风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风力发电机组安全监测装置，包括壳体以及设置在壳体上的双环扣带，所述壳体内设置有开关电源、用于检测作业风力发电机倾斜状态的检测电路以及用于在风力发电机倾斜角度超出安全范围时发出报警信息的报警电路，所述开关电源的输出端连接检测电路的输入端，检测电路的输出端连接报警电路的输入端；所述检测电路包括用于测量风力发电机倾角的加速度传感器以及用于判断倾角是否在安全范围内的单片机，所述加速度传感器的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接报警电路的受控端。本实用新型专利技术能够对风力发电机的使用状态进行实时监测，当其倾斜度超出设定的安全值时发出报警，为电力系统的正常运行提供安全保障。

【技术实现步骤摘要】
风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪
本技术涉及风力发电机组领域，特别是一种风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪。
技术介绍
近年来陆续发生风力发电机组倒塔事故，塔筒作为其重要的支撑部件，塔筒形变对此具有很大影响。目前陆上风电机组的塔筒高度大多在50m-120m之间，塔筒本身承受自身的重力、风的推力、叶轮的扭力等复杂多变的负荷，同时受气象及地质因素的影响，塔筒作为一个弹性刚体会产生一定幅度的摇摆和扭曲等弹性形变。过大的摆动将导致塔筒结构的疲劳度增大，或使塔筒基础发生倾斜，产生安全隐患，因此需要对塔筒的倾斜度进行实时测量。此外，塔基作为塔体的底部支撑单元，其稳固性对风电机组的运行也具有重要影响。在长期运行过程中，塔基会因塔体摇摆等因素的作用而产生沉降等现象，进而使塔体发生偏斜，可通过在塔筒顶端的加装的传感器测量得到。对于风机机舱，其为风机最重要的部位，重量较大，是塔筒主要支撑的部位，也是风机最为关键的部位。由于其与塔筒为非一体的，在长期运行过程中也可能单独发生偏斜，因此也有必要对其倾斜度进行测量。随着塔体倾斜角度的不断变化，风电机组风轮的受力将发生变化，进一步影响相同风速下风力发电机的输出功率。关于防止塔体倒塌，虽然目前相关材料技术不断发展，制造工艺不断改善，但仍不能确保无意外发生。目前相关人员关于塔体倾斜度测量采取了一些方法，如利用平面镜进行物理方法测量、采用图像技术及传感器技术进行测量，但这些方案都存在诸多问题。本技术主要是采用加速度传感器，通过对重力加速度的静态测量，再进行滤波处理来计算倾斜度值。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供一种能够对风力发电机组进行实时监测的装置，当风电机的倾斜度超出设定的安全值时发出报警，提醒管理人员，为电力系统安全运行提供安全保障。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案如下。一种风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪，包括壳体以及设置在壳体上用于将壳体夹持在电路等上的双环扣带(5)，所述壳体内设置有开关电源、用于检测风电机倾斜状态的检测电路以及用于在风力发电机倾斜角度超出安全范围时发出报警信息的报警电路，所述开关电源的输出端连接检测电路的输入端，检测电路的输出端连接报警电路的输入端；所述检测电路包括用于测量风力发电机倾角的加速度传感器以及用于判断倾角是否在安全范围内的单片机，所述加速度传感器的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接报警电路的受控端。而且，所述报警电路包括分别与单片机输出端连接的蜂鸣器和LCD显示屏(3)，所述壳体上开设有蜂鸣器发声孔(2)和报警指示灯(4)。而且，所述报警电路还包括与单片机输出端连接的GPRS模块，所述壳体上设置有与GPRS模块连接的GPRS天线(1)。而且，所述壳体底部设置有与开关电源输入端口连接的USB充电口。而且，所述加速度传感器的输出端连接单片机的输入端之间依次还串联有滤波器、差分放大器、模数转换器。而且，所述加速度传感器型号为ADXL203。而且，所述单片机型号为STM32F103RBT6。本技术的优点和积极效果是：本技术集角度检测、安全警告等功能于一体，用于检测风力发电机的使用情况，可以有效降低风电机倒塌的危险情况发生，提高施工者的工作安全可靠性，为施工现场带来方便，同时也能为管理人员对职工的考核与管理提供数据，具有较大实用性。附图说明图1为本技术的电路原理框图；图2为本技术的主视图；图3为本技术的侧视图。其中：1.GPRS天线；2.蜂鸣器发声孔；3.LCD显示屏；4.报警指示灯；5.电源开关按钮；6.双环扣带。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。一种电力作业风力发电机安全监测装置，其结构如图2和图3所示，包括壳体、双环扣带(6)以及设置在壳体内的检测单元；双环扣带用于将壳体以及壳体的检测单元卡安装在风力发电机上，检测单元用于检测风力发电机的运行状态、倾斜角度并能够对风力发电机处于非安全状态时发出报警信息，为保证风力发电机的安全提供保证。检测单元包括开关电源、检测电路以及报警电路，开关电源用于直接或间接为检测电路以及报警电路提供工作电源，检测电路用于检测风电机倾斜状态，报警电路用于在风力发电机倾斜角度超出安全范围时发出报警信息；上述开关电源的输出端连接检测电路的输入端，检测电路的输出端连接报警电路的输入端。开关电源采用可充电锂电池电源，可充电锂电池电源设置在壳体内。壳体的底部设置有USB充电口，用于为可充电锂电池电源进行充电。壳体的前面板上设置有报警指示灯4和LCD显示屏3，如图2所示。检测电路包括加速度传感器、单片机，单片机的信号输入端分别与加速度传感器输出端连接，单片机的信号输出端连接报警电路的受控端。加速度传感器采用ADXL203加速度传感器，用于检测倾角。信号采集由电源、滤波器、差分放大器、模数转换器依次串联构成电路来实现。其中，电源采用上述开关电源，为直流5V，它为整个系统提供电源，保证整个系统的运行，微控器电压为直流3.3V，由稳压电路将5V电压转换为3.3V实现；滤波器为贝塞尔低通滤波器，信号滤波分为硬件滤波和软件滤波两部分，硬件滤波为低通滤波器，抗混叠，同时消除偏置电压，软件滤波主要是求平均值。差分放大器将加速度传感器输出的电压转换为差分电压，匹配模数转换器的电压要求，增大系统的动态范围，提供适当的电压增益，抑制共模噪声，提高信噪比。模数转换采用单片机自带的12位分辨率的模数转换器；数据处理在单片机中进行，通过DMA(直接存储器存取)方式将转换得到的数字量转移到内存中，模数转换器将模拟信号转换成微控制器可以识别的数字信号；单片机负责采集传感器的数据并控制整个系统的运作，轻了单片机的工作量。单片机采用STM32F103RBT6；数据传输采用485通讯，将该测量仪测得的倾斜度数据传输给风机主控系统。在进行测量时，在塔筒顶端和机舱处各安装一个本测量仪，分别测量塔筒和机舱的倾斜度。经过上述加速度传感器电路和低通滤波器电路，噪声较低的采样信号到达微处理器。本技术微处理器单片机系统时钟频率为72MHz，ADC时钟频率约为70KHz，ADC采样一次用252个时钟周期，采样时间约为3.5ms。STM32的ADC为逐次比较型ADC，具有12位分辨率，不能直接测量负电压，其最小量化单位LSB＝VREF+/212。在硬件电路设计中只用到了ADC1的0和1通道，采样时采用循环采样的方式进行。ADC部件转换后的数值被保存到一个16位的规则通道数据寄存器之中，随后采用DMA(直接存储器存取)传输方式，由DMA把ADC转换的数据传输到SRAM，再进行处理。在进行安装时，将设备水平放置稳固，随后上电。在程序中计算倾角时，令随后计算得到的数字量减去初始得到的数字量，这样消去初始安装时的偏斜角度，即安装误差。之后用全站仪进行测量，得到此时风机塔筒的倾斜角度B，设备实时测得的倾角为C，最终计算得到倾角为：(C-A+B)。这样计算得到的倾斜度克服了加速度传感器的水平安装误差，提高了对杆塔倾斜度的准确判断率。报警电路包括蜂鸣器、GPRS模块、报警指示灯4和LCD显示屏3，蜂鸣器、GPR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪，其特征在于：包括壳体以及设置在壳体上用于将壳体夹持在电路上的双环扣带，所述壳体内设置有开关电源、检测电路以及报警电路，所述开关电源的输出端连接检测电路的输入端，检测电路的输出端连接报警电路的输入端；所述检测电路包括用于测量风力发电机倾角的加速度传感器以及单片机，所述加速度传感器的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接报警电路的受控端。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪，其特征在于：包括壳体以及设置在壳体上用于将壳体夹持在电路上的双环扣带，所述壳体内设置有开关电源、检测电路以及报警电路，所述开关电源的输出端连接检测电路的输入端，检测电路的输出端连接报警电路的输入端；所述检测电路包括用于测量风力发电机倾角的加速度传感器以及单片机，所述加速度传感器的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接报警电路的受控端。2.根据权利要求1所述的风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪，其特征在于：所述报警电路包括分别与单片机输出端连接的蜂鸣器和LCD显示屏(3)，所述壳体上开设有蜂鸣器发声孔(2)和报警指示灯(4)。3.根据权利要求1所述的风电机组塔体倾斜度测量与校正测量仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖钟秀，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：新型
国别省市：河北,13