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位移传感器在风力发电机监控系统中的应用

传感器在风里发电机中发挥着重要的作用,如果没有传感器,风力发电机不仅安全性会降低,而且操作成本也会提高,更无法准确的预测并解决潜在的故障,这样他们的预期寿命可能会小于25年。

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  多年来,风力发电机同水力机械一样,作为动力源替代人力、畜力,对生产力的发展发挥过重要作用。风力发电机的工作原理是将风能转换为机械功的动力机械,广义地说,它是一种以太阳为热源,以大气为工作介质的热能利用发动机。

位移传感器在风力发电机监视系统中的应用

风力发电机 资料图

  传感器在风里发电机中发挥着重要的作用,如果没有传感器,风力发电机不仅安全性会降低,而且操作成本也会提高,更无法准确的预测并解决潜在的故障,这样他们的预期寿命可能会小于25年。更为重要的是,风力发电场需要每一台发电机重要部件工作的精确数据,而这些数据都是由传感器提供的,这些传感器连接在一起并与控制中心相连接。

位移传感器在风力发电机监视系统中的应用

风力发电机机舱内的基本组成部分,以及一些传感器的类型和安放位置 资料图

  这些传感器为什么如此重要呢?因为他们可以随时监视着风力发电机的结构、内部的敏感位置和系统组件 (图1)。风力发电机非常复杂,通常有超过8000个组件。他们巨大的叶片和塔楼被安装在由数千吨的钢筋混凝土平台上,平台直径达15到30米,深6至10米。

  在风力发电机中,有许多种不同类型的电子和光学传感器。一般来说,他们具有以下作用:

  检测、监视和交互有关的参数信息,比如两个组件之间距离的变化;监测水平振动的级别,如果振动过度,可能会造成重大损害;监测温度、压力和机械应力的变化等。

位移传感器在风力发电机监视系统中的应用

  今天,我们来具体介绍位移传感器在风力发电机中的应用。

  各种位移传感器也用于监测结构的完整性。风力发电机所需的基础平台虽然是由大量的混凝土构成,但由于塔很高,转子和机舱巨大,因此,整个结构都是“顶载”的,所以在基座上监视系统的完整性也是必不可少的。

  激光位移传感器可以用来执行这个功能,因为它可以探测到由于风或结构缺陷而引起的塔的非常小的震动。激光位移传感器的工作原理是将光束传输到距离很远的光学接收器上,位置的变化会导致光束的位移。激光三角测量传感器也被用于类似的目的,这种传感器是将传感器、发射机和接收器组成一个三角形。由于这些设备非常精确,它们可以检测到非常小的变化,因此可以分析震动的变化趋势,以此来确定问题是否越来越严重以及它变化得有多快。

位移传感器在风力发电机监视系统中的应用

  另一种用于精确测量位移的传感器是电容式位移传感器,它用于测量发电机定子和转子之间的距离,这个距离被称作发电机气隙。它的工作原理是这样的:两个相近的导体之间存在电容,电容大小与两个导体之间的距离成正比。这种测量方式可以使传感器工作在高温和高电场的环境下。

  拉绳位移传感器是将拉绳缠绕绕到一个轴式传感器上,因为拉绳可以很长,所以可以在距离被测物体很远的地方测量距离的变化。当拉绳从线轴上拉出或缩回时,线轴发生旋转,然后传感器将其转换成变化的电信号。在风力发电机中,可以通过测量空气瓣的位置来测量气流。

  根据应用场合的不同,拉绳传感器可以配合各种旋转传感器共同使用,如电位器、霍尔传感器、模拟或数字非接触式传感器等。

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