[发明专利]基于光信号的风机轴系故障诊断和状态监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及风机传动系统主要部件的故障诊断和状态监测，特别是涉及一种基于光信号的风机轴系状态监测系统。

背景技术

现有技术主要针对风电机组齿轮箱、风机风轮(叶片)以及发电机的故障诊断与状态监测。近年来，国内外对于偏航系统、变桨系统、电气系统、液压系统以及控制系统的故障诊断与状态监测也有不少研究。在风电机组传动系统的故障诊断和状态监测中，现有技术大多针对齿轮箱，而对轴系(主轴或联轴)方面研究成果较少。轴系是风电机组中至关重要的部件，于整个风机具有牵一发而动全身的影响。如果主轴发生磨损或故障，不仅会影响到与之相连的齿轮箱、风轮以及发电机的正常运行，而且会使整个风电机组处于十分危险的状态。

风机主传动轴和联轴即低速轴和高速轴，低速轴把轮毂的机械能传递给齿轮箱，齿轮箱带动高速轴转动，拖动发电机转子运动，发出电能。在风电机组传动系统的故障诊断和状态监测中，现有技术大多针对齿轮箱，而少有涉及到风电机组轴系的故障诊断与状态监测，而主轴和联轴作为风电机中极其关键的一部分缺少与之对应的监控设施与诊断方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光信号的风机轴系故障诊断和状态监测系统，能够使风电机组避免受到轴系故障的影响。

为解决上述问题，本发明提供一种基于光信号的风机轴系故障诊断和状态监测系统，包括：

分别安装在风机的主传动轴和联轴上的光信号发射器；

安装在风机的主传动轴和联轴上的机舱侧翼的信号采集板，所述信号采集板与所在的主传动轴或联轴的平行，用于当风电机运行时信号发射器随主传动轴或联轴一同转动并转动至信号采集板一侧的投影面时信号采集板采集信号发射器发射的信号，并将采集的信号传输至控制系统；

控制系统，用于将采集的信号清晰的显示在控制屏上。

进一步的，在上述系统中，每个主传动轴或联轴上沿径向截面按相同间隔分别安装有3个光信号发射器。

进一步的，在上述系统中，所述控制系统还用于根据采集的信号分析主传动轴和联轴是否故障，若判断为故障则发出风机故障或停机信号。

进一步的，在上述系统中，所述控制系统，用于当光信号发射器发射的信号在信号采集板上留下的痕迹不是一条铅垂线，则判断为该光信号发射器所在的主传动轴或联轴发生不规则晃动或向任意方向倾斜。

进一步的，在上述系统中，所述控制系统，用于当光信号发射器发射的信号在信号采集板上留下的痕迹是一条铅垂线，但该铅垂线与风机组正常运行时标准铅垂线的位置有位移，则判断为该光信号发射器所在的主传动轴或联轴在沿其延长线方向发生偏移。

进一步的，在上述系统中，所述控制系统，用于当光信号发射器发射的信号在信号采集板上留下的痕迹是一条铅垂线，但该铅垂线的信号最强点与风机组正常运行时标准铅垂线的信号最强点的位置有上下位移，则判断为该光信号发射器所在的主传动轴或联轴在与其垂直的第一垂直方向上发生偏移。

进一步的，在上述方法中，所述控制系统，用于当光信号发射器发射的信号在信号采集板上留下的痕迹是一条铅垂线，但该铅垂线的每个点信号的强度与风机组正常运行时标准铅垂线的对应点信号的强度不同，则判断为该光信号发射器所在的主传动轴或联轴在与其垂直的第二垂直方向上发生偏移，所述第二垂直与所述第一垂直方向垂直。

与现有技术相比，本发明重点考虑轴系的安全稳定运行，使用基于光信号的传感器采集风机轴系的位置信息，选择合理的光信号发射器与光信号采集板对风电机组轴系运行状态进行检测，将信号第一时间传递到控制系统，使风电机组避免受到轴系故障的影响。本发明使用基于光信号的传感器采集风机轴系的位置信息，通过具体位置信息的显示准确分析其故障原因、故障程度以及故障点，准确把握风机轴系的运行状态，确保与轴系相连的风电机组其他重要部件的安全稳定运行。本发明的所需器件较少，方法简便，易于操作，使用较低的成本即可完成轴系运行状态的监测；且能够快速且有效的监测风电机组轴系的运行状态，避免轴系故障对整个风电机组造成的影响。控制系统第一时间得到状态信号，便可使快速发出动作信号，使风机能够安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于光信号的风机轴系故障诊断和状态监测系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种基于光信号的风机轴系故障诊断和状态监测系统，包括：