用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法与流程

1.本发明属于定位系统技术领域，具体涉及一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法。


背景技术：

2.目前，风力发电机组叶片与轮毂连接处的螺栓定期排查，通常是人为定期半年巡检一次，并用肉眼观察螺栓是否出现断裂或毁坏的情况。假如机组正常运行过程中出现叶片螺栓断裂情况时，会伴随着机组异响或者断裂螺栓砸毁变桨控制柜或变桨通讯线，导致变桨系统出现相关通讯故障，机组才能报变桨通讯故障停机。如果不及时对毁坏螺栓进行维护和更换，会出现机组叶片毁坏或断裂的情况。
3.现有的风电机组的叶片螺栓断裂测量方法，基于国外可编程控制器品牌如倍福、巴赫曼、abb、西门子等plc，由于国外plc品牌价格昂贵，并且供货周期长，芯片采用欧美品牌，容易出现设备不可控因素。国内睿沃plc采用纯国产芯片，软件平台基于国产软件prosys，因此，使用国产睿沃plc实现风电机组的螺栓断裂情况的通讯和交互，有利于实时保障风电机组的安全。。
4.针对上述问题，有必要提出一种设计合理且可以有效改善上述问题的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法。
6.本发明的一方面提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，所述叶片装配在所述风电机组的轮毂上，所述叶片通过螺栓与所述轮毂固定连接，所述监测系统包括数据获取单元、数据处理单元以及控制单元，所述数据获取单元与所述控制单元均与所述数据处理单元电连接，其中，
7.所述数据获取单元，用于获取所述螺栓的当前状态信号，并将所述当前状态信号传输至所述数据处理单元；
8.所述数据处理单元，用于将接收到的所述当前状态信号进行处理，得到所述螺栓的通断状态信号，并将所述通断状态信号传输至所述控制单元；
9.所述控制单元，用于根据所述螺栓的所述通断状态信号生成相应的处置方案。
10.可选的，所述数据处理单元，还用于将所述通断状态信号与预设通断状态信号进行比较，若所述通断状态信号与所述预设通断状态信号中的断裂信号一致，则输出断裂信号，并将所述断裂信号传输至所述控制单元。
11.可选的，所述控制单元，还用于根据接收到的所述断裂信号，生成所述螺栓断裂的报警信号，并控制所述风电机组停机。
12.可选的，所述数据获取单元包括电信号传感器和电源，所述电信号传感器和所述
电源均与所述螺栓电连接，所述电源为所述电信号传感器供电；
13.所述电信号传感器，用于获取所述螺栓的当前状态的电信号。
14.可选的，所述电信号传感器设置在每只所述叶片的每个所述螺栓上。
15.本发明的另一方面提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法，所述方法包括：
16.获取所述螺栓的当前状态信号；
17.将所述螺栓的所述当前状态信号进行处理，得到所述螺栓的通断状态信号；
18.根据所述螺栓的通断状态信号，生成相应的处置方案。
19.可选的，根据所述螺栓的所述当前状态信号，得到所述螺栓的通断状态信号，包括：
20.将所述通断状态信号与预设通断状态信号进行比较，若所述通断状态信号与所述预设通断状态信号中的断裂信号一致，则输出断裂信号。
21.可选的，所述根据所述螺栓的通断状态信号，生成相应的处置方案，包括：
22.根据接收到的所述断裂信号，生成所述螺栓断裂的报警信号，并控制所述风电机组停机。
23.本发明实施例的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统及监测方法，该监测系统包括数据获取单元、数据处理单元以及控制单元，数据获取单元用于获取螺栓的当前状态信号，并将当前状态信号传输至数据处理单元，数据处理单元用于将接收到的螺栓当前状态信号进行处理，得到螺栓的通断状态信号，并将通断状态信号传输至控制单元，控制单元用于根据螺栓的通断状态信号生成相应的处置方案。通过此监测系统，能够实时监测叶片螺栓断裂情况，保障机组安全，实现精准定位螺栓断裂的叶片，便于及时精准化维护。
附图说明
24.图1为本发明一实施例的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统的结构示意图；
25.图2为本发明另一实施例的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法的流程示意图；
26.图3为本发明另一实施例的数据获取单元的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
28.如图1所示，本发明的一方面提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统100，叶片装配在风电机组的轮毂上，叶片通过螺栓与轮毂固定连接，其中，监测系统100包括数据获取单元110、数据处理单元120以及控制单元130，数据获取单元110与数据控制单元130均与数据处理单元120电连接，其中，
29.数据获取单元110，用于获取螺栓的当前状态信号，并将当前状态信号传输至数据处理单元120。数据处理单元120，用于将接收到的当前状态信号进行处理，得到螺栓的通断状态信号，并将通断状态信号传输至控制单元130。控制单元130，用于根据螺栓的所述通断
状态信号生成相应的处置方案。
30.本实施例的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测系统，能够实时监测叶片螺栓断裂情况，保障机组安全，实现精准定位螺栓断裂的叶片，便于及时精准化维护。
31.示例性的，如图所示，在本实施例中，数据获取单元110包括电信号传感器111和电源模块112，其中，电信号传感器111和电源模块112均与螺栓140电连接，电源模块112为电信号传感器111供电，电信号传感器111用于获取螺栓140的当前状态的电信号。本实施例中，电源模块112为电池，也可以是其他可以供电的模块，本实施例不做具体限定
32.需要说明的是，如图所示，在本实施例中，电源模块112与电信号传感器111通过金属导线相连接，其中，螺栓140的外围卡设有螺母150，通过卡簧装置160将金属导线包围卡设于螺母3外围，电源模块112与电信号传感器111以及金属导线形成一电回路，电信号传感器111用于监测该电回路的电信号，并将检测到的电信号通过无线或者有线传输至数据处理单元120。本实施例中，数据处理单元120为信号处理器，也可以是其他的处理器，本实施例不做具体限定。
33.进一步优选地，卡簧装置160采用易断的塑料材料，其中，卡簧装置160上铺设有铜膜。如图所示，当螺栓140上的螺母150出现裂纹或者爆裂的情况时，将卡簧装置中的铜膜撑破而断裂，导致电回路中断形成相应的电信号，这时，数据获取单元110，也就是电信号传感器111将上述电回路通断情况，用无线或有线传输方式，上传给数据处理单元120，也就是将螺栓140的当前状态信号传输给信号处理器。
34.示例性的，数据处理单元120，还用于将通断状态信号与预设通断状态信号进行比较，若通断状态信号与预设通断状态信号中的断裂信号一致，则输出断裂信号，并将断裂信号传输至控制单元。
35.具体地，在本实施例中，数据处理单元120也就是本实施例中的信号处理器，将接收到的数据获取单元110获得的电信号进行处理，并且根据预设的螺栓通断状态的信号，将获得的电信号与预设的螺栓通断状态的信号进行对比，判断接收的电信号是否产生电信的通断标志。如果接收的电信号与预设通断状态信号中的断裂信号一致，则该电信号产生了电信的通断标志，也就是断裂信号，然后将该断裂信号通过网络传输方式传输给控制单元130。在本实施例中，控制单元130为风电机组主控系统plc，主控系统plc使用国产睿沃plc。也就是说，在本实施例中，信号处理器实时计算和判断每个螺栓的卡簧装置通断情况，并将每个卡簧装置的通断情况，由网线传输方式告知风电机组的主控系统plc。
36.示例性的，控制单元130还用于根据接收到的断裂信号，生成螺栓断裂的报警信号，并控制风电机组停机。
37.具体地，控制单元130，也就是本实施例中的风电机组的主控系统plc接收到断裂信号，生成螺栓断裂的报警信号，进行风电机组故障提醒，这时风电机组的主控系统plc控制风电机组停机。
38.需要说明的是，在本实施例中，每只叶片与轮毂连接处的螺栓140通常有几十个或者上百个，给叶片上的螺栓进行编号1、2、3...n，并在每个螺栓加装传感器装置，也就是电信号传感器。这样，风电机组主控系统plc在接收到断裂信号时，将所述的每个对应编号下的螺栓断裂信号，并联在一起，当一个或者若干个螺栓，出现对应编号下的卡簧装置毁坏时的情况，风电机组主控系统plc报出螺栓断裂相关故障，并具体给出是哪只螺栓出现断裂的
情况。通过每个叶片螺栓上加装传感器装置，并将螺栓状态实时反馈给风电机组主控系统plc系统中，参与机组安全防护和实现实时提醒功能。这样可以精准定位螺栓断裂的叶片，便于及时降准化维护。
39.如图2所示，本发明的另一方面提供一种用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法s100，所述方法s100包括：
40.s110、获取所述螺栓的当前状态信号。
41.具体地，如图1所示，通过数据获取单元110获取螺栓的当前状态信号。在本实施例中，数据获取单元110包括电信号传感器111和电源模块112，其中，电信号传感器111和电源模块112均与螺栓140电连接，电源模块112为电信号传感器111供电，电信号传感器111用于获取螺栓140的当前状态的电信号。本实施例中，电源模块112为电池，也可以是其他可以供电的模块，本实施例不做具体限定
42.需要说明的是，如图所示，在本实施例中，电源模块112与电信号传感器111通过金属导线相连接，其中，螺栓140的外围卡设有螺母150，通过卡簧装置160将金属导线包围卡设于螺母3外围，电源模块112与电信号传感器111以及金属导线形成一电回路，电信号传感器111用于监测该电回路的电信号。进一步优选地，卡簧装置160采用易断的塑料材料，其中，卡簧装置160上铺设有铜膜。如图所示，当螺栓140上的螺母150出现裂纹或者爆裂的情况时，将卡簧装置中的铜膜撑破而断裂，导致电回路中断形成相应的电信号，这时，数据获取单元110，也就是电信号传感器111将上述电回路通断情况，用无线或有线传输方式，上传给数据处理单元120，也就是将螺栓140的当前状态信号传输给信号处理器。
43.s120、将所述螺栓的所述当前状态信号进行处理，得到所述螺栓的通断状态信号。进一步优选的，将所述通断状态信号与预设通断状态信号进行比较，若所述通断状态信号与所述预设通断状态信号中的断裂信号一致，则输出断裂信号。
44.具体地，如图1所示，数据获取单元110将获取的螺栓当前状态信号通过无线或者有线传输至数据处理单元120。本实施例中，数据处理单元120为信号处理器，也可以是其他的处理器，本实施例不做具体限定。
45.具体地，如图1所示，在本实施例中，数据处理单元120也就是本实施例中的信号处理器，将接收到的数据获取单元110获得的电信号进行处理，并且根据预设的螺栓通断状态的信号，将获得的电信号与预设的螺栓通断状态的信号进行对比，判断接收的电信号是否产生电信的通断标志。如果接收的电信号与预设通断状态信号中的断裂信号一致，则该电信号产生了电信的通断标志，也就是断裂信号，然后将该断裂信号通过网络传输方式传输给控制单元130。在本实施例中，控制单元130为风电机组主控系统plc。也就是说，在本实施例中，信号处理器实时计算和判断每个螺栓的卡簧装置通断情况，并将每个卡簧装置的通断情况，由网线传输方式告知风电机组的主控系统plc。
46.s130、根据所述螺栓的通断状态信号，生成相应的处置方案。进一步优选的，根据接收到的所述断裂信号，生成所述螺栓断裂的报警信号，并控制所述风电机组停机。
47.具体地，在本实施例中，控制单元130根据螺栓的通断状态信号，生成相应的处置方案。具体地，控制单元130，也就是本实施例中的风电机组的主控系统plc接收到断裂信号，生成螺栓断裂的报警信号，进行风电机组故障提醒，这时风电机组的主控系统plc控制风电机组停机。
48.需要说明的是，在本实施例中，每只叶片与轮毂连接处的螺栓140通常有几十个或者上百个，给叶片上的螺栓进行编号1、2、3...n，并在每个螺栓加装传感器装置，也就是电信号传感器。这样，风电机组主控系统plc在接收到断裂信号时，将所述的每个对应编号下的螺栓断裂信号，并联在一起，当一个或者若干个螺栓，出现对应编号下的卡簧装置毁坏时的情况，风电机组主控系统plc报出螺栓断裂相关故障，并具体给出是哪只螺栓出现断裂的情况。
49.本发明的用于监测风电机组叶片螺栓断裂的监测方法，可以将螺栓状态实时反馈给风电机组主控系统plc系统中，参与机组安全防护和实现实时提醒功能，实时监测叶片螺栓断裂情况，保障机组安全。
50.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。