智能变桨滑环设计及应用效益

智能变桨滑环设计及应用效益

樊晓光

大唐（赤峰）新能源有限公司 内蒙古 赤峰024000

摘要：智能变桨滑环设计及应用能够提升风力发电机组的可靠运行，降低由于变桨滑环故障引起的停机次数。它通过先进的传感技术和智能控制算法，实现了对变桨滑环的实时监测和故障诊断，提供了预测性维护的功能。这不仅有助于提高风力发电机组的可用性和发电效率，还有助于降低维护成本和延长设备寿命。因此，智能变桨滑环设计及应用在风力发电领域具有广阔的应用前景和重要的意义。

关键词：智能变桨滑环；设计；应用效果

引言

智能变桨滑环通过设置智能组件、检测阻抗和记录运行数据，实现了对风力发电机组的实时监测和远程管理。这不仅提高了风力发电机组的运行效率，还降低了维护成本和风险。随着科技的不断进步，智能变桨滑环的应用将会越来越广泛，为风能行业带来更多的创新和发展机会。

1智能变桨滑环组成

1.1处理器

CPU，即中央处理器，是智能组件的核心部件。它扮演着一个至关重要的角色，负责处理和控制各种任务的执行。其中最重要的功能之一就是对采集到的数据进行处理。CPU在数据处理、显示和通讯等方面发挥着关键作用。它不仅能够高效地处理大量数据，还可以将处理结果以可视化的方式呈现给用户，并通过与其他设备的通讯实现系统间的信息交互。

1.2阻抗测量模块

变桨滑环技术性能的两个重要参数是接触阻抗和动态阻抗。这两个参数对于了解滑环各摩擦副的接触情况至关重要，因此需要实时测量以获取准确的数据。为了实现这一目标，智能滑环结构图被设计为包括一个采样通道，该通道由采样电刷与采样导电环组成，采样通道的作用是为实时接触阻抗提供对比数据。通过测量采样通道的阻抗，可以间接地获得变桨滑环内部各通道的阻抗信息。具体而言，采样电刷与采样导电滑道之间的接触会产生电信号，这些电信号将被发送至阻抗测量电路中。随后，处理器会根据接收到的电信号进行计算，从而得到采样通道的接触阻抗和动态阻抗。通过这样的测量过程，可以对变桨滑环各通道摩擦副的接触状况进行评估。这对于及时识别潜在的故障点、优化滑环性能以及确保设备的正常运行非常重要。

1.3温湿度传感器

该设备被设计用于测量和监控变桨滑环在运行过程中的内部环境温度和湿度。它采用了高精度的温湿度传感器，这种传感器具有内部自动校准的功能，可以确保测量结果的准确性。此外，这种传感器还具有响应速度快、抗干扰能力强的特性，可以在各种环境下稳定工作。对于温度的测量，这个设备可以测量的范围是-40℃到126℃，测量精度达到了±0.2℃。这意味着无论环境温度如何变化，这个设备都可以准确地测量出其内部的温度。对于湿度的测量，这个设备同样采用了高精度的温湿度传感器。它的测量范围是0%到100%，测量精度为±2%RH。

1.4加速度传感器

智能变桨滑环的加速传感器的主要功能是测量和监控变桨滑环在运行过程中的振动情况，并采用精密的测量技术，准确地捕捉到滑环在运行过程中产生的微小振动信号。对这些振动数据进行深入分析，从而评估出变桨滑环最适宜的工作环境，以确保其在最佳状态下运行，从而提高风机的运行效率和稳定性。

1.5振动传感器

采用工业级三轴加速度传感器，这种传感器具有强大的自我诊断功能，可以实时监测设备的运行状态，及时发现并处理可能出现的问题。此外，还具有良好的零偏稳定性和噪声性能，这意味着在各种环境下，它都能提供准确且稳定的测量结果。该传感器的可以测量从-3克到3克的加速度变化。同时该传感器测量结果与真实值之间的误差不超过0.7%。

1.6计数计速传感器

接近开关传感器检测到滑环上的金属部件通过传感器时所产生的信号变化。分析这些信号的变化，可以确定滑环的旋转速度及使用频率和工作时间，从而评估其寿命。转数越高，说明滑环的使用越频繁，其磨损程度可能也会相应增加。记录转数，可以及时了解滑环的寿命状况，为维修和更换提供依据。

1.7光强传感器

该设备能够精确地捕捉和分析这些微弱的光源，可以更深入地了解滑环内部的运行状况。这种弧光的产生可能意味着滑环内部存在某种形式的短路打火现象，这可能是由于电气元件的故障、电线的短路或接触不良等原因引起的。通过定期测量和监测弧光强度，可以及时发现并处理潜在的问题，避免更严重的设备损坏或性能下降。

1.8通讯模块

无线通讯模块是一种用于将变桨滑环的实时监测数据发送至手机移动终端的设备。它通过无线网络连接，如Wi-Fi或4G模块，实现与移动终端的数据通信。该模块采用稳定的网络连接，确保数据的可靠传输。有线通讯模块则用于将变桨滑环的实时监测数据发送至变桨滑环的集中监测系统。该系统是全风场滑环的集中管理平台，可以对多个滑环进行统一监控和控制。通过有线通讯模块，可以实现与集中监测系统的稳定数据交互，方便管理人员对滑环状态进行实时监控和调整。

1.9显示及存储模块

该显示模块的主要功能是实时展示变桨滑环的运行参数，以便工作人员对设备的运行状态有更直观的了解。这些参数包括变桨滑环的接触阻抗、动态阻抗等关键性能指标。通过实时监测这些参数，可以及时发现设备的异常情况，为设备维护和故障排除提供依据。此外，该显示模块还可以显示变桨滑环内部的温度、湿度等环境参数，帮助工作人员了解设备所处的环境条件。同时，还可以显示滑环的转速和转数，以便工作人员掌握设备的运行速度和运动情况。在变桨滑环的振动和内部短路打火方面，该显示模块也能进行实时监测。一旦发现振动过大或出现内部短路打火现象，立即向工作人员发出警报，确保设备的安全运行。存储模块则是用于存储变桨滑环的运行参数。这些参数可以通过有线或无线通讯的方式实时读取，方便工作人员随时查看设备的运行数据。存储模块为滑环性能评估提供了大数据服务，有助于分析设备的运行状况，为设备优化和改进提供依据。

2应用效果

智能变桨滑环作为风机的关键组件之一，承担着传输电力信号的重要任务。通过手机连接智能变桨滑环，风机维护人员可以通过手机实时监控滑环的运行状态，包括转速、温度等关键参数。这些数据的获取，使得维护人员能够更加准确地判断滑环的工作状况，及时发现潜在的故障隐患。同时，智能变桨滑环还可以提供环境大数据服务。通过对滑环周围环境的监测与分析，如温度、湿度、风速等参数，风机维护人员可以及时了解外部环境对风机运行的影响，有针对性地采取相应的措施来保护风机的正常运行。这种全方位的环境监测，为风机维护人员提供了更加全面的数据支持，提高了维护工作的准确性和效率。借助智能变桨滑环提供的大数据分析服务，风机维护人员可以进行预警和计划性维护。通过对历史数据的分析，可以预测可能出现的问题，并提前采取措施进行预防。例如，当发现滑环的温度异常升高时，系统会自动发出警报，提醒维护人员及时检查和处理，避免故障发生。这种预警机制的实施，大大提高了风机的可靠性和安全性。

结束语

智能变桨滑环作为一项创新性产品，在风力发电行业中具有巨大的潜力和应用价值。其成功研发和产业化将推动我国在该领域取得领先地位，并为风机运行安全和提高发电效率提供重要保障。同时，智能变桨滑环的应用还将带动相关产业链的发展，为我国经济增添新的动力。

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