风力发电机组的塔架净空的监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风力发电机组的塔架净空的监测系统，包括控制单元、至少两个距离传感器，距离传感器设置于塔架的表面上；至少两个距离传感器至少包括传感器对，传感器对包括第一距离传感器和第二距离传感器；当风力发电机组的叶片处于目标区域时，第一距离传感器用于获取第一距离，第二距离传感器用于获取第二距离，第一距离为第一距离传感器与叶片之间的距离，第二距离为第二距离传感器与叶片之间的距离；控制单元至少用于根据第一距离、第二距离、塔架的半径和偏航角度得到塔架净空，偏航角度为风力发电机组的机舱轴线与塔架的预设基准轴线的夹角。本发明专利技术通过至少两个距离传感器获取相关距离信息，进而得到塔架净空，提高了检测的精度。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组的塔架净空的监测系统
本专利技术属于风力发电机组的塔架净空的监测
，尤其涉及一种风力发电机组的塔架净空的监测系统。
技术介绍
风力发电机组对于成本要求越来越高，叶片越来越大；导致叶片比较柔，变形增大；风轮在旋转过程中与塔架干涉的概率越来越大。目前主要的风力发电机组推出了叶片与塔架净空的监测。目前主要的解决方案主要有两种：(1)在机舱前部下面固定激光传感器，随机舱一起偏航。激光传感器打出多束激光，当叶片掠过塔架时，叶片反射激光，可以确认叶片的变形程度。(2)在机舱前部下面固定视觉监测，随机舱一起偏航。视觉监测可以成像完整的叶尖结构，当叶片掠过塔架时，通过视觉识别软件提取叶尖轮廓，确认叶尖与塔架的净空距离。上述提供的解决方案，存在以下不足：对于上述(1)方案，主要问题如下：1)所投激光数量有限，不能准确的得到叶片与塔架净空的准确距离，只能得到其中的净空距离范围。2)固定在机舱上面，距离叶尖距离远，激光功率大，成本高。对于上述(2)方案，主要问题如下：1)采用的视觉识别，靠图像处理。图像识别受外部环境影响大，例如雾天和沙尘等。2)固定在机舱上，距离叶尖距离远，受视觉范围影响，测试范围有限。3)图像识别需要专门的工控机，控制复杂实，性差和可靠性不高。4)工控机和视觉识别成本高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中风力发电机组的塔架净空监测的准确性较差的缺陷，提供一种风力发电机组的塔架净空的监测系统。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本专利技术提供一种风力发电机组的塔架净空的监测系统，包括控制单元、至少两个距离传感器，距离传感器在塔架的外壁表面上沿周向分布；至少两个距离传感器至少包括传感器对，传感器对包括第一距离传感器和第二距离传感器；当风力发电机组的叶片处于目标区域时，第一距离传感器用于获取第一距离，第二距离传感器用于获取第二距离，第一距离为第一距离传感器与叶片之间的距离，第二距离为第二距离传感器与叶片之间的距离；控制单元至少用于根据第一距离、第二距离、塔架的半径和偏航角度得到塔架净空，偏航角度为风力发电机组的机舱轴线与塔架的预设基准轴线的夹角。该技术方案基于至少两个距离传感器获取与叶片之间的距离，进而得到塔架净空，提高了检测的精度。较佳地，控制单元根据第一距离、第二距离、塔架的半径得到第四距离L4，第四距离为塔架的中心与叶片之间的距离；控制单元根据第四距离L4和偏航角度得到第五距离L5，第五距离L5为第四距离L4在机舱轴线上的投影的长度；控制单元根据第五距离L5和塔架的半径得到塔架净空，其中，L0＝L5-R，L0表征塔架净空，R表征塔架的半径。较佳地，控制单元还根据第一距离、第二距离、塔架的半径得到对象角度，对象角度为第一直线与第二直线之间的夹角，第一直线为经过塔架的中心和叶片的直线，第二直线为经过塔架的中心和对象距离传感器的直线，对象距离传感器为第一距离传感器或第二距离传感器；控制单元还根据第一参考角度和偏航角度得到第二参考角度，第一参考角度为第二直线与预设基准轴线之间的夹角，第二参考角度为第二直线与机舱轴线之间的夹角；控制单元还根据对象角度和第二参考角度得到目标夹角θ8；控制单元还根据第四距离L4和目标夹角θ8得到第五距离L5，其中L5＝L4*cosθ8。较佳地，至少两个距离传感器中的任意两个距离传感器组成一传感器对，每一传感器对分别获取第一距离和第二距离；控制单元分别根据塔架的半径、每一传感器对对应的第一距离和第二距离得到单组净空；控制单元还根据传感器对对应的单组净空的平均值得到塔架净空。该技术方案中，多个距离传感器形成多个传感器对，基于每一传感器对获取的距离信息，均可得到一个对应的单组净空，根据全部传感器对对应的单组净空的平均值得到塔架净空，可以实现数据校准，提高检测的精度。较佳地，目标区域包括若干个检测位置，所述传感器对还用于在所述叶片处于每一个所述检测位置时获取与所述检测位置对应的所述第一距离和所述第二距离；所述控制单元分别根据所述塔架的半径、每一个所述检测位置对应的所述第一距离和所述第二距离得到位点净空；所述控制单元还根据全部所述检测位置对应的所述位点净空的平均值得到所述塔架净空。该技术方案中，在叶片划过该目标区域的过程中，该传感器对跟随叶片实时获取距离信号，以实时得到塔架净空，并且，基于若干检测位置对应的位点净空得到塔架净空，可以实现数据校准，提高检测的精度。较佳地，至少两个距离传感器设置于同一水平面上。较佳地，距离传感器的数量为至少3个，距离传感器沿塔架的周向均匀设置。该技术方案使得距离传感器覆盖塔架周向的全部角度范围，能保证在风力发电机组机舱任意偏航的情况下，均能够实现检测。较佳地，塔架至少包括第一塔架体和第二塔架体，第一塔架体和第二塔架体通过法兰连接，法兰设置有通孔，距离传感器的连接线穿过通孔导入塔架的内部以与控制单元电连接。该技术方案可以避免在塔架的中部打孔，保证了塔架的强度。较佳地，法兰包括第一法兰和第二法兰，第一塔架体的第一法兰连接面设置有第一凹槽；第二塔架体的第二法兰连接面设置有第二凹槽；第一凹槽与第二凹槽对应设置；第一凹槽与第二凹槽包围一空间以形成通孔。较佳地，距离传感器包括超声波距离传感器。该技术方案中，基于超声波距离传感器，可以减少雾天、沙尘等环境因素的影响，提高检测的可靠性，提高检测的精度。较佳地，目标区域为叶片与塔架的竖直轴线的夹角在[-15°,+15°]区间对应的区域，或目标区域为叶片与塔架的竖直轴线的夹角在[-30°,+30°]区间对应的区域。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术通过至少两个距离传感器获取相关距离信息，进而得到塔架净空，提高了检测的精度。附图说明图1为本专利技术的实施例1的风力发电机组的塔架净空的监测系统设置的风力发电机组的结构示意图。图2为本专利技术的实施例1的风力发电机组的塔架净空的监测系统获取塔架净空的一种实施方式的示意图。图3为本专利技术的实施例1的风力发电机组的塔架净空的监测系统获取塔架净空的另一种实施方式的示意图。图4为本专利技术的实施例2的风力发电机组的塔架净空的监测系统设置的塔架的局部的示意图。图5为本专利技术的实施例2的风力发电机组的塔架净空的监测系统获取塔架净空的一种实施方式的示意图。图6为本专利技术的实施例3的风力发电机组的塔架净空的监测系统获取塔架净空的一种实施方式的示意图。图7为本专利技术的实施例4的风力发电机组的塔架净空的监测系统获取塔架净空的一种实施方式的示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1本实施例提供一种风力发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组的塔架净空的监测系统，其特征在于，包括控制单元、至少两个距离传感器，所述距离传感器在所述塔架的外壁表面上沿周向分布；/n至少两个所述距离传感器至少包括传感器对，所述传感器对包括第一距离传感器和第二距离传感器；当所述风力发电机组的叶片处于目标区域时，所述第一距离传感器用于获取第一距离，所述第二距离传感器用于获取第二距离，所述第一距离为所述第一距离传感器与所述叶片之间的距离，所述第二距离为所述第二距离传感器与所述叶片之间的距离；/n所述控制单元至少用于根据所述第一距离、所述第二距离、所述塔架的半径和偏航角度得到所述塔架净空，所述偏航角度为所述风力发电机组的机舱轴线与所述塔架的预设基准轴线的夹角。/n

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的塔架净空的监测系统，其特征在于，包括控制单元、至少两个距离传感器，所述距离传感器在所述塔架的外壁表面上沿周向分布；
至少两个所述距离传感器至少包括传感器对，所述传感器对包括第一距离传感器和第二距离传感器；当所述风力发电机组的叶片处于目标区域时，所述第一距离传感器用于获取第一距离，所述第二距离传感器用于获取第二距离，所述第一距离为所述第一距离传感器与所述叶片之间的距离，所述第二距离为所述第二距离传感器与所述叶片之间的距离；
所述控制单元至少用于根据所述第一距离、所述第二距离、所述塔架的半径和偏航角度得到所述塔架净空，所述偏航角度为所述风力发电机组的机舱轴线与所述塔架的预设基准轴线的夹角。


2.如权利要求1所述的风力发电机组的塔架净空的监测系统，其特征在于，所述控制单元根据所述第一距离、所述第二距离、所述塔架的半径得到第四距离L4，所述第四距离为所述塔架的中心与所述叶片之间的距离；所述控制单元根据所述第四距离L4和所述偏航角度得到第五距离L5，所述第五距离L5为所述第四距离L4在所述机舱轴线上的投影的长度；所述控制单元根据所述第五距离L5和所述塔架的半径得到所述塔架净空，其中，L0＝L5-R，L0表征所述塔架净空，R表征所述塔架的半径。


3.如权利要求2所述的风力发电机组的塔架净空的监测系统，其特征在于，所述控制单元还根据所述第一距离、所述第二距离、所述塔架的半径得到对象角度，所述对象角度为第一直线与第二直线之间的夹角，所述第一直线为经过所述塔架的中心和所述叶片的直线，所述第二直线为经过所述塔架的中心和对象距离传感器的直线，所述对象距离传感器为所述第一距离传感器或所述第二距离传感器；
所述控制单元还根据第一参考角度和所述偏航角度得到第二参考角度，所述第一参考角度为所述第二直线与所述预设基准轴线之间的夹角，所述第二参考角度为所述第二直线与所述机舱轴线之间的夹角；
所述控制单元还根据所述对象角度和所述第二参考角度得到目标夹角θ8；
所述控制单元还根据所述第四距离L4和所述目标夹角θ8得到所述第五距离L5，其中L5＝L4*cosθ8。


4.如权利要求1所述的风力发电机组的塔架净空的监测系统，其特征在于，至少两个所述距离传感器中的任意两个所述距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振军，李红梅，李俊，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31