[发明专利]非接触式风力发电机的监测装置及监测方法

说明书

非接触式风力发电机的监测装置及监测方法涉及风力发电监测技术领域，解决了现有监测复杂昂贵影响发电机运动的问题，装置包括激光器、第一会聚透镜、反射镜、PSD传感器、数据处理器和第二会聚透镜；激光器安装在第二平面上，反射镜设置在发电机主轴的锥度面上，第一会聚透镜位于激光器和反射镜之间，第二会聚透镜位于反射镜和PSD传感器之间，PSD传感器连接数据处理器，PSD传感器能够探测照射到其上的光点的水平位移量x′，数据处理器能够根据x′计算出发电机主轴轴向窜动的轴向位移量。本发明具有精度高、响应速度块、结构操作简单、成本低、工作性能稳定可靠、可进行长时间的连续监测等优点。

技术领域

本发明涉及风力发电监测技术领域，具体涉及非接触式风力发电机的监测装置及监测方法。

背景技术

风力发电机是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。它不需要燃料、不占耕地、没有污染、运行成本低，近年来成为各个国家发展的重点项目。

风力发电机是否能正常投入使用，影响着风力发电的整体质量，风机故障会不仅会影响机组本身还可能造成严重的安全事故，造成重大人身财产损失。为了满足风力发电及能够正常运行要求，需要对振动状态监测，保证风力发电机在实际过程中处于一种可控状态，提升发电及的应用质量与效率。

目前对风机主轴的检测主要集中于生产过程中及安装前，对主轴的在线检测研发极少。现有的方法一般是在主轴上直接安装风机传感器。风力发电机在我国多数情况下普遍位于低温多风沙区域或南方潮湿及沿海高腐蚀区域，且位置均较偏僻，直接安装的风机传感器具有良好的耐低温、高湿度、抗风沙、耐腐蚀性，不过价格较贵。风机传感器作为被测物体的附加质量，必然会影响其运动状态。而且这种方式需要安装一定数量振动传感器和数据采集设备，在一定程度上增加了风力机系统的资金成本和布线复杂性。其对应的监测方法，需要对采集到的信号做预处理获得故障特征频率，这种方法不仅复杂，还需要耗费大量时间对不同型号的正常风机进行采集数据建立模型。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供非接触式风力发电机的监测装置及监测方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

非接触式风力发电机的监测装置，包括激光器、第一会聚透镜、反射镜、PSD传感器、数据处理器和第二会聚透镜；

所述激光器安装在第二平面上，第二平面平行于安装风力发电机的第一平面，反射镜用于设置在发电机主轴的锥度面上，第一会聚透镜位于激光器和反射镜之间，第一会聚透镜用于将激光器发射的光束汇聚到反射镜上，第二会聚透镜位于反射镜和PSD传感器之间，第二会聚透镜用于将反射镜反射的光束汇聚到PSD传感器上，PSD传感器连接数据处理器，PSD传感器能够探测照射到其上的光点的水平位移量x′并能够将x′发送至数据处理器，数据处理器能够根据x′计算出发电机主轴轴向窜动的轴向位移量x。

非接触式风力发电机的监测方法，包括如下步骤：

步骤1、测量风力发电机主轴与第一平面的夹角θ₁；将反射镜安装在发电机主轴的锥度面上，测量反射镜与发电机主轴径向的夹角θ₂；确保激光器发出的光束经过第一会聚透镜能够会聚到反射镜上、以及确保反射镜反射的光束经第二会聚透镜后会聚到PSD传感器上；

步骤2、将步骤二测得的θ₁和步骤三测得的θ₂输入到数据处理器上；

步骤3、PSD传感器探测照射到其上的光点的水平位移量x′，并将光点的水平位移量x′发送至数据处理器，数据处理器接收x′并根据θ₁、θ₂和x′计算发电机主轴轴向窜动的轴向位移量x。

本发明的有益效果是：