状态监测中常用的传感器类型

1.振动分析传感器

振动分析是机械运行状态监测中使用最广泛的方法。这个类型的传感器采用电磁感应原理，可分为电动式、压电式、电涡流式、电容式、电感式和光电式等。

在风电机组上，该类型的传感器主要被用于监测齿轮箱的齿轮和轴承、发电机轴承和主轴承运行状态，以及机舱的各方向振动情况。风电设备由于监控对象的运行特征，需要采用一些低频的振动传感器，准确性和可靠性要求高，校验难度大。

2.温度测量传感器

风电机组使用的温度传感器主要有线性温度传感器（如PT100或KTY83等）和温度开关。温度传感器在风电机组内主要用来监测工作环境、电气元件与机械设备的工作状况。在设备劣化或过载的情况下，温度值可以很直观地反映设备运行故障。对于风电机组而言，在机舱、电控柜、发电机、变流器和齿轮箱等设备内都安装有很多温度传感器。值得指出的是，在监测蓄电池柜内温度时，采用的温度传感器应满足本质安全要求。

3.应力传感器

应力传感器可以用来监测风电机组的结构载荷和轴转矩，对于风电机组的设计验证和寿命预期有很重要的意义。目前被认为最适合风电机组进行应力测试使用的是光纤应力传感器，它具有耐环境性能优越、抗电磁干扰、体积小和灵敏度高的优点。传统的电阻式应变片也可使用，但测量结果受环境温度的影响比较明显，并且机组遭受雷击的情况下容易损坏。

独立变桨控制需要对载荷实时测量，因此要求载荷测量传感器能够在恶劣环境下长期稳定的工作。目前，常见的测量载荷传感器有两种：电阻应变片和光纤压力传感器（见图11-1），两种传感器的特点及适用场合见表11-1。

图11-1 两种载荷测量传感器

a）电阻应变片 b）光纤压力传感器(www.xing528.com)

表11-1 电阻应变片和光纤压力传感器的比较

为提高测量准确度，应力传感器应配备温度补偿片。数据采集盒选用变桨柜外安装固定方式，具备良好的环境适应性，能直接接受光纤应力信号并以RS422方式，通过集电环来和机舱的风电机组主控制器建立联系。

4.电参数监测传感器

作为发电设备，电参数是其重要的性能指标。对电量的监测主要为电压和电流传感器，由原始数据可进一步分析得到有功、无功、谐波、闪变、不平衡度等参数，表征了风电机组的发电性能和对电网的适应能力，而变流、变桨等子系统的电参数监测则是为了实时了解其运行状态。风电机组的电量监测除计量功能外，还承担了在异常情况下保护机组的职能。

5.气象测量仪

风电机组的运行受气象的影响很大，主要有风速、风向、气压、冰冻等，上述参数的变化都有可能直接对机组的运行效果产生影响，而针对气候变化而进行机组控制模式的调整也正是现阶段风电机组控制技术发展的重要方向。除常规的机舱风速风向计以外，采用激光雷达测风仪进行风轮上风向提前测风被一些新的控制理念所采纳，但在具体的实施上还有很多的工作要进行。

6.机组其他监测

其他参数，如风轮转速、桨距角、偏航位置、液压压力等是风电机组的基本参数，表征了风电机组的基本运行状态。监测系统是基于这些基本参数来对风电机组的运行状态做出评价的。此外一些风电机组根据业主要求还要求安装了自动消防系统和机舱视频监控系统。