一种风电机组塔筒垂直度检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组塔筒垂直度检测方法及系统，在直角坐标系中，以正北方向为0

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组塔筒垂直度检测方法及系统


[0001]本专利技术属于垂直度测量
，具体涉及一种风电机组塔筒垂直度检测方法及系统。

技术介绍

[0002]塔筒是风力发电机组中重要部件,在风电机组中主要起支撑作用,同时吸收机组振动和扭矩负荷等复杂多变的载荷,风力发电机组运行过程中,塔筒会出现一定幅度的摇摆和扭曲等变形，此外，塔筒还会受到材料变化,零部件失效以及地基沉降等因素的影响，发生倾斜。
[0003]塔筒过大的倾斜会影响风力发电机组的正常运行，严重的还会产生安全事故，因此，需要对风电机组垂直度进行检测。如何规范检测方法，减少测量误差，提高检测质量和效率，是风力发电机组塔筒垂直度检测技术的重点。
[0004]目前部分风电机组在塔筒法兰面安装倾角传感器对风电机组垂直度进行在线监测，风电机组不同工况下，塔筒倾斜幅度变化较大，受法兰面工艺影响，测量精确度低，安装成本较高，不能很好的适用于大批量风电机组垂直度检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种风电机组塔筒垂直度检测方法及系统，用于解决测量误差大，检测效率低的技术问题。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种风电机组塔筒垂直度检测方法，包括以下步骤：
[0008]在风电机组的塔筒上分别设置P1点和P2点，P1点和P2点与风电机组中心点的连线垂直设置，以正北方向为0
°
位置，记录步骤S1选取的P1点的方位角∠P1；
>[0009]分别在P1点位置和P2点位置对塔筒进行测量，得到对应的塔筒底部和顶部左右两侧的坐标数据，利用坐标数据确定P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b；
[0010]根据P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b计算合成的塔筒顶部中心点偏移塔筒底部中心点的水平距离S，根据水平距离S确定倾斜度tanθ；
[0011]根据P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a、P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b，以及P1点的方位角∠P1计算合成的塔筒顶部相对于正北方向倾斜方位的倾斜方位角β，结合倾斜度tanθ完成风电机组塔筒垂直度检测。
[0012]具体的，P1点和P2点至风电机组的距离设置为1.5～2.0H，H为塔筒的高度。
[0013]具体的，P1点处塔筒顶部倾斜幅度a具体为：
[0014][0015]其中，H为塔筒高度，x1,y1和x2,y2分别为P1点位置处得到的塔筒底部左侧坐标和
右侧坐标，x3,y3和x4,y4分别为P1点位置处得到的塔筒顶部左侧坐标和右侧坐标。
[0016]具体的，P2点处塔筒顶部倾斜幅度b具体为：
[0017][0018]其中，H为塔筒高度，x1',y1'和x2',y2'分别为P2点位置处得到的塔筒底部左侧坐标和右侧坐标，x3',y3'和x4',y4'分别为P2点位置处得到的塔筒顶部左侧坐标和右侧坐标。
[0019]具体的，倾斜度tanθ具体为：
[0020]tanθ＝S/H
[0021]其中，H为塔筒高度。
[0022]进一步的，倾斜度tanθ最大允许值为0.004。
[0023]进一步的，水平距离S为：
[0024][0025]8.根据权利要求1所述的风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，倾斜方位角β为：
[0026][0027]进一步的，若P1点处塔筒顶部倾斜幅度a为正，P2点处塔筒顶部倾斜幅度b为正，则倾斜方位角β∈(0,90
°
)；若P1点处塔筒顶部倾斜幅度a为正，P2点处塔筒顶部倾斜幅度b为负，则倾斜方位角β∈(90
°
，180
°
)；若P1点处塔筒顶部倾斜幅度a为负，P2点处塔筒顶部倾斜幅度b为负，则倾斜方位角β∈(180
°
，270
°
)；若P1点处塔筒顶部倾斜幅度a为负，P2点处塔筒顶部倾斜幅度b为正，则倾斜方位角β∈(270
°
，360
°
)。
[0028]第二方面，本专利技术实施例提供了一种风电机组塔筒垂直度检测系统，包括：
[0029]布置模块，在风电机组的塔筒上分别设置P1点和P2点，P1点和P2点与风电机组中心点的连线垂直设置，以正北方向为0
°
位置，记录布置模块选取的P1点的方位角∠P1；
[0030]测量模块，分别在P1点位置和P2点位置对塔筒进行测量，得到对应的塔筒底部和顶部左右两侧的坐标数据，利用坐标数据确定P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b；
[0031]计算模块，根据测量模块得到的P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b计算合成的塔筒顶部中心点偏移塔筒底部中心点的水平距离S，根据水平距离S确定倾斜度tanθ；
[0032]检测模块，根据测量模块得到的P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b，以及方位模块确定的P1点的方位角∠P1，计算合成的塔筒顶部相对于正北方向倾斜方位的倾斜方位角β，结合计算模块得到的倾斜度tanθ，完成风电机组塔筒垂直度检测。
[0033]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0034]一种风电机组塔筒垂直度检测方法，通过远距离测量塔筒顶部中心点偏移塔筒底部中心点的水平距离及方位角来确定塔筒状态，通过合成的塔筒的倾斜数据，能够反映塔
筒的倾斜度和方位角，检测操作方便，有效提高测量精度和测量效率，降低安全风险，对风电机组安全有重要意义，能准确地计算出风电机组垂直度和倾斜方位角，降低了安全风险，提高了测量精度和工作效率。
[0035]进一步的，目前大部分风电机组塔筒高度位于60m至140米之间，测量位置距离塔筒太近无法观测到塔顶位置，测量位置距离塔筒太远则测量误差较大，根据塔筒高度的不同，测量距离设置为1.5～2.0倍塔筒高度时效果最佳。
[0036]进一步的，因测量前塔筒的倾斜方位不确定，只选取一个测量点时，不同方位得到的塔筒顶部的倾斜幅度不同，倾斜方位与测点位置与塔筒连线的夹角为90
°
，无法准确反映塔筒顶部的倾斜幅度和方位角，在两个点分别测量倾斜幅度a和b，能够准确计算出塔筒顶部的倾斜幅度和方位角。
[0037]进一步的，倾斜度tanθ为塔筒顶部的倾斜幅度与塔筒高度的比值，风电机组种类较多，塔筒高度不一，不同塔筒高度对应不同的塔筒顶部倾斜幅度，倾斜度tanθ能够准确判断不同高度塔筒的倾斜幅度。
[0038]进一步的，倾斜度最大值设置主要依据GB50135
‑
2019高耸结构设计标准第7.2.5节对风力发电机组倾斜度的要求，当倾斜度小于0.004时，符合标准要求，能够保证机组安全可靠运行。
[0039]进一步的，在P1点和P2点两个方向测量计算得到的倾斜幅度分别为a和b，S是a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在风电机组的塔筒上分别设置P1点和P2点，P1点和P2点与风电机组中心点的连线垂直设置，以正北方向为0
°
位置，记录步骤S1选取的P1点的方位角∠P1；分别在P1点位置和P2点位置对塔筒进行测量，得到对应的塔筒底部和顶部左右两侧的坐标数据，利用坐标数据确定P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b；根据P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a和P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b计算合成的塔筒顶部中心点偏移塔筒底部中心点的水平距离S，根据水平距离S确定倾斜度tanθ；根据P1点处的塔筒顶部的倾斜幅度a、P2点处的塔筒顶部倾斜幅度b，以及P1点的方位角∠P1计算合成的塔筒顶部相对于正北方向倾斜方位的倾斜方位角β，结合倾斜度tanθ完成风电机组塔筒垂直度检测。2.根据权利要求1所述的风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，P1点和P2点至风电机组的距离设置为1.5～2.0H，H为塔筒的高度。3.根据权利要求1所述的风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，P1点处塔筒顶部倾斜幅度a具体为：其中，H为塔筒高度，x1,y1和x2,y2分别为P1点位置处得到的塔筒底部左侧坐标和右侧坐标，x3,y3和x4,y4分别为P1点位置处得到的塔筒顶部左侧坐标和右侧坐标。4.根据权利要求1所述的风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，P2点处塔筒顶部倾斜幅度b具体为：其中，H为塔筒高度，x1',y1'和x2',y2'分别为P2点位置处得到的塔筒底部左侧坐标和右侧坐标，x3',y3'和x4',y4'分别为P2点位置处得到的塔筒顶部左侧坐标和右侧坐标。5.根据权利要求1所述的风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，倾斜度tanθ具体为：tanθ＝S/H其中，H为塔筒高度。6.根据权利要求5所述的风电机组塔筒垂直度检测方法，其特征在于，倾斜度tanθ最大允许值为0.004。7.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：房刚利，郭靖，段周朝，刘腾飞，薛文超，邓巍，苏人奇，张轶东，马勇，汤浩然，
申请(专利权)人：华能浙江能源开发有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：