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专利号: 2021113829465
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风力发电机轴对中监测系统的监测方法,该监测系统包括监测装置、机舱控制柜和塔基控制柜,所述监测装置包括上安装架和下安装架,所述上安装架包括横梁,横梁两端通过F型夹与发电机底部固定,所述横梁上安装有倾角仪,所述下安装架包括底架,所述底架通过G型夹与发电机基座固定,所述底架对应横梁正下方的位置设置有与横梁连接的拉绳传感器,所述底架上设置有支架,所述支架与横梁在同一高度的位置设置有两个与横梁连接的拉绳传感器,所述倾角仪和各个拉绳传感器均与机舱控制柜通信,机舱控制柜根据倾角仪和各个拉绳传感器检测信息监测发电机轴对中状态,并将监测结果传输到塔基控制柜;其特征在于,包括以下步骤:(1)建立发电机坐标系,以发电机轴轴线作为坐标系X轴,以与X轴垂直的直线作为Y轴,且X轴与Y轴组成的XY平面与发电机基座面平行,以与X轴和Y轴均垂直且穿过X、Y轴交点直线作为坐标轴Z轴;

(2)根据与横梁在同一高度的两个拉绳传感器监测的偏移值是否相同确定XY平面发电机轴对中状态,XY平面内发电机轴平行不对中时,发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值ΔZ即为拉绳传感器测量的数值,XY平面内发电机轴角度不对中时,根据两个拉绳传感器的测量的数值计算偏移角Δ φ,通过解耦算法计算横梁正下方的位置的拉绳传感器因偏移产生的偏差值,根据偏差值得到发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值ΔZ;

所述步骤(2)具体为:两个拉绳距离传感器测量得到的数值Δy1和Δy2,Δy1和Δy2一致时,则发电机在XY平面出现平行不对中,此时发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为ΔY=Δy1=Δy2;

Δy1和Δy2的数值不一致时,则发电机在XY平面出现角度不对中,此时发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为Δθ,其中 其中L为两个传感器之间的距离;若出现逆时针转动,测量NV长度和∠NVT,NV为发电机XY面中心点N与拉绳传感器测量点V点连线,∠NVT为NV与发电机底座连线夹角,ΔZ的具体计算如下:∠V1VU=90°‑(∠NVV1‑∠NVT)

ΔZ2=|V1U‑VU|

ΔZ=ΔZ1+ΔZ2

若出现顺时针转动,ΔZ的具体计算如下:

∠V2VU=360°‑90°‑∠NVT‑∠NVV2

ΔZ3=|V2U‑VU|

ΔZ=ΔZ1‑ΔZ3

μ与η为发电机绕XY平面中心点N逆时针和顺时针旋转角度,V点、V2点、V1点为拉绳传感器初始状态、顺时针转动及逆时针转动的测量点,U点为拉绳传感器固定点,ΔZ1为横梁正下方的位置的拉绳传感器测得的位移;

(3)根据倾角仪测试的角度偏移数值和横梁正下方的位置的拉绳传感器的数值确定XZ平面内发电机轴对中状态,XZ平面内发电机轴平行不对中时,发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值ΔZ即为拉绳传感器测量的数值,XZ平面内发电机轴角度不对中时,偏移角Δφ即为倾角仪测量的数值,发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值ΔZ即为拉绳传感器的数值;

(4)根据倾角仪测试的角度偏移数值和横梁正下方的拉绳传感器的数值确定YZ平面内发电机轴对中状态,YZ平面内发电机轴平行不对中时,发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值ΔZ即为拉绳传感器测量的数值,YZ平面内发电机轴角度不对中时,偏移角Δ φ即为倾角仪测量的数值,通过解耦算法计算横梁正下方的位置的拉绳传感器因偏移产生的偏差值,根据偏差值得到发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值ΔZ;

所述步骤(4)具体为:横梁正下方拉绳距离传感器测得横梁在Z轴方向的位移ΔZ5,倾角仪测得发电机的角度偏移Δ φ,当角度偏移Δ φ数值为0时,而拉绳距离传感器数值发生变化时,则发电机在YZ平面出现平行不对中,此时发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为ΔZ=ΔZ5;

当角度偏移Δ φ数值不为0时,则发电机在YZ平面出现角度不对中,发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为Δ φ;若出现顺时针转动,通过测量得出β角、OC2和OC长度和CP长度,OC为发电机YZ平面中心店O与拉绳传感器测量点C连线,CP为拉绳传感器测量点C与拉绳传感器固定点P连线,α与β为发电机绕YZ平面中心点O旋转角度,ΔZ的具体计算如下:∠C2CP=180°‑(∠OCC2‑∠OCA)

ΔZ6=PC2‑PC

ΔZ=ΔZ5‑ΔZ6

若出现逆时针转动,通过测量得出α角、OC1和OC、∠OCD,ΔZ的具体计算如下:∠PCD=90°

∠C1CP=90°‑(∠OCC1‑∠OCD)

ΔZ7=PC‑PC1

ΔZ=ΔZ5+ΔZ7

若发电机向Y轴正方向平行移动,通过测量获得CQ、C1Q、C2Q长度,其中CQ为拉绳传感器测量点C与拉绳传感器固定点Q连线,ΔZ的具体计算如下:ΔZ8=C1Q‑CQ

ΔZ=ΔZ5‑ΔZ8;

若发电机向Y轴负方向平行移动,ΔZ的具体计算如下:

ΔZ9=C2Q‑CQ

ΔZ=ΔZ5‑ΔZ9。

2.根据权利要求1所述的风力发电机轴对中监测系统的监测方法,其特征在于,所述F型夹包括鸭嘴杆、活动臂和螺杆,所述活动臂一端与鸭嘴杆连接,另一端与螺杆通过螺纹孔连接,所述螺杆上端设置有压块,下端设置有手柄。

3.根据权利要求1所述的风力发电机轴对中监测系统的监测方法,其特征在于,所述G型夹包括C型杆,所述C型杆下侧通过螺纹孔安装有螺杆,所述螺杆上端设置有压块,下端设置有手柄。

4.根据权利要求1所述的风力发电机轴对中监测系统的监测方法,其特征在于,所述步骤(3)具体为:横梁正下方拉绳距离传感器测得横梁在Z轴方向的位移ΔZ4,倾角仪测得发电机的角度偏移 当角度偏移 数值为0时,而拉绳距离传感器数值发生变化时,则发电机在XZ平面出现平行不对中,此时发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为ΔZ=ΔZ4;当角度偏移 数值不为0时,则发电机在XZ平面出现角度不对中情况,发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为 发电机实时轴线与初始轴线之间的偏移值为ΔZ=ΔZ4。