一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统及方法，该系统包括接触式垂直测量模块、接触式水平测量模块、信号传输模块、松动断裂识别模块、柔线断裂检测模块、显示模块、非接触式垂直测量模块、非接触式水平测量模块和电源模块；通过接触式垂直测量模块、接触式水平测量模块、非接触式垂直测量模块、非接触式水平测量模块和柔性断线检测模块综合判断风力发电机螺栓松动和断裂情况，并将所获取的信息进行现场显示和有线传输至风电场集控中心，方便运行人员实时观测重点螺栓运行情况，在发生松动断裂的情况系啊，第一时间发出告警短消息和集控页面弹窗告警信息，由维护人员尽快前往现场进行紧固和更换，有效避免了螺栓失效事故。效事故。效事故。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统及方法


[0001]本专利技术属于风力发电机螺栓松动断裂检测
，具体涉及一种风力发电 机螺栓松动断裂智能检测系统及方法。

技术介绍

[0002]限制传统煤电和能源需求越来越大成为主要矛盾，新能源和储能装机规模不 断扩大，其中风力发电包括海上风电和陆地风电，在最近几年发展速度迅猛，目 前风电装机及发电量已跃居世界第一，截止2020年风力发电能力将达到1.5
‑
1.8 亿kW，加快风力发电的发展已成为国家重点战略之一，未来将实现智能化风力 发电技术，实现更多先进的技术在风力发电上装备，合理利用丰富的风能资源。 在风力发电塔筒、机架、机舱、叶片等连接部位上，用到了大量的高强度螺栓， 实现个配件的稳固连接，由于风力发电属于长期旋转设备，加之风况不同，螺栓 的松动断裂不可避免，一旦出现螺栓松动断裂，严重可损坏风机本体，而风力发 电地处环境恶劣，交通运输及其不便，进一步造成的更大直接经济和间接经济损 失。如果能在螺栓早期松动的时候，通过智能检测手段识别出来，及早提醒风场 运维人员进行缺陷处理，防止事故进一步扩大，将是避免螺栓失效恶化的重要举 措，进而保障风力发电机安全、稳定运行，提升风电场运行经济效益。
[0003]现有风力发电机螺栓松动断裂洁厕技术存在以下缺陷和不足：(1)通过前期 各大风电集团调研，目前主要螺栓松动判别方式采取人工目测识别方式，通过人 工标记、拍照方式进行判断，加之风电场属于分布式布置，每次巡检周期较长， 给现场风力发电机螺栓松动断裂巡检带来很多不便；(2)目前风力发电机螺栓检 测方法较为单一，未实现接触式、非接触式、柔性检测相结合综合判断螺栓松动， 同时也没有实现螺栓空间、立体化监测；(3)现有风力发电机螺栓检测设备造价 较高，有个别采用视觉识别方式，在设备造价安装和施工方面存在限制因素，不 便于现场推广使用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种风力发电机螺栓松动断裂智能 检测系统及方法，通过接触式垂直测量模块、接触式水平测量模块、非接触式垂 直测量模块、非接触式水平测量模块和柔性断线检测模块综合判断风力发电机螺 栓松动和断裂情况，并将所获取的信息进行现场显示和有线传输至风电场集控中 心，方便运行人员实时观测重点螺栓运行情况，在发生松动断裂的情况系啊，第 一时间发出告警短消息和集控页面弹窗告警信息，由维护人员尽快前往现场进行 紧固和更换，有效避免了螺栓失效事故。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，包括接触式垂直测量模块、接 触式水平测量模块、信号传输模块、松动断裂识别模块、柔线断裂检测模块、显 示模块、非接触式垂直测量模块和非接触式水平测量模块；其中，所述接触式垂 直测量模块电压信号输出端与松动断裂识别模块第一模拟量采集端口相连，所述 接触式垂直测量模块用于接触采
集螺栓垂直方向的与位移对应的电压信号，所述 接触式水平测量模块电压信号输出端与松动断裂识别模块第二模拟量采集端口 相连，所述接触式水平测量模块用于接触采集螺栓水平方向的与位移对应的电压 信号，所述信号传输模块的通信端口与松动断裂识别模块第一通信端口相连，所 述信号传输模块用于将松动断裂识别模块采集的螺栓水平方向信号、垂直方向信 号、柔线信号及预警信号传输至风电场集控室，所述柔线断裂检测模块与松动断 裂识别模块数字量输入端口相连，所述柔线断裂检测模块用于检测螺栓是否断裂 的信号，所述显示模块通信端口与松动断裂识别模块第二通信端口相连，用于显 示、预警松动断裂识别模块采集的信号，所述非接触式垂直测量模块电压信号输 出端与松动断裂识别模块第三模拟量采集端口相连，所述非接触式垂直测量模块 用于非接触采集螺栓垂直方向的与位移对应的电压信号，所述非接触式水平测量 模块电压信号输出端与松动断裂识别模块第四模拟量采集端口相连，所述非接触 式水平测量模块用于非接触采集螺栓水平方向的与位移对应的电压信号，所述松 动断裂识别模块用于识别螺栓水平、垂直方向接触式和非接触式电压信号，并转 换为位移信号，还识别柔线断裂信号，综合判断螺栓是否松动或断裂，并将所检 测位移信号及预警信息同步传输给信号传输模块和显示模块。
[0007]优选的，还包括电源模块，所述电源模块输出两路3.3V电压等级电源，一 路3.3V电压为备用电源，一路3.3V为工作电源，所述电源模块输出的3.3V工 作电源分别与接触式垂直测量模块、接触式水平测量模块、信号传输模块、松动 断裂识别模块、柔线断裂检测模块、显示模块、非接触式垂直测量模块和非接触 式水平测量模块的3.3V电源端口相连，用于为螺栓松动断裂智能检测系统供电。
[0008]优选的，所述接触式垂直测量模块为与螺栓垂直安装的滑动电阻，一端与 3.3V电源相连，一端与地相连，公共电压信号输出与电压跟随电路第一输入端相 连，电压跟随电路第一电压信号输出端与松动断裂识别模块第一模拟量采集端口 相连。
[0009]优选的，所述接触式水平测量模块为与螺栓旋转水平安装的滑动电阻，一端 与3.3V电源相连，一端与地相连，公共电压信号输出与电压跟随电路第二输入 端相连，电压跟随电路第二电压信号输出端与松动断裂识别模块第二模拟量采集 端口相连。
[0010]优选的，所述柔线断裂检测模块一端与3.3V电源相连，另一端与松动断裂 识别模块任一数字量输入端口相连，当螺栓未断裂时，所述柔线断裂检测模块输 出3.3V给松动断裂识别模块，当螺栓断裂后，松动断裂识别模块检测不到3.3V 输入的数字量信号，以此判断螺栓发生断裂。
[0011]优选的，所述非接触式垂直测量模块为与螺栓垂直安装的霍尔传感器，一端 与3.3V电源相连，一端与地相连，电压信号输出与电压跟随电路第三输入端相 连，电压跟随电路第三电压信号输出端与松动断裂识别模块第三模拟量采集端口 相连。
[0012]优选的，非接触式水平测量模块为与螺栓旋转水平安装的霍尔传感器，一端 与3.3V电源相连，一端与地相连，电压信号输出与电压跟随电路第四输入端相 连，电压跟随电路第四电压信号输出端与松动断裂识别模块第四模拟量采集端口 相连。
[0013]优选的，所述松动断裂识别模块包括嵌入式MSP430F149处理器和高、低频 时钟电路，所述高、低频时钟电路用于为嵌入式MSP430F149处理器提供高频和 低频时钟信号，嵌入式MSP430F149处理器集成数字量、模拟量、通信电路，嵌 入式MSP430F149处理器实时判断螺栓垂直、水平方向接触式与非接触式电压信 号，并与设定的松动和断裂定值进行对
比，当超过定值时，发出对应的信息，同 时根据柔线断裂检测模块输出电压信号是否消失，间接判断螺栓的断裂信号，所 述嵌入式MSP430F149处理器同时通过通信端口将所采集的信号和判断的信号 分别现传输至现地显示模块显示，并经信号传输模块传输至风电场集控室。
[0014]优选的，所述显示模块可以修改松动和断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，包括接触式垂直测量模块(1)、接触式水平测量模块(2)、信号传输模块(3)、松动断裂识别模块(4)、柔线断裂检测模块(5)、显示模块(6)、非接触式垂直测量模块(7)和非接触式水平测量模块(8)；其中，所述接触式垂直测量模块(1)电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第一模拟量采集端口相连，所述接触式垂直测量模块(1)用于接触采集螺栓垂直方向的与位移对应的电压信号，所述接触式水平测量模块(2)电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第二模拟量采集端口相连，所述接触式水平测量模块(2)用于接触采集螺栓水平方向的与位移对应的电压信号，所述信号传输模块(3)的通信端口与松动断裂识别模块(4)第一通信端口相连，所述信号传输模块(3)用于将松动断裂识别模块(4)采集的螺栓水平方向信号、垂直方向信号、柔线信号及预警信号传输至风电场集控室，所述柔线断裂检测模块(5)与松动断裂识别模块(4)数字量输入端口相连，所述柔线断裂检测模块(5)用于检测螺栓是否断裂的信号，所述显示模块(6)通信端口与松动断裂识别模块(4)第二通信端口相连，用于显示、预警松动断裂识别模块(4)采集的信号，所述非接触式垂直测量模块(7)电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第三模拟量采集端口相连，所述非接触式垂直测量模块(7)用于非接触采集螺栓垂直方向的与位移对应的电压信号，所述非接触式水平测量模块(8)电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第四模拟量采集端口相连，所述非接触式水平测量模块(8)用于非接触采集螺栓水平方向的与位移对应的电压信号，所述松动断裂识别模块(4)用于识别螺栓水平、垂直方向接触式和非接触式电压信号，并转换为位移信号，还识别柔线断裂信号，综合判断螺栓是否松动或断裂，并将所检测位移信号及预警信息同步传输给信号传输模块(3)和显示模块(6)。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，还包括电源模块(9)，所述电源模块(9)输出两路3.3V电压等级电源，一路3.3V电压为备用电源，一路3.3V为工作电源，所述电源模块(9)输出的3.3V工作电源分别与接触式垂直测量模块(1)、接触式水平测量模块(2)、信号传输模块(3)、松动断裂识别模块(4)、柔线断裂检测模块(5)、显示模块(6)、非接触式垂直测量模块(7)和非接触式水平测量模块(8)的3.3V电源端口相连，用于为螺栓松动断裂智能检测系统供电。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，所述接触式垂直测量模块(1)为与螺栓垂直安装的滑动电阻，一端与3.3V电源相连，一端与地相连，公共电压信号输出与电压跟随电路第一输入端相连，电压跟随电路第一电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第一模拟量采集端口相连。4.根据权利要求1所述的一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，所述接触式水平测量模块(2)为与螺栓旋转水平安装的滑动电阻，一端与3.3V电源相连，一端与地相连，公共电压信号输出与电压跟随电路第二输入端相连，电压跟随电路第二电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第二模拟量采集端口相连。5.根据权利要求1所述的一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，所述柔线断裂检测模块(5)一端与3.3V电源相连，另一端与松动断裂识别模块(4)任一数字量输入端口相连，当螺栓未断裂时，所述柔线断裂检测模块(5)输出3.3V给松动断裂识别模块(4)，当螺栓断裂后，松动断裂识别模块(4)检测不到3.3V输入的数字量信号，以此判断螺栓发生断裂。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，所述非接触式垂直测量模块(7)为与螺栓垂直安装的霍尔传感器，一端与3.3V电源相连，一端与地相连，电压信号输出与电压跟随电路第三输入端相连，电压跟随电路第三电压信号输出端与松动断裂识别模块(4)第三模拟量采集端口相连。7.根据权利要求1所述的一种风力发电机螺栓松动断裂智能检测系统，其特征在于，非接触式水平测量模块(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘溟江，姚中原，陈仓，王有超，秦雪妮，桂洪波，姚兵印，王靖程，李晓博，程帅，郭巍，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司华能国际电力江苏能源开发有限公司华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：