁顯, 柳亦冰, 滕偉
【申請人】華北電力大學(xué)