一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置，属于发电机组基础技术领域。

背景技术：

风能是太阳辐射对地球表面加热不均匀而形成的，是一种绿色能源，风力发电能够有效地利用风能，在获取能量的同时不破坏自然环境。风力发电机组的特点是结构相对简单，但各部件造价和维修昂贵。一旦发生较大故障，将导致电能供给不足。

风电机组的塔筒是风力发电机组中的承重部件，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。塔筒承受着推力、弯矩和扭矩负荷等复杂多变的载荷，使得风力发电机组运行过程中，塔筒会出现一定幅度的摇摆和扭曲等变形；此外，塔筒还会受到材料变形、零部件失效以及地基沉降等因素的影响，产生倾斜。

经过长期运行，在这些复杂载荷作用下将有可能引起基础结构不均匀沉降，进而引起风机塔筒倾斜。如果塔筒倾斜角度过大，将会影响风力发电机组的正常运行，严重的还会产生倒塔等安全事故，从而造成极大损失。因此，需要对塔筒的倾斜角度和基础沉降进行定期测量。

技术实现要素：

针对以上方法存在的不足，本实用新型提出了一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置，其能够快速、准确对塔筒倾斜和基础沉降进行监测。

本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是：

本实用新型实施例提供的一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置包括塔筒倾斜监测装置、基础沉降监测装置和数据采集装置，所述塔筒倾斜监测装置包括应变片传感器和三个倾角传感器，所述应变片传感器安装在塔筒顶部，采集风力发电机组的机舱振动信号，所述三个倾角传感器分别安装在塔筒的高、中、低三个位置上，采集塔筒倾斜信号；所述基础沉降监测装置包括电子水准仪安装在塔筒底部的沉降监测点上；所述的应变片传感器、倾角传感器和电子水准仪分别与数据采集装置连接；所述数据采集装置包括依次连接的滤波器、信号放大器、数模转换器、arm单片机和网络设备；所述arm单片机通过网络设备将采集的数据发送给上位机。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述基础沉降监测装置还包括安装在塔筒底部固定螺栓上的螺栓松动传感装置，所述螺栓松动传感装置包括内环、滑动圈、外环、定位针和接线端口，所述内环设置有与固定螺栓上螺母所匹配的内六角孔，所述外环通过滑动圈与内环相对转动连接，所述定位针一端与内环相连，另一端凸出于所述外环且可在外环中转动，所述接线端口分别与定位针和数据采集装置连接。螺栓松动传感装置用于通过与塔筒底部固定螺栓配套的螺母进行配合安装，测量塔筒底部固定螺栓上螺母的松动角度模拟量信号。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述塔筒底部的沉降监测点有四个，四个沉降监测点成正方形分布在塔筒四周。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述倾角传感器设置有外螺纹，在塔筒安装倾角传感器处设置有带有内螺纹的安装孔，所述倾角传感器带有外螺纹的端部安装孔螺纹连接。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述滤波器采用二阶低通butterworth滤波电路，滤除传感器信号中的其他干扰杂波。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述信号放大器采用max4196芯片，实现传感器检测信号的放大。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述数模转换器采用adc0808芯片，实现传感器检测信号的数字转换。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述arm单片机采用stm32f103zdt6单片机。

本实用新型实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本实用新型实施例的技术方案的一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置通过塔筒倾斜监测装置和基础沉降监测装置进行塔筒倾斜和基础沉降数据采集，并通过数据采集装置将采集的数据发送给上位机，以便于上位机快速、准确得到塔筒倾斜角度以及基础沉降量，通过快速、准确对塔筒倾斜和基础沉降进行监测，对风力发电机组塔筒安全及基础沉降状态进行及时掌握，能够提前发现故障隐患，保证风力发电机组正常运行。

本实用新型实施例通过在塔筒的高、中、低三个位置安装倾角传感器，能够实时描绘风力发电机组运行过程中塔筒晃动波形、基础不均匀沉降状态、塔筒空间姿态，并实时监测塔筒实际倾斜度、实际偏移量(位移值)，统计学习出塔筒中心线的平衡位置活动范围。

本实用新型的螺栓松动传感装置用于通过与塔筒底部固定螺栓配套的螺母进行配合安装，测量塔筒底部固定螺栓上螺母的松动角度模拟量信号，通过采用高强螺栓松动角度测量，无需对高强螺栓进行定制化设计，且螺栓松动传感装置具有结构简单、成本低、监测效果好的优点。

本实用新型的倾角传感器与塔筒螺纹连接，既能保证倾角传感器安装的牢固性，又便于倾角传感器的安装、拆卸。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置的安装示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置的信号传递示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种螺栓松动传感装置的示意图；

图中，1应变片传感器、2倾角传感器、3电子水准仪、4塔筒、5固定螺栓、6螺栓松动传感装置、61内环、62滑动圈、63外环、64定位针、65接线端口、66内六角孔、7塔筒基础。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种风机塔筒安全及基础沉降监测装置包括塔筒倾斜监测装置、基础沉降监测装置和数据采集装置，所述塔筒倾斜监测装置包括应变片传感器1和三个倾角传感器2，所述应变片传感器1安装在塔筒4的顶部，用于采集风力发电机组的机舱振动信号，所述三个倾角传感器2分别安装在塔筒4的高、中、低三个位置上，用于采集塔筒倾斜信号；所述基础沉降监测装置包括电子水准仪3安装在塔筒4底部的沉降监测点上；所述的应变片传感器1、倾角传感器2和电子水准仪3分别与数据采集装置连接；所述数据采集装置包括依次连接的滤波器、信号放大器、数模转换器、arm单片机和网络设备；所述arm单片机通过gprs模块等网络设备将采集的数据发送给上位机。

本实用新型通过塔筒倾斜监测装置和基础沉降监测装置进行塔筒倾斜和基础沉降数据采集，并通过数据采集装置将采集的数据发送给上位机，以便于对快速、准确对塔筒倾斜和基础沉降进行监测，对风力发电机组塔筒安全及基础沉降状态进行及时掌握，能够提前发现故障隐患，保证风力发电机组正常运行。

本实用新型实施例通过在塔筒的高、中、低三个位置安装倾角传感器，能够实时描绘风力发电机组运行过程中塔筒晃动波形、基础不均匀沉降状态、塔筒空间姿态，并实时监测塔筒实际倾斜度、实际偏移量(位移值)，统计学习出塔筒中心线的平衡位置活动范围。

作为本实施例一种可能的实现方式，如图1和图3所示，所述基础沉降监测装置还包括安装在塔筒底部固定螺栓5上的螺栓松动传感装置6，所述螺栓松动传感装置6包括内环61、滑动圈62、外环63、定位针64和接线端口65，所述内环61设置有与固定螺栓5上螺母所匹配的内六角孔66，所述外环63通过滑动圈62与内环61相对转动连接，所述定位针64一端与内环61相连，另一端凸出于所述外环63且可在外环63中转动，所述接线端口5分别与定位针64和数据采集装置连接。螺栓松动传感装置用于通过与塔筒底部固定螺栓配套的螺母进行配合安装，测量塔筒底部固定螺栓上螺母的松动角度模拟量信号，通过采用高强螺栓松动角度测量，无需对高强螺栓进行定制化设计，且螺栓松动传感装置具有结构简单、成本低、监测效果好的优点。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述塔筒底部的沉降监测点有四个，四个沉降监测点成正方形分布在塔筒四周。观测塔筒底部的四个沉降监测点的高程，通过每观测周期的高程变化得出基础沉降的沉降量，并根据四个沉降监测点的沉降量可得出塔筒是否倾斜。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述倾角传感器设置有外螺纹，在塔筒安装倾角传感器处设置有带有内螺纹的安装孔，所述倾角传感器带有外螺纹的端部安装孔螺纹连接。倾角传感器与塔筒螺纹连接，既能保证倾角传感器安装的牢固性，又便于倾角传感器的安装、拆卸。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述滤波器采用二阶低通butterworth滤波电路，滤除传感器信号中的其他干扰杂波。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述信号放大器采用max4196芯片，实现传感器检测信号的放大。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述数模转换器采用adc0808芯片，实现传感器检测信号的数字转换。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述arm单片机采用stm32f103zdt6单片机。

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视作为本实用新型的保护范围。