[发明专利]风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统和方法

说明书

本发明提供一种风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统和方法，所述裂纹监测系统包括：多个声发射传感器，被配置为采集对应的变桨轴承的声发射信号；控制器，安装在所述轮毂内，被配置为控制各个声发射传感器采集对应的变桨轴承的声发射信号，从各个声发射传感器获取对应的变桨轴承的声发射信号，并根据所有变桨轴承的声发射信号确定各个变桨轴承是否出现裂纹。根据风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统通过声发射技术可实现变桨轴承的裂纹在线监测，不受遮挡物的影响，可靠性高，并且可在裂纹萌生阶段发现裂纹故障，比人工排查及视频排查等监测技术，更早发现裂纹，可实现计划性维修。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，更具体地讲，涉及一种风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统和方法。

背景技术

风电机组的变桨轴承的工作环境多为风沙、雨露、潮湿和低温等恶劣的环境，容易发生各种故障，例如发生断裂等。而由于变桨轴承的更换非常的不方便，因此，对变桨轴承的裂纹监测就显得非常重要。现有的监测变桨轴承的裂纹的方法具有各种不足。例如，图1示出了现有的视频监测系统的结构示意图，通过视频监测裂纹的方法需要设置两个成像系统101对变桨轴承容易发生裂纹的高风险区域进行扫描式拍摄，成像系统101固定在轮毂上，借助风电机组的收桨动作，成像系统101完成变桨轴承容易发生裂纹的高风险区域的监测。图2示出了现有的视频监测系统的框图。如图2所示，三个变桨轴承的成像系统101将拍摄的图像发送至轮毂测控柜201中的处理器202中，处理器202根据拍摄的图像分析各个变桨轴承的裂纹故障，并将分析结果发送至风机PLC 203。然而，视频监测区域经常会有油污遮挡，并且在有加强环的风电机组上，变桨轴承不能被直接监测，因此监测结果的可靠性不高。此外，现有的视频、锡纸、导电漆等监测技术均是在裂纹扩展至变桨轴承的表面后才能发现，不能实现计划性维修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组及其变桨轴承的裂纹监测系统和方法，以解决现有的裂纹监测方式的可靠性不高以及不能实现计划性维修的问题。

本发明的一方面提供一种风电机组的变桨轴承的裂纹监测系统，裂纹监测系统包括：多个声发射传感器，其中，对应于每个变桨轴承设置至少一个声发射传感器，所述至少一个声发射传感器安装在轮毂上接近于对应的变桨轴承的位置，并且被配置为采集对应的变桨轴承的声发射信号；控制器，安装在所述轮毂内，被配置为控制各个声发射传感器采集对应的变桨轴承的声发射信号，从各个声发射传感器获取对应的变桨轴承的声发射信号，并根据所有变桨轴承的声发射信号确定各个变桨轴承是否出现裂纹。

可选地，对应于每个变桨轴承设置一个声发射传感器，所述一个声发射传感器安装在所述轮毂上接近于叶片处于收桨状态时变桨轴承0刻度的位置。

可选地，所述控制器还被配置为：针对出现裂纹的故障变桨轴承，将在采集声发射信号的过程中，出现能量最强的声发射信号的第一时刻时，声发射传感器正对的所述故障变桨轴承上的位置，确定为裂纹萌生的位置。

可选地，所述控制器还被配置为：针对出现裂纹的故障变桨轴承，根据所述故障变桨轴承在收桨前的初始位置、转动速度和所述第一时刻，确定在所述第一时刻时，声发射传感器正对的所述故障变桨轴承上的位置。

可选地，所述控制器被配置为：对各个变桨轴承的声发射信号进行傅里叶变换，将傅里叶变换后的声发射信号进行滤波以得到预定频率范围内的声发射信号，分别计算各个变桨轴承的比较数据，将每个变桨轴承的比较数据与其他两个变桨轴承的比较数据中的较大值的预定倍数进行比较，将比较数据大于所述较大值的预定倍数的变桨轴承确定为出现裂纹的故障变桨轴承，其中，各个变桨轴承的比较数据为各个变桨轴承的所述预定频率范围内的声发射信号的幅度的平方和。

可选地，所述控制器还被配置为：针对故障变桨轴承，将该故障变桨轴承的比较数据除以其他两个变桨轴承的比较数据中的较大值以得到商值，并根据所述商值来确定裂纹的扩展区域的大小。