專利名稱：非侵入式轉(zhuǎn)速傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于多種應(yīng)用(例如風(fēng)力渦輪監(jiān)測)的軸桿轉(zhuǎn)速感測。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)是用來將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器。通常，風(fēng)力渦輪機(jī)使用推進(jìn)器或渦輪葉片來驅(qū)動變速箱、轉(zhuǎn)子軸桿、以及最終產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)(或其他機(jī)械元件)。在運(yùn)行一段時間以后，可能需要監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)所用機(jī)械元件的不正常狀態(tài)、預(yù)測維修、或者保固檢查?？梢园惭b狀態(tài)監(jiān)測(CM)設(shè)備，其提供關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的反饋。然而，將狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備連接到風(fēng)力渦輪機(jī)會是一項(xiàng)勞動密集的任務(wù)，其包括具有大量部件的設(shè)備。該設(shè)備通常會包括處理器、非易失性存儲器、以及連接到風(fēng)力渦輪機(jī)及其具體部件上的各種傳感器。這些傳感器可以包括用于測量渦輪轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器、用于測量振動的加速度計(jì)、以及用于確定渦輪負(fù)載的電流監(jiān)測器。


下文將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例，其中相同標(biāo)記表示相同元件，并且其中圖I為描述風(fēng)力渦輪機(jī)的各部分的照片并且用虛線概略地描述了內(nèi)部風(fēng)力渦輪機(jī)軸桿；圖2為示出內(nèi)部轉(zhuǎn)速傳感器和用于監(jiān)測轉(zhuǎn)速傳感器的LED指示燈的脈沖的光學(xué)探頭的視圖；以及圖3描述了轉(zhuǎn)速傳感器的示例。
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明可以結(jié)合各種機(jī)器使用來探測軸桿或其他元件的轉(zhuǎn)速，但是下面將要描述一個示例性實(shí)施例，它將用作用于風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(CM)設(shè)備的一部分。在圖I中大體上示出了一個風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)的一部分。風(fēng)力渦輪機(jī)包括攜帶渦輪葉片14的驅(qū)動軸桿12。驅(qū)動軸桿12 —端連接到發(fā)電機(jī)(未示出)。當(dāng)風(fēng)作用于葉片14時，軸桿12旋轉(zhuǎn)，給發(fā)電機(jī)提供動力，并且產(chǎn)生電能?，F(xiàn)在也參照圖2，風(fēng)力渦輪機(jī)包括風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器16，其監(jiān)測作為風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的一部分的驅(qū)動軸桿12的轉(zhuǎn)速。該傳感器16為風(fēng)力渦輪機(jī)上的已有傳感器，并不是CM設(shè)備自身的一部分，這將在下面進(jìn)行描述。轉(zhuǎn)速傳感器16可以是包括發(fā)光二極管(LED) 18的這種類型，該LED以等于或者正比于驅(qū)動軸桿12的轉(zhuǎn)速的頻率輸出光脈沖。CM設(shè)備10可以臨時或者永久性地安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)上，以收集在一段時間上關(guān)于渦輪機(jī)的數(shù)據(jù)。對于臨時安裝來說，設(shè)備安裝一段時間，而后由技術(shù)人員拆除。如圖2所示，CM設(shè)備10包括處理器、數(shù)字存儲器(例如RAM)、多個加速度計(jì)、以及光學(xué)探頭20。也可包括其他部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，處理器、存儲器以及加速度計(jì)均是商業(yè)上可獲得的硬件部件，并且可以通過軟件來相互連接和控制，從而從風(fēng)力渦輪機(jī)上的各個點(diǎn)或部件上獲得振動或其他所述加速度數(shù)據(jù)。當(dāng)安裝CM設(shè)備10時，光學(xué)傳感器20置于LED指示器18附近，以便它能夠探測從LED發(fā)出的光脈沖，并且將此信息傳送給處理器(CPU)。
已知的是，每當(dāng)驅(qū)動軸桿12旋轉(zhuǎn)過預(yù)定的距離時，轉(zhuǎn)速傳感器16就發(fā)出一電子信號。在一個示例中，驅(qū)動軸桿12包括多個環(huán)繞軸桿12的鐵齒(未示出)。鐵齒可以是在驅(qū)動軸桿12上的突塊或者位置，其相對于齒的相鄰區(qū)域具有更大量的材料。每個齒等間距，并且距離最近的齒預(yù)定的距離。當(dāng)驅(qū)動軸桿12圍繞軸22旋轉(zhuǎn)時，齒也會旋轉(zhuǎn)。當(dāng)其中一個齒經(jīng)過轉(zhuǎn)速傳感器16時，其產(chǎn)生可探測的感應(yīng)電流脈沖，該感應(yīng)電流脈沖被風(fēng)力渦輪機(jī)自身所使用，作為其發(fā)電功能的一部分。通過知道齒之間的距離的量以及在感知到齒的存在之間所經(jīng)過的時間的量，風(fēng)力渦輪機(jī)電路系統(tǒng)就能確定軸桿12的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速傳感器16還利用探測到的感應(yīng)脈沖來使LED 18產(chǎn)生脈沖。光學(xué)探頭20被安置來探測LED發(fā)出的光脈沖。每次轉(zhuǎn)速傳感器16激發(fā)LED 18，光學(xué)探頭20都探測到并且產(chǎn)生它自己的信號。從而，基于脈沖速率，CM設(shè)備處理器能夠確定并記錄軸桿12的轉(zhuǎn)速。如圖2所示，探頭安裝在LED 18的鄰近位置，以準(zhǔn)確接收從LED發(fā)出的光。轉(zhuǎn)到圖3，示出了光學(xué)探頭20和轉(zhuǎn)速傳感器16的示例。例如，光學(xué)探頭20可以是玻璃纖維光學(xué)傳感器、聚焦式傳感器、或者本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任意其他合適的傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器16可以提供可探測的光學(xué)輸出，光學(xué)輸出以取決于軸桿12的轉(zhuǎn)速的速率脈動。在一個具體實(shí)施例中，光學(xué)傳感器20包括M12連接器和位于傳感器16外部的多個LED 18。通過結(jié)合能夠檢測到轉(zhuǎn)速傳感器的視覺確定的輸出的光學(xué)探頭，CM設(shè)備能夠監(jiān)測渦輪機(jī)軸桿速度，不需要與軸桿自身有任何的物理互連。這有助于降低CM設(shè)備的成本，并且有助于加快CM設(shè)備的安裝和拆卸。光學(xué)探頭還可以監(jiān)測和診斷風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的問題。可以理解，前面的描述不是對本發(fā)明的限制，而是本發(fā)明的一個或多個優(yōu)選示范性實(shí)施例的描述。本發(fā)明不局限于這里所公開的特定實(shí)施例，而是僅由下面的權(quán)利要求限定。進(jìn)一步地，前面描述中所包含的陳述與特定實(shí)施例相關(guān)，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制或者對在權(quán)利要求中使用術(shù)語的定義的限制，除非其中的術(shù)語或短語在之前有專門的定義。各種其他實(shí)施例和對所公開實(shí)施例的各種變形和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見。例如，可以使用任意合適的軸桿轉(zhuǎn)速傳感器，只要其提供有能夠由光學(xué)探頭探測的對于軸桿轉(zhuǎn)速的光學(xué)指示。所有這些其他實(shí)施例，變形和修改旨在落入附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當(dāng)在說明書和權(quán)利要求書中使用時，術(shù)語“舉例”；、“例如”和“比如”以及動詞“包含”、“具有”、“包括”和它們的其他動詞形式，當(dāng)與一個系列的一個或多個部件或其他物件結(jié)合使用時，每個都被解釋為開放型的，意思是該系列不被認(rèn)為是排除其他的、附加部件或物件。其他術(shù)語使用它們最廣義的恰當(dāng)意思來解釋，除非它們使用在需要不同的解釋的上下文中。
權(quán)利要求
1.一種測量軸桿的轉(zhuǎn)速的方法，包括以下步驟 將光學(xué)探頭連接到軸桿轉(zhuǎn)速傳感器上，軸桿轉(zhuǎn)速傳感器具有指示燈，該指示燈與正由轉(zhuǎn)速傳感器測量的軸桿的轉(zhuǎn)速成比例地脈沖發(fā)光； 接收來自轉(zhuǎn)速傳感器的指示燈的光脈沖；以及 基于接收的光脈沖的速率，確定所述轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述連接步驟進(jìn)一步包括將所述光學(xué)探頭連接到在風(fēng)力渦輪機(jī)的軸桿處的已有的轉(zhuǎn)速傳感器。
3.一種風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括 處理器； 數(shù)字存儲器，其上存儲有程序并且能被所述處理器所存取； 多個傳感器，提供數(shù)據(jù)給所述處理器，所述傳感器包括加速度計(jì)和光學(xué)探頭，其中所述處理器能夠在程序的控制下運(yùn)行，從而基于由所述光學(xué)探頭接收的光脈沖來確定風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量軸桿的轉(zhuǎn)速的方法，包括以下步驟將光學(xué)探頭連接到軸桿轉(zhuǎn)速傳感器上，軸桿轉(zhuǎn)速傳感器具有指示燈，其與轉(zhuǎn)速傳感器所測出的軸桿轉(zhuǎn)速成正比地脈沖發(fā)光；接收來自轉(zhuǎn)速傳感器的指示燈的光脈沖；以及基于已接收光脈沖的速率確定所述轉(zhuǎn)速。此外，本發(fā)明公開了一種使用上述測量方法的用于風(fēng)力渦輪的狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備。
文檔編號G01P3/00GK102648417SQ201080051467
公開日2012年8月22日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者托馬斯·舒伯特 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司