监测风机塔筒危险挠变的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及风力发电机安全监测技术领域，尤其是涉及一种监测风机塔筒危险挠变的系统及方法。该系统包括塔筒、激光器和激光靶标；所述激光器和激光靶标以较大的距离高差分别固定于塔筒的上部平台和底部平台上，所述激光器发出的激光束在塔筒呈静立状态时指向靶标的中心。当风力发电机将风能载荷施于塔筒或塔筒基座受地基沉降发生倾斜等其它因素引起塔筒挠曲变形时，激光器光束就会偏离靶标的中心，监测系统即通过靶标上的光敏器件或激光器测距值的变化将激光束偏离量达到预警限值的情况作为系统监测信号送出并触发相关控制调整机制。本发明专利技术具有监控精度高，可靠性好，易于安装，方便设置，方便校准/维护的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机安全监测
，尤其是涉及一种监测风机塔筒危险挠变的系统及方法。
技术介绍
目前，风电机组塔筒安全已成为风电设备管理者重点关注的问题之一，以塔筒形态在线监测系统在监测到塔筒出现危险形变或危险应力时，适时调控风机运行姿态，减弱塔筒工作负载，避免出现风电机级倾覆的重大灾害事故，是目前广泛探索的运行安全模式。其中，所谓风机的危险挠变是指风机塔筒受到超出其设计允许负荷时对应的挠性变形。现有技术中已经实施的做法：在塔筒顶部或机舱架底部装设“倾角”传感器监测参考平面因塔筒受力挠曲引起的变形倾角。这种做法的问题：①风机工作，以及受风力引起的塔筒顶端参考平面倾斜并非静力稳定态；因而，通过重力探测方式工作的倾角传感器无法在实际测量中排除塔筒晃动、摇摆时的侧向“加速度”影响。②塔筒本身刚性极大，计算表明其在极限负载条件下的顶部挠变角仅有1～2°，即便从静态看，倾角传感器也难于实现有效的鉴别精度；或曰，从控制目标衡量，无论是工程意义上的设置精度，还是实际控制中的偏差影响，都将很大程度影响监测控制的有效性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种监测风机塔筒危险挠变的系统及方法，以解决现有技术中存在的监控精度低、可靠性差、安装不便的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的监测风机塔筒危险挠变的系统，其包括塔筒、激光器和激光靶标；所述塔筒内至少具有一组相对设置的基准位和测量位，所述激光器设置于所述基准位，所述激光靶标设置于所述测量位。其中，所述基准位、测量位中的其中一者位于所述塔筒的下部，另一者位于所述塔筒的上部，所述激光器的光束在风机塔筒处于无风静立姿态时照射在所述激光靶标的平衡中心。其中，所述激光靶标为光敏靶盘，所述光敏靶盘以距靶标中心按一定半径分区集成了光电感应器件，通过输出电信号识别受激光照射区域的变化，实现对塔筒挠变程度的预警监测，并与风机控制系统通讯连接。其中，所述激光靶标为具有反光涂层的平面结构，包括具有一定半径的反光圆面或具有一定内径和环宽的反光圆环面；所述激光器为激光测距仪，通过所述激光测距仪的激光束照射在所述激光靶标的反光区或非反光区所获探测距离的异常变化实现对塔筒挠变程度的预警监测，并与风机控制系统通讯连接。其中，所述激光靶标为具有反光涂层的立体结构，由包括中心圆和至少一个外围圆环以一定的层间距同轴套叠构成，所述立体结构朝向激光器方向的面涂有所述反光涂层，所述激光靶标的轴线与塔筒静立时激光束的投射方向同轴。其中，所述测量位除去所述激光靶标的反光涂层之外的区域涂覆有吸光涂层。其中，所述激光靶标的光感探测区域的形状为圆形或者至少一个圆环形或者为圆形和至少一个圆形环的组合。本专利技术还提供一种监测风机塔筒危险挠变的方法，其包括如下步骤：在塔筒内以较大的纵向高差分别选定安装平台为基准位和测量位，将激光器固定于基准位，将激光靶标固定于测量位；激光器以固定投射方向照向激光靶标，通过鉴别激光束在激光靶标的投射偏心程度获得对塔筒挠变危险值的监测。其中，当所述激光靶标为光敏靶盘时，所述光敏靶盘将所述投射偏心程度对应输出为光电信号与风机控制系统通讯连接，其中，所述投射偏心程度的鉴别包括：利用光敏靶盘上光敏器件的配置半径分区识别塔筒挠变的危险程度，并实时反馈给风机控制系统。其中，当激光靶标为反光涂层结构时，所述激光器为激光测距仪，激光测距仪光束在靶标上投射的所述偏心程度会因靶标反光区的结构设置被激光测距仪鉴别为有差异的测距值反馈给风机控制系统，其中，所述有差异的测距值包括：所述激光测距仪照射于有纵向高差的不同反光涂层区所获得的测距结果，或所述激光测距仪照射于反光涂层区和吸光涂层区的测量信号差。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的监测风机塔筒危险挠变的系统及方法，采用激光探测技术监测塔筒因受风力载荷或基础沉降等所引起的挠度，具有监控精度高，可靠性好，易于安装，方便设置，方便校准/维护的优点，而且避免了现有技术中应用倾角传感器监测时所受的塔筒工作摆动的动态加速度影响的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术监测风机塔筒危险挠变的系统的结构示意图；图2为本专利技术将激光器安装于塔筒底部的结构示意图；图3为本专利技术将激光器安装于塔筒顶部的结构示意图；图4为本专利技术单圆环式激光靶标的结构示意图；图5为本专利技术圆形式激光靶标的结构示意图；图6为本专利技术双圆环式激光靶标的结构示意图；图7为本专利技术激光靶标的一种立体结构的主示图；图8为图7的A-A剖视图；图9为本专利技术激光靶标的另一种立体结构的主示图；图10为图9的A-A剖视图。附图标记：1-激光器；2-激光束；3-激光靶标。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。实施例一结合图1至图6所示，本实施例提供一种监测风机塔筒危险挠变的系统，其包括塔筒、激光器1和激光靶标3；在塔筒内至少具有一组相对设置的基准位和测量位，激光器1设置于基准位，用于沿塔筒的轴线方向投射激光束2，激光靶标3设置于测量位，用于接收激光器1投射的激光束2。本实施例中的激光靶标3优选为光敏靶盘，光敏靶盘是由光敏元件制成。光敏靶盘以距靶标中心按一定半径分区集成了光电感应器件，通过输出电信号识别受激光照射区域的变化，实现对塔筒挠变程度的预警监测，并与风机控制系统通讯连接，在监测到预设的危险挠变时向风机控制系统输出信号启动响应。优选地，光敏靶盘按一定半径分别配置内圆区及多个外圆环带区，并分别输出电信号，方便监测系统据以识别激光束偏离靶标中心的程度，从而分级预警及触发与风机运行控制相关的规避调整动作。进一步的，激光靶标3的光感探测区域的形状可以为圆形或者圆环形。这种圆形或者圆环形激光靶标3是指其可以感受激光照射的光敏元件所组成的区域形态，其中半径r＝a，a是靶标要反映的危险挠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测风机塔筒危险挠变的系统，其特征在于，包括塔筒、激光器和激光靶标；所述塔筒内至少具有一组相对设置的基准位和测量位，所述激光器设置于所述基准位，所述激光靶标设置于所述测量位。

【技术特征摘要】
1.一种监测风机塔筒危险挠变的系统，其特征在于，包括塔筒、激光器和激光靶标；所述塔筒内至少具有一组相对设置的基准位和测量位，所述激光器设置于所述基准位，所述激光靶标设置于所述测量位。2.根据权利要求1所述的监测风机塔筒危险挠变的系统，其特征在于，所述基准位、测量位中的其中一者位于所述塔筒的下部，另一者位于所述塔筒的上部，所述激光器的光束在风机塔筒处于无风静立姿态时照射在所述激光靶标的平衡中心。3.根据权利要求1或2所述的监测风机塔筒危险挠变的系统，其特征在于，所述激光靶标为光敏靶盘，所述光敏靶盘以距靶标中心按一定半径分区集成了光电感应器件，通过输出电信号识别受激光照射区域的变化，实现对塔筒挠变程度的预警监测，并与风机控制系统通讯连接。4.根据权利要求1或2所述的监测风机塔筒危险挠变的系统，其特征在于，所述激光靶标为具有反光涂层的平面结构，包括具有一定半径的反光圆面或具有一定内径和环宽的反光圆环面；所述激光器为激光测距仪，通过所述激光测距仪的激光束照射在所述激光靶标的反光区或非反光区所获探测距离的异常变化实现对塔筒挠变程度的预警监测，并与风机控制系统通讯连接。5.根据权利要求1或2所述的监测风机塔筒危险挠变的系统，其特征在于，所述激光靶标为具有反光涂层的立体结构，由包括中心圆和至少一个外围圆环以一定的层间距同轴套叠构成，所述立体结构朝向激光器方向的面涂有所述反光涂层，所述激光靶标的轴线与塔筒静立时激光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱道升，
申请(专利权)人：三一重型能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11