一种风电机组叶尖净空测量系统技术方案

本发明专利技术涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风电机组叶尖净空测量系统包括：激光雷达净空测量装置与风机主控通信连接，用于测量机舱与叶尖之间的初始距离，并将初始距离发送给风机主控；卫星定位传感器与风机主控通信连接，用于测量机舱位移，并将机舱位移发送给风机主控；倾角传感器与风机主控通信连接，用于测量机舱倾角，并将机舱倾角发送给风机主控；风机主控用于接收初始距离、机舱位移和机舱倾角，并根据初始距离、机舱位移和机舱倾角获取风电机组的叶尖初始净空值；根据叶尖初始净空值获取叶尖实际净空值。基于多种传感器测量的数据获取叶尖初始净空值，进而根据叶尖初始净空值获取叶尖实际净空值，提高了叶尖实际净空值的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组叶尖净空测量系统


[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种风电机组叶尖净空测量系统。

技术介绍

[0002]风力发电机组塔架净空为机组叶片的叶尖与叶尖高度处塔筒壁的最近距离。随着风机技术的发展及能效要求的提高，风机叶片越来越长、越来越柔，同时由于风机机位点地理环境复杂、风况复杂或因寒流、台风等复杂气象条件等因素，风机桨叶存在扫塔风险，发生扫塔后轻则更换叶片、重则导致整个机组报废，将带来巨大的经济财产损失。
[0003]目前风力发电机组叶尖净空检测方法主要为激光雷达净空监测、视频净空监测。激光雷达净空监测方案通过激光雷达直接测量叶尖净空，但是由于激光雷达的安装位置和角度固定，而机舱存在晃动，是叶尖净空值存在较大误差。而视频净空监测方案则是通过摄像头拍摄视频，通过视频净空监测算法对该视频进行计算，获得叶尖净空值。但是视频净空监测方案受限于摄像头拍摄能力，在夜间无法监测到叶片，从而无法实现二十四小时监测。同时，由于机舱存在晃动，叶片也在移动，受到摄像头拍摄角度的限制，摄像头拍摄的视频可能存在错位和视线死角等情况，从而导致通过视频净空监测算法计算出的叶尖净空值有误差，且视频净空监测算法实现难度较大。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种风电机组叶尖净空测量系统，提高了叶尖净空测量的准确性。
[0005]本专利技术采用的技术方案是一种风电机组叶尖净空测量系统。
[0006]在第一种可实现方式中，一种风电机组叶尖净空测量系统包括：激光雷达净空测量装置，与风机主控通信连接，激光雷达净空测量装置用于测量机舱与叶尖之间的初始距离，并将初始距离发送给风机主控；卫星定位传感器，与风机主控通信连接，卫星定位传感器用于测量机舱位移，并将机舱位移发送给风机主控；倾角传感器，与风机主控通信连接，倾角传感器用于测量机舱倾角，并将机舱倾角发送给风机主控；风机主控，用于接收初始距离、机舱位移和机舱倾角，并根据初始距离、机舱位移和机舱倾角获取风电机组的叶尖初始净空值；根据叶尖初始净空值获取叶尖实际净空值。
[0007]结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，激光雷达净空测量装置安装于机舱底部，激光窗口与机舱底部在同一平面上；卫星定位传感器安装于机舱顶部的风速风向仪支架上；倾角传感器安装于机舱底部。
[0008]结合第一种可实现方式，在第三种可实现方式中，激光雷达净空测量装置包括：激光脉冲发射模块，用于发射激光脉冲；回光脉冲接收模块，用于接收激光脉冲产生的回光脉冲；计时器，用于获取激光脉冲的发射时间和回光脉冲的接收时间之间的时间间隔，根据时间间隔和光速获取物体测量距离，并将物体测量距离发送给实时处理器；实时处理器，用于根据环境因素对物体测量距离进行筛选，并对筛选后的物体测量距离进行叶片数据识别，
获得机舱与叶尖之间的初始距离，将初始距离发送给数据接口；数据接口，用于连通现场总线接口，并通过现场总线接口将初始距离发送给风机主控。
[0009]结合第一种可实现方式，在第四种可实现方式中，倾角传感器包括倾角单元，内设摆锤，在摆锤左极板和右极板的对面分别设置有对应的电极板，且左极板和右极板分别与其对面的电极板形成电容；在倾角单元发生倾斜的情况下，摆锤左极板形成的电容产生第一电压，摆锤右极板形成的电容产生第二电压；运算模块，用于根据第一电压和第二电压获取机舱倾角，并将机舱倾角发送给通讯模块；通讯模块，用于接收机舱倾角，并将机舱倾角发送给风控主机。
[0010]结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，卫星定位传感器包括：经纬度获取模块，用于获取机舱的经度和纬度；机舱中心位置获取模块，用于对机舱的经度和纬度进行圆周拟合或椭圆拟合，获得机舱中心位置点；机舱位移获取模块，用于根据风电机组运行时的当前机舱中心位置点与初始机舱中心位置点获得机舱位移。
[0011]结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，根据初始距离、机舱位移和机舱倾角获取风电机组的叶尖初始净空值，包括：通过计算C
working
＝D*sin(θ+Δθ)+X
‑
ΔX
‑
R获得风电机组的叶尖初始净空值；
[0012]其中，C
working
为风电机组的叶尖初始净空值，D为初始距离，θ为激光雷达净空测量装置发射窗口与地面垂线的夹角，Δθ为机舱倾角，X为激光雷达净空测量装置与塔心在主轴方向的距离，ΔX为机舱位移，R为叶尖处塔筒半径。
[0013]结合第一种可实现方式，在第七种可实现方式中，根据叶尖初始净空值获取叶尖实际净空值，包括：根据预设的叶片预弯模型库对叶尖初始净空值进行修正，获得叶尖实际净空值。
[0014]结合第一种可实现方式，在第八种可实现方式中，叶片预弯模型库通过以下方式获取：获取多种风况下的叶尖初始净空值和叶尖测量净空值；根据各风况下的叶尖初始净空值和叶尖测量净空值进行仿真，获得叶片预弯模型库，叶片预弯模型库中存储有叶尖初始净空值和叶尖测量净空值之间的对应关系。
[0015]结合第一种可实现方式，在第九种可实现方式中，还包括：获取多种风况下的风电机组的叶尖理论净空值；根据叶尖理论净空值和叶尖实际净空值进行分析，获得叶尖净空值变化情况。
[0016]结合第一种可实现方式，在第十种可实现方式中，获取多种风况下的风电机组的叶尖理论净空值，包括：
[0017]通过计算Cstop＝D*sinθ+X
‑
R获得风电机组的叶尖理论净空值；
[0018]其中，Cstop为风电机组的叶尖理论净空值，D为初始距离，θ为激光雷达净空测量装置发射窗口与地面垂线的夹角，X为激光雷达净空测量装置与塔心在主轴方向的距离，R为叶尖处塔筒半径。
[0019]由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
[0020]1.通过激光雷达净空测量装置测量机舱与叶尖之间的初始距离，卫星定位传感器测量机舱位移，倾角传感器测量机舱倾角，从而能够实现24小时不间断检测，然后风机主控根据初始距离、机舱位移和机舱倾角获取风电机组的叶尖初始净空值，这样基于多种传感器测量的数据获取叶尖初始净空值，进而根据叶尖初始净空值获取叶尖实际净空值，提高
了叶尖实际净空值的准确性，从而能够降低机组叶片扫塔风险，保障机组安全和发电效率，进而提高风电机组寿命及全生命周期整体收益率。
[0021]2.通过多种传感器的测量数据获取叶尖初始净空值，然后结合仿真手段得到的叶片预弯模型库对叶尖初始净空值进行修正，获得叶尖实际净空值，相比单一的激光雷达测量叶尖净空值，本方案获得的叶尖实际净空值准确性更高。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0023]图1为本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组叶尖净空测量系统，其特征在于，包括：激光雷达净空测量装置，与风机主控通信连接，所述激光雷达净空测量装置用于测量机舱与叶尖之间的初始距离，并将所述初始距离发送给风机主控；卫星定位传感器，与风机主控通信连接，所述卫星定位传感器用于测量机舱位移，并将所述机舱位移发送给风机主控；倾角传感器，与风机主控通信连接，所述倾角传感器用于测量机舱倾角，并将所述机舱倾角发送给风机主控；风机主控，用于接收所述初始距离、所述机舱位移和所述机舱倾角，并根据所述初始距离、所述机舱位移和所述机舱倾角获取风电机组的叶尖初始净空值；根据所述叶尖初始净空值获取叶尖实际净空值。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光雷达净空测量装置安装于机舱底部，激光窗口与机舱底部在同一平面上；所述卫星定位传感器安装于机舱顶部的风速风向仪支架上；所述倾角传感器安装于机舱底部。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光雷达净空测量装置包括：激光脉冲发射模块，用于发射激光脉冲；回光脉冲接收模块，用于接收所述激光脉冲产生的回光脉冲；计时器，用于获取激光脉冲的发射时间和回光脉冲的接收时间之间的时间间隔，根据时间间隔和光速获取物体测量距离，并将物体测量距离发送给实时处理器；所述实时处理器，用于根据环境因素对物体测量距离进行筛选，并对筛选后的物体测量距离进行叶片数据识别，获得机舱与叶尖之间的初始距离，将初始距离发送给数据接口；数据接口，用于连通现场总线接口，并通过现场总线接口将所述初始距离发送给风机主控。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述倾角传感器包括：倾角单元，内设摆锤，在摆锤左极板和右极板的对面分别设置有对应的电极板，且左极板和右极板分别与其对面的电极板形成电容；在倾角单元发生倾斜的情况下，摆锤左极板形成的电容产生第一电压，摆锤右极板形成的电容产生第二电压；运算模块，用于根据所述第一电压和所述第二电压获取机舱倾角，并将机舱倾角发送给通讯模块；通讯模块，用于接收所述机舱倾角，并将所述机舱倾角发送给风控主机。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卫星定...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭笑佚，代思维，张帆，李素红，谢越，艾芯羽，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团海装风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：