[发明专利]风力发电机主轴承状态监测装置及其监测方法

说明书

本发明涉及风力发电机技术领域，是一种风力发电机主轴承状态监测装置及其监测方法，包括安装固定板、悬臂梁、质量块、光发射单元、光扫描滤波单元、光纤耦合器、信号转换模块、数据采集卡、上位机、用于安装主轴承的轴承座和用于监测主轴承状态相关数据的状态监测单元；安装固定板的一侧与轴承座外侧固定连接在一起。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过设置状态监测单元为多个FBG传感器串联组成，具有布线简单、不易受电磁干扰以及稳定性强的特点，从而解决了现有的风力发电机主轴承监测存在的布线复杂、易受电磁干扰以及稳定性差的问题，保证了风力发电机健康安全的运行，提高了风力发电机的运行寿命。

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，是一种风力发电机主轴承状态监测装置及其监测方法。

背景技术

风力发电机由于具有运行工况复杂、环境恶劣、保养周期长及维修成本高等特点，要求其机械系统具有较高的可靠性，在风力机的各组成部件中，主轴承是传动系统中最重要，也是最容易损坏的部件之一，若风力机的主轴承出现故障，将会影响整个风力机的运行，甚至造成严重的安全事故，因此，就需要及时有效地对风力机主轴承进行状态监测，而现有的风力机主轴承监测都是基于电类传感器进行的，存在布线复杂、易受电磁干扰以及稳定性差的问题，从而不能保证风力机健康安全运行，使风力机的运行寿命降低。

发明内容

本发明提供了一种风力发电机主轴承状态监测装置及其监测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有风力发电机主轴承监测存在的布线复杂、易受电磁干扰以及稳定性差的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种风力发电机主轴承状态监测装置，包括安装固定板、悬臂梁、质量块、光发射单元、光扫描滤波单元、光纤耦合器、信号转换模块、数据采集卡、上位机、用于安装主轴承的轴承座和用于监测主轴承状态相关数据的状态监测单元；

安装固定板的一侧与轴承座外侧固定连接在一起，安装固定板的另一侧与悬臂梁的一端固定连接在一起，悬臂梁远离安装固定板的一端外侧固定设有质量块；

光发射单元与光扫描滤波单元连接，光扫描滤波单元分别与光纤耦合器和数据采集卡连接，光纤耦合器分别与状态检测单元和信号转换模块连接，信号转换模块与数据采集卡连接，数据采集卡与上位机连接；

状态监测单元包括单根光纤和刻在单根光纤上的温度监测模块、应变监测模块和振动监测模块，温度监测模块、应变监测模块和振动监测模块之间设有间距，温度监测模块和应变监测模块设置在主轴承外圈上，振动监测模块设置在悬臂梁外侧，温度监测模块、应变监测模块和振动监测模块均为FBG传感器，单根光纤与光纤耦合器连接。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述光发射单元可包括电源、宽带光源和光纤隔离器，电源、宽带光源和光纤隔离器依次连接，光纤隔离器与光扫描滤波单元连接。

上述光扫描滤波单元可包括可调滤波器和功放模块，可调滤波器分别与光纤隔离器、光纤耦合器和功放模块连接，功放模块与数据采集卡连接。

上述信号转换模块可包括光电转换元件、运算放大器和信号输出端子，光电转换元件分别与光纤耦合器和运算放大器连接，信号输出端子分别与运算放大器和数据采集卡连接。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种风力发电机主轴承状态监测方法，包括：

光扫描滤波单元接收光发射单元发出的光信号进行扫描滤波，并将扫描滤波之后的光信号通过光纤耦合器输出至状态监测单元；

风力机主轴承工作时，温度监测模块、应变监测模块和振动监测模块分别监测工作时主轴承的温度、应变和振动状态信号，具体包括：

1、风机主轴承工作时，主轴承温度变化引起温度监测模块的中心波长发生相应变化，温度监测模块通过反射光信号的方式将中心波长的变化输出至光纤耦合器；