风力涡轮机叶片净空监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及风力涡轮机叶片净空监测系统，包括：轨道，轨道安装在风力涡轮机的塔筒上，包括从塔筒的底部沿着塔筒向上延伸的第一轨道段，以及在风力涡轮机的等于或略高于叶片尖端的水平高度位置绕塔筒安装并大体水平地延伸大约一圈的第二轨道段；传动链，传动链循着轨道的纵长延伸方向固定安装在轨道上；驱动装置，驱动装置包括电机、与电机固定组装在一起的减速机构和传动链轮，传动链轮经由减速机构可旋转地连接在电机的转轴上而被电机驱动旋转，动链轮与传动链条啮合；叶片监测装置，用于对风力涡轮机的叶片进行监测，叶片净空监测装置安装在相应的安装座上，因此被与传动链条啮合的传动链轮带动而能够沿着轨道行进。啮合的传动链轮带动而能够沿着轨道行进。啮合的传动链轮带动而能够沿着轨道行进。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机叶片净空监测系统


[0001]本技术涉及风力发电
，具体涉及风力涡轮机叶片的净空监测系统，及其各个组成部分和装置。

技术介绍

[0002]风力涡轮机，也被称为风力涡轮发电机，风电机组，等等，是一种转换风的动能变成电能的装置，在近些年作为一种清洁环保能源产业在中国得到了大力的发展。风力涡轮机单机功率的不断增大，叶片的长度不断增加，风力涡轮机叶片叶尖与塔筒的净空越来越难保证。这时候，一旦高速旋转的叶片的叶尖与塔筒发生碰撞，将面临机毁塔倒的风险，造成巨大的财产损失，还有可能危及生命安全。因此，有必要监控叶片的净空与状态。
[0003]叶片净空实际指的是叶片叶尖与塔筒表面的最小间隙。例如，GL认证规范要求该最小间隙在机组运行过程中，不得小于叶片未变形状态时的30％。该要求出于保证风电机组安全目的，防止叶片在受载变形过程中叶尖与塔筒发生干涉。
[0004]虽然在各种仿真软件中可模拟各种工况对应的叶片净空，但在机组实际运行过程中，风况复杂多变，叶片净空动态变化。例如，在风推力较大时，叶尖向塔筒方向变形，机舱产生水平向后位移且头部呈向下倾斜姿态，导致叶片净空大幅减小。因此，对叶片净空进行实时监测就显得非常必要。
[0005]目前行业内用于监测叶片净空的较为常用的方案包括：第一种方法是机舱下面安装监测装置，这样虽然能保证监测装置随着轮毂一块旋转，但监测装置距离要测量的净空距离是整根叶片的长度，特别是在一些恶劣天气时，如大雨、雾霾、沙尘暴、大雾等干扰下，容易产生误报。第二种方法是在叶尖正对塔筒的水平位置，围绕塔筒一圈等角度安装固定监测装置，由于监测装置成本较高，部署的数量有限，难以保证测量角度在最佳位置，另外，此水平位置距离地面有数十米高，维护成本高。第三种方法是在叶尖正对塔筒的水平位置，围绕塔筒一圈等角度安装可移动监测装置，采用电池供电时，难以做到连续不间断工作，采用有线供电和通讯时，线缆的可靠性难以保证，另外，此水平位置距离地面有数十米高，维护成本高。
[0006]鉴于以上所述，本领域急需新型的风力涡轮机叶片的净空监测方案，以减轻或者甚至消除现有技术的不足，以及获得更多的有益技术效果。
[0007]本技术说明书的此
技术介绍
部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本技术范围的主题。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述以及其他更多的构思而提出了本技术。
[0009]本技术的基本构思之一在于，提供一种新型的风力涡轮机叶片净空监测系统，它可具有新颖的运行轨道布置，叶片净空监测装置可在该轨道上跟随叶片的转动而随
动地周向运行，并且可沿着轨道从工作位置所处的水平轨道向下沿着直立轨道到达地面，以便进行检修和/或更换，之后沿着轨道原路返回工作位置。叶片净空监测装置还可以在安装时，方便地从地面循着轨道到达叶片水平高度附近的工作位置。并且，由于净空监测的数据需要进入控制系统，数据可能需要与控制系统实时进行通讯，可能需要监测装置能连续工作，电源和通讯可以采用有线的方式从而实现与控制系统的实时通讯。
[0010]本技术的基本构思之一在于，提供一种新型的风力涡轮机叶片净空监测系统，它具有新颖的运行轨道布置，叶片净空监测装置可在该轨道上跟随叶片的转动而随动地周向运行，并且可沿着轨道从工作位置所处的水平轨道向下沿着直立轨道到达地面，以便进行检修和/或更换，之后沿着轨道原路返回工作位置。叶片净空监测装置还可以在安装时，方便地从地面循着轨道到达叶片水平高度附近的工作位置。并且，由于是从塔筒底部附近位置取电，电缆从塔筒底部向上延伸布置，这样电缆的安装和布置就可以避免从塔筒顶部高空向下布置电缆时的恶劣环境，例如大风、雷击，等等，而且塔筒底部的系统电源天然具有更高的稳定性和可靠性。
[0011]本技术的另外一个基本构思还在于，提供一种新颖的轨道结构设计，具有顶面导槽、外侧导槽和底面导槽，并且还可选择性地设置各类安装槽，如链条安装槽，拼接槽，等等，以及可选择的各类开槽和槽孔。安装座上安装有在轨道的相应导槽内运行的上导轮、侧导轮和下导轮，使得巡检机器人可在轨道上可靠平顺地运行。
[0012]本技术的另一基本构思在于，提供一种新型的风力涡轮机叶片净空监测系统，它具有新颖的驱动设计。根据该驱动设计，在轨道上循着其轨迹安装布置传动链，驱动电机、减速机构和传动链轮以及叶片净空监测装置通过安装支架(例如安装座)组装成一体式组件，通过传动链轮在传动链上的啮合滚动，而带动该一体式组件在轨道上运行。安装支架、例如安装座上可安装引导/限位导轮。这种驱动设计的全部或者部分传动链，例如安装在弯曲轨道段中的传动链，优选采用可侧弯/具有三维延伸自由度的传动链。这种传动链
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链轮的布置，相比于传统的滑轮滑轨设计，齿轮齿条的传动设计，具有很大的优越性。滑轮滑轨的运行过程和轨迹不稳定，且基本上不能负载运行；齿轮齿条传动的运动，基本上不太可能实现二维和三维运动自由度，更无法实现从直立运行轨迹到弯曲/扭转轨迹到水平周向运行轨迹的运动。优选为蜗轮蜗杆的减速机构不仅节省了安装空间，而且天然可以自锁，这对于驱动装置和叶片净空监测装置在需要时在轨道上的位置固定和保持是非常重要和有优势的。
[0013]本技术的另外一个基本构思在于，提供一种新型的电路牵引设计。根据该牵引设计，在轨道上循着其轨迹安装布置多个牵引小车，牵引小车通过牵引索串接，电缆被固定在牵引小车上，通过这种方式，可以非常方便地给驱动装置和/或叶片净空监测装置来供电，同时也使得电缆可以方便平顺地跟随驱动装置随动，而基本上不受拉伸力的作用，从而方便了电缆的安装和运行，并保证了供电的可靠性和电缆寿命。
[0014]更具体而言，根据本技术的一方面的构思，公开了一种风力涡轮机叶片净空监测系统，所述风力涡轮机叶片净空监测系统包括：轨道，所述轨道安装在所述风力涡轮机的塔筒上，包括从所述塔筒的底部沿着所述塔筒向上延伸的第一轨道段，以及在所述风力涡轮机的等于或略高于叶片尖端的水平高度位置绕所述塔筒安装并大体水平地延伸大约一圈的第二轨道段；传动链，所述传动链循着所述轨道的纵长延伸方向固定安装在所述轨
道上；驱动装置，所述驱动装置包括电机、安装座、以及通过所述安装座与所述电机组装在一起的减速机构和传动链轮，所述传动链轮经由所述减速机构可旋转地连接在所述电机的转轴上而被所述电机驱动旋转，其中，所述传动链轮与所述传动链条啮合；叶片净空监测装置，用于对所述风力涡轮机的叶片净空进行监测，其中，所述叶片净空监测装置安装在相应的所述安装座上，并且因此被与所述传动链条啮合的所述传动链轮带动而能够沿着所述轨道行进。
[0015]根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空监测系统进一步包括位于所述塔筒底部或其附近地面处的系统电源和通讯网关，用于给所述风力涡轮机叶片净空监测系统供电和通讯。
[0016]根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述风力涡轮机叶片净空监测系统包括：轨道，所述轨道安装在所述风力涡轮机的塔筒上，包括从所述塔筒的底部沿着所述塔筒向上延伸的第一轨道段，以及在所述风力涡轮机叶片尖端正对所述塔筒的水平高度附近的位置绕所述塔筒安装并水平地延伸一圈的第二轨道段；传动链，所述传动链循着所述轨道的纵长延伸方向固定安装在所述轨道上；驱动装置，所述驱动装置包括电机、安装座、以及通过所述安装座与所述电机组装在一起的减速机构和传动链轮，所述传动链轮经由所述减速机构可旋转地连接在所述电机的转轴上而被所述电机驱动旋转，其中，所述传动链轮与所述传动链条啮合；和叶片净空监测装置，用于对所述风力涡轮机的叶片净空进行监测，其中，所述叶片净空监测装置安装在相应的所述安装座上，并且因此被与所述传动链条啮合的所述传动链轮带动而能够沿着所述轨道行进。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述风力涡轮机叶片净空监测系统进一步包括位于所述塔筒底部或其附近地面处的系统电源和通讯网关，用于给所述风力涡轮机叶片净空监测系统供电和通讯。3.根据权利要求2所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述风力涡轮机叶片净空监测系统进一步包括电缆牵引组件，所述电缆牵引组件包括：多个牵引小车，每个所述牵引小车都安装在所述轨道内且循着所述轨道的纵长延伸方向运行；和电缆，所述电缆一端电连接至所述电机和/或所述叶片净空监测装置，另一端电连接至所述系统电源和通讯网关。4.根据权利要求3所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述电缆被固定或者被夹持在所述多个牵引小车上，从而使得所述电缆能够随着所述牵引小车的移动而移动。5.根据权利要求3所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述电缆牵引组件进一步包括牵引索，其一端固定在所述驱动装置上，其中，安装在所述轨道内的所述多个牵引小车各自通过支架在所述牵引索的多个彼此间隔开的位置与之固定，从而使得所述牵引小车和所述牵引索固定连接在所述驱动装置上。6.根据权利要求5所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，相邻的两个所述牵引小车之间的所述电缆比所述牵引索更长。7.根据权利要求3所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述牵引小车包括支架，和安装在所述支架上、且构造成在所述轨道的相应导槽内运行的一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。8.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述支架具有上平板、侧板和下平板，分别用于安装所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。9.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述支架由槽钢、槽铝型材、工字钢或者工字铝型材加工而成。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述轨道上设有顶面导槽、外侧导槽和底面导槽。
11.根据权利要求1
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9中任一项所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征在于，所述传动链的全部或一部分是可侧弯的具有三维延伸自由度的链传动链条。12.根据权利要求11所述的风力涡轮机叶片净空监测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾维银，郭力，许凌波，
申请(专利权)人：安徽容知日新科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：