一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，属于新能源发电技术领域。包括光源发生器、分光器、光谱信号接收器和数据处理及分析系统；光谱信号接收器固定设置在塔筒上，光源发生器正对光谱信号接收器固定设置在风机塔筒外部的水平面上，分光器设在光源发生器和光谱信号接收器之间，光谱信号接收器与数据处理及分析系统连接。本实用新型专利技术利用光学测量方法实现风机塔筒的检测，相比其它方式具有更高的测量精度，且本实用新型专利技术的装置构建简单，各部件成本较低，易于实现，提升了风电场内风机塔筒的安全性。内风机塔筒的安全性。内风机塔筒的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置


[0001]本技术属于新能源发电
，具体涉及一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置。

技术介绍

[0002]随着风电开发往低风速区域发展，超高柔塔被大量应用。同时，风电机组越来越接近居民区域，这对风电机组的安全性要求也越来越高。
[0003]近年来风机倒塔事故频出，在给风电企业带来巨大经济损失的同时也会产生较为恶劣的负面社会影响。从风机倒塔的源头来看，基础开裂、塔筒倾斜、不均匀沉降等是至关重要的原因；这些安全隐患是个漫长的缓变过程，尤其是塔筒的倾斜和不均匀沉降，通过人眼观察难以准确发现，一旦量变到质变，倒塔事故也就在所难免。此外，不均匀沉降不仅会降低风电机组的发电量，而且会对传动链大部件(如主轴承)产生附加弯矩，导致其在非设计工况下运行，加速部件的损坏。因此，对塔筒的倾斜以及不均匀沉降进行及时有效的监测和测量是避免风机倒塔的主要解决途径。
[0004]现有的用于监测风机倾斜的装置主要采用的是倾角传感器，然而此种方式也存在一定不足，其对于传感器精度、长期稳定性要求高。近年来，图像识别技术被应用到风机塔筒监测领域。公开号为211314461U的专利报道了一种新型风电塔筒倾斜预警装置，通过高低温数字工业相机和无影高亮光源的设置，对螺钉进行监控，并配合主控室内部设置有在线监测装置屏，能够使风电塔筒倾斜预警装置具备可视化的直观展现界面。公开号为104807444A的专利报道了一种风机塔筒倾斜测量方法，使得用户仅需两次拍照就可快速确定塔筒倾斜角度。然而利用图像识别技术进行塔筒倾斜判定的一个弊端是其对图片分辨率的要求较高，风机塔筒前期微小的位移较难通过图像显著反映出来。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，能够提高风机塔筒监测的精确度和敏感度，提升风机塔筒的安全性。
[0006]本技术通过以下技术方案来实现：
[0007]本技术公开了一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，包括光源发生器、分光器、光谱信号接收器和数据处理及分析系统；
[0008]光谱信号接收器固定设置在风机塔筒上，光源发生器正对光谱信号接收器固定设置在风机塔筒外部的水平面上，分光器设在光源发生器和光谱信号接收器之间，光谱信号接收器与数据处理及分析系统连接；光源发生器发出的混合光束经分光器分离为不同波长的单色光束照射在光谱信号接收器上。
[0009]优选地，分光器为三棱镜或光栅。
[0010]优选地，分光器的分辨率＞1nm/mm。
[0011]优选地，光谱信号接收器为光谱信号探头。
[0012]进一步优选地，光谱信号探头的直径＜1mm。
[0013]优选地，光谱信号接收器距地面的高度为10～20cm。
[0014]优选地，光谱信号接收器的信号刷新频率为0.1～10Hz。
[0015]优选地，光源发生器为单向光束发生器。
[0016]优选地，光源发生器和分光器设在密封外壳内，光源发生器的密封外壳上的出光口为透光材质，分光器的密封外壳上的进光口和出光口为透光材质。
[0017]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0018]本技术公开的一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，利用分光器将一束已知波长分布的光源在空间高度上自上而下分成不同波长的单色光，通过在风机塔筒底部安装的光谱信号接收器获取特定高度位置上的单色光信息，通过高度
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波长对应关系，就能够计算分析出风机塔筒的位置信息。当风机塔筒发生位移时，光谱信号接收器接收到的波长信号发生改变，通过光谱信号接收器接收到波长信号的变化就能反应风机塔筒的空间位置和倾角的变化。利用光学测量方法实现风机塔筒的检测，相比其它方式具有更高的测量精度，且本技术的装置构建简单，各部件成本较低，易于实现，提升了风电场内风机塔筒的安全性。
[0019]进一步地，分光器采用三棱镜或光栅，能够根据不同波长的光的折射、衍射特性不同，将一束合成光分解成不同波长的单色光，成本低，便于控制；分光器的分辨率＞1nm/mm，能够获得较高的测量精度。
[0020]进一步地，光谱信号接收器采用光谱信号探头，响应速度快、灵敏度高。
[0021]更进一步地，光谱信号探头的直径＜1mm，能够配合分光器的分辨率达到较高的测量精度。
[0022]进一步地，光谱信号接收器距地面的高度为10～20cm，能够避免近地面的外部环境带来的不确定性干扰，提高测量精度。
[0023]进一步地，光谱信号接收器的信号刷新频率为0.1～10Hz，既能够保证监测的连续性和及时性，同时能够降低系统的能耗。
[0024]进一步地，光源发生器为单向光束发生器，光线的聚拢性好，能量集中，便于传播。
[0025]进一步地，光源发生器和分光器设在密封外壳内，能够最大程度避免周围光线的干扰。
附图说明
[0026]图1为本技术的整体结构示意图；
[0027]图2为风机塔筒发生倾斜时光谱信号接收器的位置变化示意图；
[0028]图3为风机塔筒发生倾斜前后光谱信号接收器接收到的光谱信号变化示意图；
[0029]图4为本技术的方法流程示意图；
[0030]图5为在风机塔筒底部正交方向安装多个监测装置的示意图。
[0031]图中：1
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风机塔筒，2
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光源，3
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混合光束，4
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分光器，5
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单色光束，6
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光谱信号接收器，7
‑
数据处理及分析系统。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细描述，其内容是对本技术的解释而不是限定：
[0033]本技术的基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，包括光源发生器2、分光器4、光谱信号接收器6和数据处理及分析系统7。
[0034]光谱信号接收器6固定设置在风机塔筒1上，光源发生器2正对光谱信号接收器6固定设置在风机塔筒1外部的水平面上，优选地，光谱信号接收器6 距地面的高度为10～20cm。分光器4设在光源发生器2和光谱信号接收器6之间，光谱信号接收器6与数据处理及分析系统7连接；光源发生器2发出的混合光束3经分光器4分离为不同波长的单色光束5照射在光谱信号接收器6上。
[0035]优选地，光源发生器2和分光器4设在密封外壳内，光源发生器2的密封外壳上的出光口为透光材质，分光器4的密封外壳上的进光口和出光口为透光材质。
[0036]分光器4可以采用三棱镜或光栅，分辨率＞1nm/mm。
[0037]光谱信号接收器6可以采用光谱信号探头，光谱信号探头的直径＜1mm；光谱信号接收器6的信号刷新频率可以设置为0.1～10Hz。
[0038]光源发生器优选单向光束发生器。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，其特征在于，包括光源发生器(2)、分光器(4)、光谱信号接收器(6)和数据处理及分析系统(7)；光谱信号接收器(6)固定设置在风机塔筒(1)上，光源发生器(2)正对光谱信号接收器(6)固定设置在风机塔筒(1)外部的水平面上，分光器(4)设在光源发生器(2)和光谱信号接收器(6)之间，光谱信号接收器(6)与数据处理及分析系统(7)连接；光源发生器(2)发出的混合光束(3)经分光器(4)分离为不同波长的单色光束(5)照射在光谱信号接收器(6)上。2.根据权利要求1所述的基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，其特征在于，分光器(4)为三棱镜或光栅。3.根据权利要求1所述的基于光色散的风机塔筒倾斜监测装置，其特征在于，分光器(4)的分辨率＞1nm/mm。4.根据权利要求1所述的基于光色散的风机塔筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：许扬，卢承引，永胜，赵凤伟，延卫忠，吕井波，范建文，白利军，李智楠，岳彩桥，裴利忠，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：