一种风力发电机组塔架载荷测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风力发电机组塔架载荷测量系统，包括塔架载荷测量模块，所述塔架载荷测量模块包括塔顶载荷测量模块、塔中载荷测量模块、塔底载荷测量模块和测量信号接收模块，所述塔顶载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，所述塔中载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，所述塔底载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，涉及风力发电技术领域。该风力发电机组塔架载荷测量系统，达到了既可满足对塔架载荷的实时监测，同时统计数据可用于为风力发电机组的进一步优化提供可靠的试验依据的目的，从而弥补现有的塔架载荷采用理论计算和仿真模拟的不足，大大提高了数据的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组塔架载荷测量系统
本专利技术涉及风力发电
，具体为一种风力发电机组塔架载荷测量系统。
技术介绍
随着社会的不断发展，对能源的需求不断增加，风能作为一种重要的清洁的、可再生的能源，在世界各地已经得到了很大的发展，风力发电所占的比例也越来越大，逐渐成为了一种常规能源。随着单机容量越来越大，塔架高度越来越高，成为近来风电行业的趋势。在风电量提升越来越向精细化发展的趋势下，增加风机塔架高度是为低风速区提升发电量的一种直接有效的手段，所以塔架设计是机组整机设计中极其重要的一部分，塔架是支撑机舱及风力发电机零部件的结构，承受来自风力机各部件的所有载荷，它不仅要有一定高度，使风力机处于较为理想的位置上运转，还应有足够的强度和刚度，以保证在极端风况条件下，不会使风力机倾倒。在现行的塔架设计中，采用ANSYS软件对其塔架建模，使用Blade软件进行载荷计算，然而，由于现场应用环境比较复杂，理论计算值和实际载荷之间存在一定差别，很多现实中的各种客观因素可能影响理论计算的真实性，如何在满足安全的前提下，尽可能的优化结构，节约材料成本，是塔架设计的关键、因此，通过现场测试判断塔架真实载荷尤为重要。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种风力发电机组塔架载荷测量系统，解决了由于现场应用环境比较复杂，理论计算值和实际载荷之间存在一定差别，很多现实中的各种客观因素可能影响理论计算真实性的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种风力发电机组塔架载荷测量系统，包括塔架载荷测量模块，所述塔架载荷测量模块包括塔顶载荷测量模块、塔中载荷测量模块、塔底载荷测量模块和测量信号接收模块，所述塔顶载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，所述塔中载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，所述塔底载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接。进一步地，所述塔顶载荷测量模块包括塔顶光栅光纤应力信号、第一信号解调器、第一信号滤波器、第一数据采集与处理模块、第一信号放大器和第一无线发送模块，所述塔顶光栅光纤应力信号的输出端与第一信号解调器的输入端连接，所述第一信号解调器的输出端与第一信号滤波器的输入端连接，所述第一信号滤波器的输出端与第一数据采集与处理模块的输入端连接，所述第一数据采集与处理模块的输出端与第一信号放大器的输入端连接，所述第一信号放大器的输出端与第一无线发送模块的输入端连接。进一步地，所述塔中载荷测量模块包括塔中光栅光纤应力信号、第二信号解调器、第二信号滤波器、第二数据采集与处理模块、第二信号放大器和第二无线发送模块，所述塔中光栅光纤应力信号的输出端与第二信号解调器的输入端连接，所述第二信号解调器的输出端与第二信号滤波器的输入端连接，所述第二信号滤波器的输出端与第二数据采集与处理模块的输入端连接，所述第二数据采集与处理模块的输出端与第二信号放大器的输入端连接，所述第二信号放大器的输出端与第二无线发送模块的输入端连接。进一步地，所述塔底载荷测量模块包括塔底光栅光纤应力信号、第三信号解调器、第三信号滤波器、第三数据采集与处理模块、第三信号放大器和第三无线发送模块，所述塔底光栅光纤应力信号的输出端与第三信号解调器的输入端连接，所述第三信号解调器的输出端与第三信号滤波器的输入端连接，所述第三信号滤波器的输出端与第三数据采集与处理模块的输入端连接，所述第三数据采集与处理模块的输出端与第三信号放大器的输入端连接，所述第三信号放大器的输出端与第三无线发送模块的输入端连接。进一步地，所述测量信号接收模块包括无线接收模块、第四信号放大器、采集器、PC机、远程查看模块和监控系统，所述无线接收模块的输出端与第四信号放大器的输入端连接，所述第四信号放大器的输出端与采集器的输入端连接，所述采集器的输出端与PC机的输入端连接，所述监控系统的输出端与PC机的输入端连接，所述PC机的输出端与监控系统的输入端连接，所述监控系统的输出端与采集器的输入端连接。进一步地，所述无线接收模块、第四信号放大器和采集器之间均采用RS232接口连接。进一步地，所述PC机和远程查看模块之间通过风场环网交换机连接。进一步地，所述采集器和监控系统之间采用PCB印刷电路板连接。(三)有益效果本专利技术具有以下有益效果：该风力发电机组塔架载荷测量系统，通过所述塔顶载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，所述塔中载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，所述塔底载荷测量模块的输出端与测量信号接收模块的输入端连接，达到了既可满足对塔架载荷的实时监测，同时统计数据可用于为风力发电机组的进一步优化提供可靠的试验依据的目的，从而弥补现有的塔架载荷采用理论计算和仿真模拟的不足，由于传统的载荷测试一般采用粘贴应变片的方法进行测试，在测试过程中时常受到信号干扰的影响，使得测试精度降低，在恶劣环境如盐雾、潮湿环境容易失效，光纤光栅具有体积小、不受电磁干扰、耐腐蚀、稳定性高等特点，当光纤光栅应变受到应力形变时，波长就会发生变化，波长的变化量与应力的变化量成正比关系，可以通过检测光纤光栅应变传感器的波长变化即可算出塔架的应变量，再者，与传统的单系统模式不同，该方式采用各子系统分布式单元数据采集与处理，采用无线传输方式，降低系统内部干扰，大大提高了数据的可靠性。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术塔架载荷测量模块的系统原理框图；图2为本专利技术塔顶载荷测量模块的系统原理框图；图3为本专利技术塔中载荷测量模块的系统原理框图；图4为本专利技术塔底载荷测量模块的系统原理框图；图5为本专利技术测量信号接收模块的系统原理框图。图中，1-塔架载荷测量模块、2-塔顶载荷测量模块、21-塔顶光栅光纤应力信号、22-第一信号解调器、23-第一信号滤波器、24-第一数据采集与处理模块、25-第一信号放大器、26-第一无线发送模块、3-塔中载荷测量模块、31-塔中光栅光纤应力信号、32-第二信号解调器、33-第二信号滤波器、34-第二数据采集与处理模块、35-第二信号放大器、36-第二无线发送模块、4-塔底载荷测量模块、41-塔底光栅光纤应力信号、42-第三信号解调器、43-第三信号滤波器、44-第三数据采集与处理模块、45-第三信号放大器、46-第三无线发送模块、5-测量信号接收模块、51-无线接收模块、52-第四信号放大器、53-采集器、54-PC机、55-远程查看模块、56-监控系统。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。请参阅图1-5，本专利技术实施例提供一种技术方案：一种风本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组塔架载荷测量系统，包括塔架载荷测量模块（1），其特征在于：所述塔架载荷测量模块（1）包括塔顶载荷测量模块（2）、塔中载荷测量模块（3）、塔底载荷测量模块（4）和测量信号接收模块（5），所述塔顶载荷测量模块（2）的输出端与测量信号接收模块（5）的输入端连接，所述塔中载荷测量模块（3）的输出端与测量信号接收模块（5）的输入端连接，所述塔底载荷测量模块（4）的输出端与测量信号接收模块（5）的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组塔架载荷测量系统，包括塔架载荷测量模块（1），其特征在于：所述塔架载荷测量模块（1）包括塔顶载荷测量模块（2）、塔中载荷测量模块（3）、塔底载荷测量模块（4）和测量信号接收模块（5），所述塔顶载荷测量模块（2）的输出端与测量信号接收模块（5）的输入端连接，所述塔中载荷测量模块（3）的输出端与测量信号接收模块（5）的输入端连接，所述塔底载荷测量模块（4）的输出端与测量信号接收模块（5）的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔架载荷测量系统，其特征在于：所述塔顶载荷测量模块（2）包括塔顶光栅光纤应力信号（21）、第一信号解调器（22）、第一信号滤波器（23）、第一数据采集与处理模块（24）、第一信号放大器（25）和第一无线发送模块（26），所述塔顶光栅光纤应力信号（21）的输出端与第一信号解调器（22）的输入端连接，所述第一信号解调器（22）的输出端与第一信号滤波器（23）的输入端连接，所述第一信号滤波器（23）的输出端与第一数据采集与处理模块（24）的输入端连接，所述第一数据采集与处理模块（24）的输出端与第一信号放大器（25）的输入端连接，所述第一信号放大器（25）的输出端与第一无线发送模块（26）的输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组塔架载荷测量系统，其特征在于：所述塔中载荷测量模块（3）包括塔中光栅光纤应力信号（31）、第二信号解调器（32）、第二信号滤波器（33）、第二数据采集与处理模块（34）、第二信号放大器（35）和第二无线发送模块（36），所述塔中光栅光纤应力信号（31）的输出端与第二信号解调器（32）的输入端连接，所述第二信号解调器（32）的输出端与第二信号滤波器（33）的输入端连接，所述第二信号滤波器（33）的输出端与第二数据采集与处理模块（34）的输入端连接，所述第二数据采集与处理模块（34）的输出端与第二信号放大器（35）的输入端连接，所述第二信号放大器（35）的输出端与第二无线发送模块（...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘爱华，王安正，于长生，舒晶，边耀，
申请(专利权)人：南京风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32