风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法.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CN106091941A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610450183.6(22)申请日2016.06.21(71)申请人远景能源（江苏）有限公司地址200051上海市长宁区中山西路1065号SOHO中山广场B座8楼(72)发明人周锋王际洲王峰(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法(57)摘要本发明涉及一种风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法，在塔筒外壁上安装2D激光扫描仪，高度位于叶片扫过塔筒时叶尖最低点往上1米的位置。2D激光扫描仪旋转扫描获取与叶片之间的距离及角度，采集的数据通过数据线送入数据采集器，数据采集器根据采集的2D激光扫描仪与叶片距离以及激光扫描仪扫描方位角计算出叶片和塔筒间的净空距离，实现在风机所有运行工况下风轮扫过塔筒时叶尖距离塔筒净空距离的实时动态测量，并跟风机运行数据进行同步存储，进行实时的数据后处理。该测量方法中系统应用方便，可以满足在各种复杂地形下风机上的安装，并在风机各种运行工况下进行叶尖塔筒净空数据测量。CN106091941ACN106091941A权利要求书1/1页1.一种风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法，风力发电机固定在作为竖直支架的塔筒顶端，风力发电机前端为旋转叶片，其特征在于，在塔筒外壁上安装2D激光扫描仪，2D激光扫描仪安装高度位于旋转叶片扫过塔筒时叶尖最低点以上1米的位置，2D激光扫描仪在同一高度旋转扫描，2D激光扫描仪旋转扫描获取与叶片之间的距离，采集的数据通过数据线送入数据采集器，数据采集器根据采集的2D激光扫描仪与叶片扫过最小距离计算出最小净空距离。2.根据权利要求1所述风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法，其特征在于，当叶片扫过时，2D激光扫描仪通过获取激光反射信息，通过反射信息得到叶尖扫过平面与2D激光扫描仪的距离，叶尖扫过平面与2D激光扫描仪之间的方向向量与2D激光扫描仪坐标系的夹角，通过不断扫描与计算距离，最小值为叶片通过最低点时与激光扫描仪的距离Lmin，Lmin与激光扫描仪和塔筒轴心连线夹角为Φ，最小净空距离S=Lmin+R(cosΦ-1)，R为2D激光扫描仪安装高度对应的塔筒半径。3.根据权利要求1所述风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法，其特征在于，所述2D激光扫描仪有三个，在塔筒同一高度切面圆三等份点上各安装一个，实现360度全方位测试。2CN106091941A说明书1/2页风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法技术领域[0001]本发明涉及一种测试技术，特别涉及一种风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法。背景技术[0002]叶尖塔筒净空是指风力发电机轮毂转动时叶片扫过塔筒时叶尖部位距离塔筒的最小几何距离；叶片迎风受力旋转所形成的旋转曲面形状往往会随风力载荷的变化而变化，为了避免叶片与塔筒间的运动干涉，在设计时需要通过仿真计算出各种工况下的叶尖塔筒净空距离，确保风机的运行安全。[0003]叶尖塔筒净空测量系统的设计目的是为了实时地直接测量计算出各种风况下的叶尖塔筒净空，并实现跟风机运行数据的同步，实现跟设计仿真的闭环验证，特别是对复杂山地地形下的净空距离验证。[0004]当前市场上的产品主要是基于高速摄影和图像后处理分析来计算叶片塔筒净空，主要存在以下缺陷：需要复杂的数据后处理分析，无法实时计算出净空测量值；净空距离通过图像处理得到，测量不确定度受拍摄机位跟被测风机的相对角度影响很大；风机运行过程中，需要根据不同的偏航位置不断的调整拍摄位置，难以保证数据一致性；恶劣天气和夜间无法测量数据；跟风机数据同步困难。发明内容[0005]本发明是针对风机在运行过程中不同偏航位置、风轮高速旋转下净空测量困难的问题，提出了一种风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法，实现了风机所有工况下的实时动态测量。[0006]本发明的技术方案为：一种风力发电机叶尖塔筒净空的测量方法，风力发电机固定在作为竖直支架的塔筒顶端，风力发电机前端为旋转叶片，在塔筒外壁上安装2D激光扫描仪，2D激光扫描仪安装高度位于旋转叶片扫过塔筒时叶尖最低点以上1米的位置，2D激光扫描仪在同一高度旋转扫描，2D激光扫描仪旋转扫描获取与叶片之间的距离，采集的数据通过数据线送入数据采集器，数据采集器根据采集的2D激光扫描仪与叶片扫过最小距离计算出最小净空距离。[0007]当叶片扫过时，2D激光扫描仪通过获取激光反射信息，通过反射信息得到叶尖扫过平面与2D激光扫描仪的距离，叶尖扫过平面与2D激光扫描仪之间的方向向量与2D激光扫描仪坐标系的夹角，通过不断扫描与计算距离，最小值为叶片