[实用新型]一种风力机传动系统扭振测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力机传动系统扭振测量装置。

背景技术

轴系的扭转振动是一种重要的振动形式，扭振的长期作用会对轴及轴上的零件产生危害，甚至造成突发事故。风力发电机的转速是不断变化的，因此传动链轴系负载的扭矩也在不断变化。对风力机扭振测量时，需要适应时刻变化的转速和扭矩。风力机的扭振测量方法比其他旋转机械的扭振测量方法更加复杂。

目前的扭振测量技术多是针对恒定速工况设计的，如应变片法，该法不能应用于风力发电机。针对变转速工况的方法有相位差法和频率计数法，但它们都需要在轴系两端安装齿盘或编码器以及相应的传感器，激光测振法和CCD法虽能实现动态扭振测量，但成本高且对工作环境要求严格。

上述测量方法因其存在上述缺陷，不适用于风力发电机。因此如何创设一种既可以实现动态扭振测量，有效剔除噪声和干扰信号，得到准确的轴系扭转角度及加速度，又可降低成本满足风力发电机传动系统扭振测量的装置，成为目前业界急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种风力机传动系统扭振测量装置，使其利用风机本身的转速传感器作为测量单元，结构简单，适用于风力机转速变化大的特点，可以有效剔除噪声和干扰信号，得到准确的轴系扭转角度及轴系扭转加速度，实现动态扭振测量信息的提取，克服了现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型一种风力机传动系统扭振测量装置，包括：分别安装在主轴前端和发电机末端的两个旋转编码器，以及与两个旋转编码器连接的信号处理装置。

作为进一步改进，所述的安装在主轴前端的旋转编码器采用绝对式旋转编码器，安装在发电机末端的旋转编码器采用增量式旋转编码器。

所述的安装在主轴前端的旋转编码器采用金属码盘，安装在发电机末端的旋转编码器采用玻璃码盘。

所述的信号处理装置包括单片机信号处理单元、存储单元和信号发送单元。

所述信号发送单元与风力机主控系统或计算机相连接。

所述的旋转编码器外均装有防护罩。

采用以上设计后，本实用新型与现有技术相比至少具有以下优点：

1、无需单独的信号采集单元，利用风机本身的转速传感器作为测量单元，结构简单。风力机自身的转速传感器是编码器。旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲或代码信号。其特点是体积小，重量轻，品种多，功能全，频响高，分辨能力高，力矩小，耗能低，性能稳定，可靠使用寿命长等特点。

2、利用前后两个转速传感器等效转速差计算扭转振动情况，适用于风力机转速变化大的特点。传统的扭振测量装置对轴系转速的采样间隔较大，适用于转速变化区间小、转速相对稳定的系统。而利用测量传动链输入输出端等效转速差进而计算得到扭转角度和加速度的方法，不直接与转速相关，对风力机转速波动不敏感。

3、基于阀值滤波修正的频域微分、积分算法计算轴系扭转加速度和扭转角度。振动信号的积分方法主要分为硬件积分电路和软件积分算法。许多仪器、仪表都使用了硬件积分电路来实现振动参量间的转换，但该方法在实际使用中，积分后的信号幅值和相位会变化，波形甚至会畸变，造成精度下降。常用的软件积分方法为数值积分法和频域法。但由于噪声和干扰信号的影响，数值积分法的积分结果往往存在摆动趋势。本实用新型利用基于阀值滤波修正的频域微分、积分算法，可以有效过滤噪声和干扰信号，得到准确的轴系扭转角度。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型风力机传动系统扭振测试装置的组成示意图。

图2是本实用新型风力机传动系统主轴前端转速信号图。

图3是本实用新型风力机传动系统发电机末端转速信号图。

图4是本实用新型风力机传动系统轴系等效转速差信号图。

图5是本实用新型测量并计算得到的轴系等效转速差信号频域滤波前后的频谱图。

图6是本实用新型经过傅里叶反变换得到的传动系统扭转加速度曲线。

图7是本实用新型经过傅里叶反变换得到的传动系统扭转角度曲线。

具体实施方式