一种用于风电的多维度复合传感技术智能装置和状态监测系统的制作方法

本发明涉及风电的多维度复合传感，尤其涉及一种用于风电的多维度复合传感技术智能装置和状态监测系统。

背景技术：

1、风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9mw，其中可利用的风能为2×10^7mw，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，在风力发电过程中，对风力的监测显得尤为重要。在风力发电快速发展的同时，风电机组运行过程中暴露出的问题越来越突出，尤其是关键机械部件发生的故障导致机组非正常停机维修，严重降低了发电效率，增加了检维修成本。由于风电机组因故障导致的维修不便性使得应用问题日益突出。

2、现有技术中，在使用过程中，风电机组不能提高其利用率和突发事故率较高，且维修困难度和工作量较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决了现有技术中，在使用过程中，风电机组不能提高其利用率和突发事故率较高，且维修困难度和工作量较高的缺点，而提出的一种用于风电的多维度复合传感技术智能装置和状态监测系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种用于风电的多维度复合传感技术智能装置，包括复合传感器，所述多维度复合传感器设于风机本体上，多维度复合传感器包括风机整体监测系统。

4、一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，包括风机整体监测系统，所述风机整体监测系统包括有主传动链监测模块、油液监测模块、塔筒晃动与基础沉降监测模块、塔筒螺栓监测模块、叶片监测模块、叶根螺栓监测模块和变桨轴承监测模块。

5、优选的，所述主传动链监测模块包含有通频加速度传感器、低频加速度传感器和机舱有线监测站，使用rh103、rh113加速度传感器，采集主轴承、齿轮箱、发电机等部位的振动信号，通过故障诊断技术，评估传动链大部件状态，定位故障根源，预测部件剩余寿命，实现设备状态的掌控，方案优势，系统采用全采样专利技术设计，支持振动信号包括加速度、速度、位移信号的实时同步采集，支持转速信号关联采集，采集站具有ce认证、gl认证，传感器采用激光密封焊接、军用连接器，各项硬件成熟稳定应用于风电现场的在线监测，系统实时采集回传数据，通过软件和智能算法的辅助诊断功能触发智能报警，第一时间发现隐患。

6、优选的，所述油液监测模块包含有油液传感器，实时、在线检测润滑系统中的金属磨屑和微粒、油品品质等在线传感器技术，通过连续监测油品品质变化、磨屑的产生，向用户提供设备组件损坏的磨损与润滑早期迹象，油液传感器数据通过rs485通讯方式传输至在线监测站(与主传动链共用)，经监测站上传至服务器，方案优势：实时在线监测油品、齿轮箱磨损变化，发现齿轮箱润滑不良等早期故障，同主传动链监测融合，结合振动监测，对齿轮箱故障更加精准有效分析。软件端实时油品趋势查看，指标分析可视化。

7、优选的，所述塔筒晃动与基础沉降监测模块包含有倾角传感器，基本配置为塔筒顶部安装倾覆系统rh1200，塔基安装一个倾角传感器rh1204，采集设备运行的倾角、振动、陀螺仪等数据。rh1200通过rs485通讯线缆接入rh1204，rh1204倾覆系统数据直接接入风场环网，存储到服务器中，方案优势：rh1200倾覆系统为一款采集站和传感器集成于一体的监测单元，其不仅支持倾角、加速度、陀螺仪角速度3种类型数据采集，rh1204支持联网通讯，可将监测站本身和传感器采集的波形数据上传到容知软件平台，进行数据处理、分析和展示，系统内部集成数据融合处理算法，可进行实时的数据采集和算法处理，支持多种算法指标提取计算，以实现智能监测报警。

8、优选的，所述塔筒螺栓监测模块包含有超声波探头。

9、优选的，所述叶片监测模块包含有双轴低频加速度传感器，每个叶片叶根1/3处各安装-个双轴低频加速度传感器。rh125tyd,两根轴方向分别对应叶片的挥舞和摆振方向。有线监测采集站rh1000安装在轮毂内，通过wifi传输至现场状态监测服务器，方案优势：传感器双轴设计，通过5000v耐压测试，系统具有完善的防雷措施，可同时监测两个方向的振动信号，同时兼具测温，系统融合前端智能算法实现对振动信号的深入分析，独有"相似度趋势”、“模态分析”和“峰值频率分布图”图谱，掌握叶片实时运行状态。系统长期存储历史数据及进行历史数据的对比分析，分析和预测叶片的潜在故障，提前对叶片作出预警分析，传感器频响范围0.1-8k有效捕捉高低频故障信号。

10、优选的，所述叶根螺栓监测模块包含有法兰面间隙位移传感器，超声采集站通过fpga控制高压驱动板，发射高压脉冲激励超声探头的压电陶瓷，压电陶瓷被激励之后产生的超声波在螺栓表面不连续位置发生反射，反射回波经过adc被fpga采集到，再传输给采集器主控芯片进行后续数据计算处理。同时利用pt100进行温度采集，用于温度补偿。

11、优选的，所述变桨轴承监测模块包含有rs121传感器、rs610传感器和rh9000有线智能监测站，在单个变桨轴承内圈或外圈固定位置安装2支冲击振动传感器rs121，在变桨电机和变桨减速机分别安装电机工况传感器rs610和振动传感器rh113,识别风机变桨触发，传感器通过有线方式接入轮毂内的冲击振动有线监测站rh9000,监测站通过无线接入机舱内无线ap，再进入交换接入环网，方案优势：冲击脉冲监测：利用超高频频段共振，对高频低能量放大，识别更早期故障，轴承润滑状态等，对同源故障点发出的冲击有定位功能，能够有很强的排除外界冲击的干扰作用，监控指标：运行过程中振动冲击能量、冲击个数、润滑状态进行充分监控。

12、与现有技术相比，本发明的优点在于：

13、(1)本方案可提前获取风机异常状态信息，早期预防，避免严重安全事故发生，早期异常预警，避免非计划停机，风机运行时间提升10％-20％，提升发电量；

14、(2)本方案设备总维护成本降低5％-10％，计划维护时间节约20％-50％，减少登风机次数、降低大部件下架次数，降低运维成本，以创新功能与信息化管理推动检维修无人化，降低工作负荷。

15、本发明结构简单，提前获取风机异常状态信息，早期预防，避免严重安全事故发生，早期异常预警，避免非计划停机，提升了发电量，且减少维修登风机次数、降低大部件下架次数，降低运维成本，以创新功能与信息化管理推动检维修无人化，降低工作负荷，方便人们使用。

技术特征：

1.一种用于风电的多维度复合传感技术智能装置，包括复合传感器，其特征在于，所述多维度复合传感器设于风机本体上，多维度复合传感器包括风机整体监测系统。

2.一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，包括权利要求1中所述的风机整体监测系统，其特征在于，所述风机整体监测系统包括有主传动链监测模块、油液监测模块、塔筒晃动与基础沉降监测模块、塔筒螺栓监测模块、叶片监测模块、叶根螺栓监测模块和变桨轴承监测模块。

3.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述主传动链监测模块包含有通频加速度传感器、低频加速度传感器和机舱有线监测站。

4.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述油液监测模块包含有油液传感器，油液传感器数据通过rs485通讯方式传输至在线监测站，经监测站上传至服务器。

5.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述塔筒晃动与基础沉降监测模块包含有倾角传感器，采集设备运行的倾角、振动、陀螺仪数据。

6.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述塔筒螺栓监测模块包含有超声波探头，超声采集站通过fpga控制高压驱动板，发射高压脉冲激励超声探头的压电陶瓷，压电陶瓷被激励之后产生的超声波在螺栓表面不连续位置发生反射，反射回波经过adc被fpga采集到，再传输给采集器主控芯片进行后续数据计算处理，同时利用pt100进行温度采集，用于温度补偿。

7.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述叶片监测模块包含有双轴低频加速度传感器。

8.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述叶根螺栓监测模块包含有法兰面间隙位移传感器。

9.根据权利要求2所述的一种用于风电的多维度复合传感技术状态监测系统，其特征在于，所述变桨轴承监测模块包含有rs121传感器、rs610传感器和rh9000有线智能监测站。

技术总结本发明属于风电的多维度复合传感技术领域，尤其是一种用于风电的多维度复合传感技术智能装置和状态监测系统，针对现有技术中，在使用过程中，风电机组不能提高其利用率和突发事故率较高，且维修困难度和工作量较高的问题，现提出如下方案，其包括风机整体监测系统，所述风机整体监测系统上连接有主传动链监测模块，主传动链监测模块上连接有油液监测模块。本发明结构简单，提前获取风机异常状态信息，早期预防，避免严重安全事故发生，早期异常预警，避免非计划停机，提升了发电量，且减少维修登风机次数、降低大部件下架次数，降低运维成本，以创新功能与信息化管理推动检维修无人化，降低工作负荷，方便人们使用。技术研发人员：李光跃,李亚慈受保护的技术使用者：河北灵蝉科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11