一種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)和含該系統(tǒng)的風電機變槳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括皮帶張力檢測器、控制皮帶張力檢測器啟停的控制器、對皮帶張力檢測器采集的數據處理的數據處理器以及狀態(tài)報警器，所述皮帶張力檢測器包括傳感器、數據采集設備和自動敲擊機構。本實用新型還公開了包含上述皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)的風電機變槳系統(tǒng)。本實用新型可以在線自動監(jiān)測皮帶的張力，極大地方便了需要遠程監(jiān)測皮帶運行狀態(tài)的情況。本實用新型利用電磁鐵原理和凸輪結構特點，實現(xiàn)了自動敲擊皮帶的動作，避免了人工敲擊，節(jié)省了人力物力，經濟實用。本實用新型變槳系統(tǒng)中通過定期自動測量同步帶的工作狀態(tài)，極大降低了風電機組存在的安全隱患。
【專利說明】—種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)和含該系統(tǒng)的風電機變槳系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及皮帶張力監(jiān)測【技術領域】，特別是涉及一種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)和含該系統(tǒng)的風電機變槳系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著風力發(fā)電機技術的日益成熟，各種成熟技術和新技術也不斷應用在風力發(fā)電機上。比如風力發(fā)電機的葉輪部分，傳統(tǒng)的控制葉片變槳角度的動力系統(tǒng)是液壓傳動，隨著同步帶技術的發(fā)展，其也應用到風機的變槳驅動系統(tǒng)中。同步帶傳動兼有齒輪(同步帶輪)傳動，鏈傳動和帶傳動的各自優(yōu)點，不需要潤滑，滑差小，無污染，噪音小，結構緊湊，運轉平穩(wěn)的特點。
[0003]但同步帶傳動也存在很多缺陷，如果調整不當，容易出現(xiàn)斷齒、跳齒現(xiàn)象，甚至發(fā)生斷裂現(xiàn)象。由于風載荷不穩(wěn)定，且風力發(fā)電機組容易發(fā)生振動，如果同步帶安裝使用不當，很容易發(fā)生斷裂、跑偏和爬齒現(xiàn)象。并且，隨著機組的運行，由于同步帶變形及機組振動等原因引起的同步帶張力改變，都會造成嚴重后果。在大型風力發(fā)電機機組上，目前尚沒有針對同步帶驅動的變槳系統(tǒng)的狀態(tài)檢測系統(tǒng)。對于直驅機組來說，葉片氣動剎車是關鍵的控制系統(tǒng)，如果三支葉片的變槳驅動都失效的話，將帶來災難性后果。即使一只葉片的同步帶損壞從而導致變槳驅動失效，也將給機組設備帶來嚴重損壞，造成較大經濟損失。
[0004]目前同步帶張緊力的測試都是使用便攜式皮帶張力儀(Tens1nMeter)獲得，如附圖1可見，通過敲擊張緊的同步帶2以便使它以固有頻率震蕩，該靜態(tài)的固有頻率在脈沖光波的輔助下被傳感器I測量出來。同步帶的張緊力通過下面公式計算得到:T =4XmXL2Xf2
[0005]T=皮帶張力，單位:N
[0006]m =皮帶線重量,單位:kg/m
[0007]L =未固定段的皮帶長度，單位:m
[0008]f =未固定段的皮帶固有頻率,單位:Hz
[0009]現(xiàn)階段應用于風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)的同步帶張力測試是工程師抵達風機內手工直接測試，此方法首先需要將風機停止運行，并鎖定葉輪，測試人員進入葉輪內部才可以進行操作。另外，此方法不能做到長期實時測量，而且受到測試條件的影響，例如在惡劣天氣下有可能無法抵達風機，尤其是海上風電場，抵達風機的時間窗口更是受到限制，不能按計劃完成測試。
[0010]由此可見，上述現(xiàn)有的皮帶張力儀在結構、方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何創(chuàng)設一種能實現(xiàn)在線監(jiān)測且方便可行的一種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，成為當前業(yè)界極需改進的目標。
實用新型內容
[0011]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能實現(xiàn)在線監(jiān)測且方便可行的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，使其可實時監(jiān)測皮帶的運行狀態(tài)，從而克服現(xiàn)有的皮帶張力儀的不足。
[0012]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括皮帶張力檢測器，所述皮帶張力檢測器包括用于檢測皮帶振動的傳感器和與傳感器連接的數據采集設備，所述皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)還包括控制所述皮帶張力檢測器啟停的控制器、對所述皮帶張力檢測器采集的數據進行處理的數據處理器以及與數據處理器連接的狀態(tài)報警器，所述皮帶張力檢測器還包括自動敲擊皮帶的自動敲擊機構，所述自動敲擊機構固定于所述皮帶周圍，所述傳感器固定于所述皮帶的上方或下方。
[0013]作為進一步的改進，所述自動敲擊機構包括敲擊部件和敲擊部件驅動機構，所述敲擊部件為敲擊錘，所述敲擊錘位于所述皮帶的上方或下方，所述敲擊部件驅動機構為電磁鐵和與電磁鐵通電時相吸的鐵塊,所述敲擊錘通過電磁鐵通電時與鐵塊相吸實現(xiàn)敲擊皮帶。
[0014]或者，所述敲擊部件為敲擊錘,所述敲擊錘位于所述皮帶的上方或下方,所述敲擊部件驅動機構為凸輪和驅動凸輪轉動的馬達，所述凸輪在轉動時帶動敲擊錘發(fā)生偏移和復位，所述敲擊錘偏移時實現(xiàn)敲擊皮帶。
[0015]進一步的改進，所述數據處理器還直接與所述控制器連接。
[0016]進一步的改進，所述狀態(tài)報警器包括三個級別的報警指示，一級報警指示為報警器，二級、三級報警指示為顏色不同的指示燈。
[0017]進一步的改進,所述皮帶為同步帶。
[0018]本實用新型還解決的技術問題是提供一種能實現(xiàn)在線監(jiān)測同步帶運行狀態(tài)的風電機變槳系統(tǒng)，使其可實時監(jiān)測同步帶的工作狀態(tài)，從而克服現(xiàn)有風電機變槳系統(tǒng)的不足。
[0019]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種風電機變槳系統(tǒng)，所述變槳系統(tǒng)的驅動裝置通過同步帶傳動，所述變槳系統(tǒng)包含上述的對同步帶實時監(jiān)測的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，所述控制器與所述風電機的主控系統(tǒng)連接，所述皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)包含三個并列的與三條同步帶分別對應的皮帶張力檢測器，所述狀態(tài)報警器包括三個與三條同步帶相對應的報警機構。
[0020]進一步改進，所述三個皮帶張力檢測器的數據采集設備合并為一個。
[0021]采用上述的技術方案，本實用新型至少具有以下優(yōu)點:
[0022](1)本實用新型皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)可以在線自動監(jiān)測皮帶的張力，極大地方便了需要遠程監(jiān)測皮帶運行狀態(tài)的情況。
[0023](2)本實用新型中皮帶張力檢測器通過利用電磁鐵原理和凸輪結構特點，實現(xiàn)了自動敲擊皮帶的動作，避免了人工敲擊，節(jié)省了人力物力，經濟實用。
[0024](3)本實用新型風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中同步帶張力監(jiān)測系統(tǒng)通過定期自動測量同步帶的工作狀態(tài)，及時調整同步帶的張力，極大的降低了采用此類變槳系統(tǒng)的風力發(fā)電機組存在的安全隱患，提高了風力發(fā)電機機組的可靠性和可利用率，從而提高了風電場的發(fā)電量，降低了運維成本，增加了經濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0026]圖1現(xiàn)有的皮帶張力儀工作原理示意圖；
[0027]圖2本實用新型實施例風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中同步帶張力監(jiān)測系統(tǒng)工作原理示意圖；
[0028]圖3本實用新型實施例風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中皮帶張力檢測器在輪轂中的結構示意圖；
[0029]圖4為圖3的反面示意圖；
[0030]圖5為圖3中皮帶張力檢測器的局部放大圖；
[0031]圖6為圖4中皮帶張力檢測器的局部放大圖。

【具體實施方式】
[0032]參照附圖2至4可見，本實用新型一種風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)，風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中通過同步帶2傳動控制葉片變槳角度。為能夠實時監(jiān)測同步帶2的工作狀態(tài)，本風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)包括同步帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)。同步帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)包括同步帶張力檢測器4、控制同步帶張力檢測器4啟停的控制器、對同步帶張力檢測器4采集的數據進行處理的數據處理器以及與數據處理器連接的狀態(tài)報警器。同步帶張力檢測器4用于檢測輪轂6外側與變槳軸承7配合的同步帶2的張力。參照附圖5和6可見，同步帶張力檢測器4包括位于同步帶2上方感應同步帶振動頻率的傳感器1、與傳感器1連接的數據采集設備和自動敲擊冋步帶2的自動敲擊機構。自動敲擊機構包括敲擊部件3和敲擊部件驅動機構5，尚支擊部件3為敲擊錘,敲擊部件驅動機構5為電磁鐵和位于電磁鐵下方的固定鐵塊,敲擊錘與電磁鐵連接位于同步帶2的上方，當電磁鐵通電時電磁鐵與其下方的鐵塊相吸從而實現(xiàn)敲擊錘敲擊同步帶2。自動敲擊機構的敲擊部件驅動機構5也可以為凸輪和驅動凸輪轉動的馬達，當開啟馬達帶動凸輪轉動時，凸輪帶動敲擊錘發(fā)生偏移和復位，敲擊錘發(fā)生偏移時敲擊同步帶2,從而完成敲擊同步帶2的動作。當然,傳感器1的傳感探頭和敲擊部件3可根據同步帶2的現(xiàn)場安裝情況位于同步帶2的下方。傳感器1和自動敲擊機構均被固定在同步帶2旁邊的固定支架上。風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中針對三個葉片相對應的三條同步帶2具有三個并列的同步帶張力檢測器4。當然，三個同步帶張力檢測器4中數據采集設備可以合并為一個，傳感器1和自動敲擊機構仍為三個，數據采集設備輪流讀取三個傳感器探頭的數據，即形成三通道的同步帶張力檢測器。
[0033]上述控制同步帶張力檢測器4的控制器與風力發(fā)電機的主控系統(tǒng)通訊連接。在合適的測試工況下，控制器向主控系統(tǒng)發(fā)出監(jiān)測同步帶2工作狀態(tài)的申請，當主控系統(tǒng)通過此申請時，風力發(fā)電機組停止運行，控制器發(fā)出指令，同步帶張力檢測器4開始對同步帶2的張力進行測定，即同步帶張力檢測器4的自動敲擊機構自動敲擊同步帶2，傳感器1探測同步帶2的固有頻率，數據采集設備進行采集數據。數據采集設備完成數據采集后將檢測數據傳輸給數據處理器，控制器撤銷向主控系統(tǒng)發(fā)出監(jiān)測同步帶2工作狀態(tài)的申請并控制同步帶張力檢測器4停止工作。
[0034]數據處理器對數據采集設備傳輸的數據分類處理，對正常范圍的數據存儲一段時間內的三支同步帶張力的數據，并進行數據統(tǒng)計后輸出，超出數據自動溢出；根據長期實驗的數據，可以設定不同的預警值，產生不同的報警級別。同時，依據定期存儲數據采集設備采集的均值，建立趨勢數據庫。對于異常數據，可以分一級立即更換信號、二級準備備件信號、三級持續(xù)觀察信號處理，對一級立即更換信號通過狀態(tài)報警器的報警器報警，對二級準備備件信號、三級持續(xù)觀察信號通過狀態(tài)報警器的相應指示燈指示。
[0035]為了清楚準確的了解三條同步帶各自的工作狀態(tài)，狀態(tài)報警器包括三個與三條同步帶相對應的報警機構。報警機構根據不同的報警級別分為報警器和不同顏色的指示燈。
[0036]為了確保監(jiān)測結果的準確性，在數據處理器和控制器之間還設有一反饋線連接，對第一次測定結果為一級信號或可能數據錯誤的結果，數據處理器通過反饋線傳輸指令給控制器，控制器再次發(fā)出指令同步帶張力檢測器4對同步帶2的張力進行數據采集，采集數據傳輸給數據處理器，對結果仍為一級立即更換信號的異常數據通過報警機構的報警器報警，對二級準備備件信號、三級持續(xù)觀察信號通過報警機構的相應指示燈指示。
[0037]基于上述硬件架構，本領域技術人員能夠以常規(guī)手段設計出該實用新型的軟件部分,此軟件部分并非對現(xiàn)有技術的改進。
[0038]本實用新型風力發(fā)電機變槳系統(tǒng)中同步帶張力監(jiān)測系統(tǒng)的作用相當于給機組的變槳系統(tǒng)增加了一個反饋裝置，解決了變槳系統(tǒng)電機旋編無反饋的問題，并且本實用新型不影響機組的正常運行，且可以接入機組的安全鏈以及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，起到保護和預警作用。
[0039]本實用新型中同步帶張力監(jiān)測系統(tǒng)通過定期自動測量同步帶的工作狀態(tài)，及時調整同步帶的張力，極大的降低了采用此類變槳系統(tǒng)的風力發(fā)電機組存在的安全隱患，提高了風力發(fā)電機機組的可靠性和可利用率，從而提高了風電場的發(fā)電量，降低了運維成本，增加了經濟效益。
[0040]本實用新型同步帶張力監(jiān)測系統(tǒng)也可以應用到其它同步帶、平皮帶或三角帶等皮帶傳動作業(yè)的行業(yè)，如礦山傳輸、碼頭傳輸等。
[0041]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，包括皮帶張力檢測器，所述皮帶張力檢測器包括用于檢測皮帶振動的傳感器和與傳感器連接的數據采集設備，其特征在于，所述皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)還包括控制所述皮帶張力檢測器啟停的控制器、對所述皮帶張力檢測器采集的數據進行處理的數據處理器以及與數據處理器連接的狀態(tài)報警器，所述皮帶張力檢測器還包括自動敲擊皮帶的自動敲擊機構，所述自動敲擊機構固定于所述皮帶周圍，所述傳感器固定于所述皮帶的上方或下方。
2.根據權利要求1所述的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述自動敲擊機構包括敲擊部件和敲擊部件驅動機構，所述敲擊部件為敲擊錘，所述敲擊錘位于所述皮帶的上方或下方，所述敲擊部件驅動機構為電磁鐵和與電磁鐵通電時相吸的鐵塊，所述敲擊錘通過電磁鐵通電時與鐵塊相吸實現(xiàn)敲擊皮帶。
3.根據權利要求1所述的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述自動敲擊機構包括敲擊部件和敲擊部件驅動機構，所述敲擊部件為敲擊錘，所述敲擊錘位于所述皮帶的上方或下方，所述敲擊部件驅動機構為凸輪和驅動凸輪轉動的馬達，所述凸輪在轉動時帶動尚支擊錘發(fā)生偏移和復位，所述敲擊錘偏移時實現(xiàn)敲擊皮帶。
4.根據權利要求1所述的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數據處理器還直接與所述控制器連接。
5.根據權利要求1所述的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)報警器包括三個級別的報警指示，一級報警指示為報警器，二級、三級報警指示為顏色不同的指示燈。
6.根據權利要求1至5任一項所述的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述皮帶為同步帶。
7.一種風電機變槳系統(tǒng)，所述變槳系統(tǒng)的驅動裝置通過同步帶傳動，其特征在于，所述變槳系統(tǒng)包含如權利要求6所述的皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)，所述控制器與所述風電機的主控系統(tǒng)連接，所述皮帶張力自動監(jiān)測系統(tǒng)包含三個并列的與三條同步帶分別對應的皮帶張力檢測器，所述狀態(tài)報警器包括三個與三條同步帶相對應的報警機構。
8.根據權利要求7所述的風電機變槳系統(tǒng)，其特征在于，所述三個皮帶張力檢測器的數據采集設備合并為一個。
【文檔編號】G01L5/10GK204061047SQ201420357455
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】武飛, 顧富斌 申請人:北京天源科創(chuàng)風電技術有限責任公司