一种风力发电机组叶片净空监测系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112628075A(43)申请公布日2021.04.09(21)申请号202011493904.4F16M11/20(2006.01)(22)申请日2020.12.16F16M11/22(2006.01)F16M11/42(2006.01)(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人杨世锡罗勇水何俊(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人傅朝栋张法高(51)Int.Cl.F03D7/04(2006.01)F03D17/00(2016.01)G01S17/08(2006.01)F16M11/04(2006.01)F16M11/10(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种风力发电机组叶片净空监测系统及方法(57)摘要本发明公开了一种风力发电机组叶片净空监测系统及方法。在本发明中，电动滑车与风机主控相连，可以根据风机主控提供的偏航信号使电动滑车随机组偏航一起运动，由此通过净空测距仪用于捕获叶片叶尖实时数据，将信息发送到主控迭代计算出叶片经过塔筒时的预测净空距离。因为净空测距仪与叶片之间的距离较近，无盲区，受雨、雾、沙尘、大风等恶劣天气影响较小，所以测量得到的净空距离的可靠性比较高。相比较安装在机舱上，净空测距仪安装在电动滑车上随机组偏航一起运动，不受偏航的限制，可以实时精准测量净空值。同时叶片塔筒净空控制方法有多种执行模式，既能保证机组安全运行，又能避免频繁停机对机组的机械结构带来不良的影响，保证发电量。CN112628075ACN112628075A权利要求书1/2页1.一种风力发电机组叶片净空监测系统，其特征在于，包括设置在塔筒外的净空测距装置和净空控制系统；所述的净空测距装置包括净空测距仪、测距仪支架、电动滑车、滑轨、和塔筒抱箍；所述塔筒抱箍环绕抱紧在塔筒上，圆环形的滑轨通过若干支撑杆水平固定在塔筒抱箍上，所述净空测距仪通过测距仪支架安装在电动滑车的车架上，且净空测距仪能转动以调整测距的水平转动角和俯仰角；所述电动滑车中带有由电机驱动的滑轮，滑轮与滑轨构成滑动配合，使净空测距仪能够在电机驱动下由电动滑车带动绕塔筒环向360°转动；所述的净空控制系统用于控制净空测距仪与风机机舱同步偏航运动，获取净空测距仪实时捕获的下一个即将经过塔筒的叶片叶尖方位角和距离，提前计算出叶片经过塔筒时的净空距离，并根据净空距离机组提前执行变桨，防止叶片打塔现象发生。2.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片净空监测系统，其特征在于，所述的净空测距装置还包括电缆吊挂，塔外电缆通过电缆吊挂悬挂在滑轨下方，塔内电缆通过解缆装置解缆。3.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片净空监测系统，其特征在于，所述的电动滑车的控制模块与风机主控相连，控制模块获取风机主控提供的偏航信号后，控制电动滑车始终随机组偏航一起同步运动。4.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片净空监测系统，其特征在于，所述电动滑车中的滑轮以两个为一组，两个上下卡于滑轨上，防止电动滑车脱轨。5.根据权利要求1所述的风力发电机组叶片净空监测系统，其特征在于，所述风力发电机组上设置有用于获取机组风向信号的风向仪。6.一种利用如权利要求1～4任一所述监测系统的风力发电机组叶片净空监测控制方法，其特征在于，步骤如下：S1、通过风向仪实时获得机组风向信号，当风力发电机组的当前机舱航向与风向仪指向偏离时，主控系统在一段连续时间内监测风向情况，若连续时间内风向确定且机舱不处于对风位置，则主控系统判断当前风向与当前机舱航向所处的方位关系，并控制偏航制动器松开使机舱偏航对准当前风向；在机舱偏航过程中，风机的主控系统将偏航信号同步发送至电动滑车的控制模块，使电动滑车在控制模块的控制下随机组偏航一起同步转动运动，保持净空测距仪的初始激光发射方向也对准当前风向；当机舱和净空测距仪对准完毕后，主控系统控制偏航制动器锁死，电动滑车的滑轮也处于锁死状态，确保风机机舱和净空测距仪均处于同一方向；S2、在风机的目标叶片转动到塔筒正前方之前，以净空测距仪的初始激光发射方向为基准，提前控制净空测距仪水平和俯仰转动，调整其发射激光的水平方位角为γ，仰视方位角为α，使净空测距仪发射的激光打到目标叶片上，获取净空测距仪到目标叶片激光反射点之间的距离l；风机的主控系统根据测距信息计算出目标叶片转动到塔筒正前方时叶片与塔筒之间的预测净空距离L，计算公式为：L＝r+l*cosα*cosγ，式中r为净空测距仪到塔筒的垂直距离；S3、风机的主控系统将预测净空距离L与净空安全范围进行对比分析，根据对比分析结果对叶片进行变桨动：当预测净空距离L不小于净空安全范围上限时，机组不执行变桨，继