一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统，包括：激光测距仪，安装在风机的机舱上，该激光测距仪设计有多个激光头，其中一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，在多个激光头的作用下，使得叶片进入非安全净空区域就能监测到下叶尖附近区域的多个点，该多个点形成一个面，通过监测到的该个面能够避免由非叶片行为引起的净空误报；控制系统，为风机的主控系统，所述激光测距仪接入控制系统，所述控制系统通过激光测距仪的测量来判断是否需要报警停机。本实用新型专利技术具有安全可靠、成本低、净空监测准确等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统
本技术涉及风力发电的
，尤其是指一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统。
技术介绍
随着技术的发展，风机的叶片越来越长，意味着叶片越来越柔软，在旋转过程中变形非常大，有可能打到塔筒带来危险，因此，有必要实时监控叶片与塔筒之间的距离，即净空距离。目前行业内用于测量叶片与塔筒净空的做法是在塔筒上靠近叶片下叶尖的位置，沿径向360度布置若干个激光扫描仪，激光扫描仪反复水平扫描，通过实时测量激光与叶片之间的夹角和距离，计算下叶尖与塔筒之间的最小距离。上述技术存在若干个不足，首先，需要布置若干个激光扫描仪，并且激光扫描仪是带角度和距离测量功能的，价格昂贵；其次，激光扫描仪安装高度为下叶尖高度，距离地面最少20米，安装和维护不方便，费用高；最后，由于激光是不断左右扫描运动的，叶片也是运动的，一个运动的物体去测量另一个运动的物体，要求采样频率很高，并且该方法通过测量激光与叶片之间的夹角和距离，实时计算最小距离，数据量很大。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种安全可靠、准确、低成本的基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统，包括：激光测距仪，安装在风机的机舱上，该激光测距仪设计有多个激光头，其中一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，在多个激光头的作用下，使得叶片进入非安全净空区域就能监测到下叶尖附近区域的多个点，该多个点形成一个面，即叶片扫过监测位置时能够监测到一个面，通过监测到的该个面能够避免由非叶片行为引起的净空误报；控制系统，为风机的主控系统，所述激光测距仪接入控制系统，所述控制系统通过激光测距仪测得的测距值来判断是否需要报警停机。进一步，所述激光测距仪内部配置一个可见定位激光，用于调节激光测距仪角度时确定激光所打在的位置，所述可见定位激光与打在叶片下叶尖位置的激光头所发射的激光平行，确保可见定位激光所打在的位置即为打在下叶尖位置的激光头所发射的激光所打在的位置。进一步，所述激光测距仪上集成有用于反馈激光测距仪运行情况的运行状态码、用于控制激光测距仪开机或关机的启停逻辑开关以及用于控制可见定位激光打开或关闭的可见激光开关。本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、采用纯测距的激光测距仪，代替昂贵的带角度和距离测量功能的激光扫描仪。2、只需要安装一个激光测距仪，不论偏航到哪个角度，测量效果都一样，代替若干个激光扫描仪，节省费用。3、将激光测距仪安装在机舱上，代替安装在塔筒上的方式，降低安装和维护难度。4、采集到的数据无需二次计算，直接判断即可，减轻采集器的负担。5、激光测距仪能够输出运行状态码，数据出现异常时能够通过运行状态码识别出是气候环境变化引起还是监测系统引起。6、采用多个激光头(多光束)的激光测距仪，叶片扫过监测位置时能够监测到一个面，防止因为飞鸟、漂浮物及雨雪沙尘暴天气引起的数据误报。7、净空监测对角度定位的准确性要求非常高，激光测距仪内置可见定位激光，保证角度调节的高准确性。8、激光测距仪加入启停逻辑开关，风机在停机或小功率运行时断开，延长激光测距仪的使用寿命，降低成本。附图说明图1为风机叶片净空监测的设备示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，风机的机舱3安装在塔筒6顶部，风机的控制系统2安装在机舱3中，三只叶片4组成的风轮，在吸收风能后顺时针旋转。本实施例提供了一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统，包括激光测距仪1和控制系统2。所述激光测距仪1安装在风机的机舱上，该激光测距仪1设计有多个激光头，能打出多光束，其中一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，由于测距激光肉眼不可见，调节激光测距仪1角度时无法确定激光所打在的位置，所以在激光测距仪1内部配置一个可见定位激光，用于调节激光测距仪1角度时确定激光所打在的位置，所述可见定位激光与打在叶片下叶尖位置的激光头所发射的激光5平行，确保可见定位激光所打在的位置即为打在下叶尖位置的激光头所发射的激光所打在的位置。所述控制系统2为风机的主控系统，所述激光测距仪1接入控制系统2，所述控制系统2通过激光测距仪1测得的测距值来判断是否需要报警停机。当前行业中使用的激光测距仪为单激光头测距仪，单激光头测距仪只能监测到单光束所打在的位置是否有障碍物，但是无法确定此障碍物是否叶片经过还是因为空中漂浮物、飞鸟飞过或雨雪沙尘暴天气时其它原因引起的，所以有时候会引起净空误报。本系统采用的激光测距仪1设计有多个激光头，由于其中一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，因此，每次叶片4进入非安全净空区域都能监测到下叶尖附近区域的多个点，该多个点形成一个面，即叶片4扫过监测位置时能够监测到一个面，可以通过监测到的该个面与飞鸟飞过或漂浮物遮挡激光测距仪激光位置时所触发的净空误报明显区别开来，也能够与雨雪沙尘暴天气等引起的净空误报明显区别开来。当前行业内使用的激光测距仪仅仅是简单的输出测距值，对于测距仪本身运行状态、激光所测位置的定位以及何时启动监测等功能都没有。基于这些情况本系统采用的激光测距仪1集成了运行状态码、启停逻辑开关和可见激光开关等功能。运行状态码用于反馈激光测距仪是否正常运行，如此便可以实时了解激光测距仪运行情况，遇到数据异常时能够区别到底是因气候环境异常还是监测系统本身故障引起。由于风机在停机状态和小功率运行时净空较大，不存在净空不安全的问题，加入启停逻辑开关，对风机的运行状态、功率、风速、风轮转速和桨距角等与净空密切相关的参量进行判断，风机在停机和小功率运行状态，可以通过启停逻辑开关控制激光测距仪关机，如此可以极大延长激光测距仪的使用寿命，降低净空监测的成本。叶片净空监测对激光测距仪调节的角度要求特别高，激光测距仪内置可见定位激光，该可见定位激光由可见激光开关控制打开或关闭，在调整激光测距仪角度时比外部可见激光标识更精确，每次调完角度之后将可见定位激光关闭，后期维护及验证角度偏差将可见激光开关打开即可，相比采用外部的激光笔来调节角度，既节省了大量时间和工作量，同时可更好地提升激光测距仪角度调节的准确性。下面为利用本实施例上述系统的激光测距仪1和控制系统2实现的风机叶片净空自动监测方法，其具体情况如下：首先，通过仿真计算，先确定一个风机运行的叶片净空安全值L1，然后在地面距离塔筒6外壁安全净空值L1处定一个A点，接着在机舱3侧面安装一个上述的激光测距仪1，当该激光测距仪1的可见定位激光打到地面确定好的位置时，即A点，固定激光测距仪1，即完成了激光测距仪1的定位，随后将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统，其特征在于，包括：/n激光测距仪，安装在风机的机舱上，该激光测距仪设计有多个激光头，其中一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，在多个激光头的作用下，使得叶片进入非安全净空区域就能监测到下叶尖附近区域的多个点，该多个点形成一个面，即叶片扫过监测位置时能够监测到一个面，通过监测到的该个面能够避免由非叶片行为引起的净空误报；/n控制系统，为风机的主控系统，所述激光测距仪接入控制系统，所述控制系统通过激光测距仪测得的测距值来判断是否需要报警停机。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测系统，其特征在于，包括：
激光测距仪，安装在风机的机舱上，该激光测距仪设计有多个激光头，其中一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，在多个激光头的作用下，使得叶片进入非安全净空区域就能监测到下叶尖附近区域的多个点，该多个点形成一个面，即叶片扫过监测位置时能够监测到一个面，通过监测到的该个面能够避免由非叶片行为引起的净空误报；
控制系统，为风机的主控系统，所述激光测距仪接入控制系统，所述控制系统通过激光测距仪测得的测距值来判断是否需要报警停机。

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【专利技术属性】
技术研发人员：蒋祥增，魏煜锋，石宇峰，文智胜，刘坤，覃业韵，张全宁，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：新型
国别省市：广东;44