[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機組塔筒載荷測量系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210436487.9
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102944395A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪正軍;紀國瑞;潘磊
• 申請（專利權(quán)）人: 國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 馬麗蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電機組塔筒載荷測量系統(tǒng)及方法。?

背景技術(shù)

近年來隨著風(fēng)力發(fā)電不斷地發(fā)展，風(fēng)電場裝機容量逐年上升，風(fēng)力發(fā)電所占的比例越來越大，已逐漸成為了一種常規(guī)能源。隨著對風(fēng)電機組性能要求越來越高，作為支撐整個機組的重要基礎(chǔ),風(fēng)電機組的塔筒在設(shè)計時的載荷計算也愈發(fā)重要。?

眾所周知，塔筒即由鋼材料構(gòu)成的一個圓形筒狀結(jié)構(gòu)，因此在相同材料和結(jié)構(gòu)條件下，塔筒壁厚度越厚，采用的鋼材料越多，其載荷等級就越高，但其成本也會急劇增加。因此，塔筒設(shè)計的關(guān)鍵，是要通過理論計算以及仿真和試驗，在獲得足夠載荷要求的前提下，盡量減少鋼材料的使用，以達到保證安全的前提下盡量減小成本。?

在現(xiàn)行的塔筒設(shè)計中，由于受其尺寸等客觀條件的影響，其載荷測試多采用理論計算和仿真為主，然后再針對分節(jié)的塔筒部件進行模擬測試。對于塔筒整體的測試，尤其是在風(fēng)電場現(xiàn)場對塔筒整體載荷的測試，到目前仍未見相關(guān)的報道。然而，作為復(fù)雜控制系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機組的基礎(chǔ)性支撐部件，塔筒的整體載荷測試顯得尤為重要，尤其是在風(fēng)電場現(xiàn)場，對?剛吊裝完成或運行較長時間的風(fēng)電機組塔筒進行載荷測試，將為風(fēng)電機組的進一步優(yōu)化提供可靠的試驗依據(jù)。?

由此可見，現(xiàn)有的風(fēng)電機組塔筒載荷測量技術(shù)，仍存在有不足和缺陷，而亟待加以進一步改進。如何實現(xiàn)在風(fēng)電場現(xiàn)場對塔筒整體載荷進行實時測量,實屬當前業(yè)界極需改進的目標。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)電機組塔筒載荷測量系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)在風(fēng)電場現(xiàn)場對塔筒整體載荷進行實時測量,從而克服現(xiàn)有的塔筒載荷測量采用理論計算和仿真模擬的不足。?

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

一種風(fēng)電機組塔筒載荷測量系統(tǒng)，包括：多個測量子系統(tǒng)，每個測量子系統(tǒng)包括若干個安裝在塔筒內(nèi)壁同一水平面上的無線終端測量裝置，所述無線終端測量裝置用于測量相應(yīng)點的應(yīng)力數(shù)據(jù)，多個測量子系統(tǒng)沿塔筒高度方向依次分布；PC機系統(tǒng)，與各無線終端測量裝置通過無線傳輸連接，用于對所有無線終端測量裝置的應(yīng)力數(shù)據(jù)進行采集和統(tǒng)計分析，得出整個塔筒的載荷數(shù)值。?

作為進一步的改進，所述無線終端測量裝置包括：應(yīng)力傳感器，用于完成應(yīng)力信號采集，將其轉(zhuǎn)換為電信號；應(yīng)力處理電路，用于對應(yīng)力電信號進行采集、濾波和數(shù)字化處理；單片機系統(tǒng)，用于對數(shù)字化處理之后的應(yīng)力信號進行應(yīng)力計算、數(shù)據(jù)處理得到應(yīng)力數(shù)據(jù)，并完成整個無線終端測量裝置的邏輯控制；無線收發(fā)模塊，用于將經(jīng)單片機系統(tǒng)計算、處理得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送出去。?

作為進一步的改進，所述應(yīng)力傳感器采用測量精度較高的全橋式應(yīng)力?片連接方式。?

作為進一步的改進，所述單片機系統(tǒng)包括應(yīng)力計算模塊，用于對數(shù)字化處理之后的應(yīng)力信號進行應(yīng)力計算，得到應(yīng)力數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于對應(yīng)力計算模塊得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進行分析，得到處理后的應(yīng)力數(shù)據(jù)；電池模塊，用于無線終端測量裝置的能量供應(yīng)；邏輯控制模塊，用于控制電池模塊和控制處理后的應(yīng)力數(shù)據(jù)的發(fā)送。?

作為進一步的改進，所述無線收發(fā)模塊由Zigbee模塊構(gòu)成。?

作為進一步的改進，所述無線終端測量裝置通過在其底部配備的永久性磁鐵安裝在塔筒內(nèi)壁上。?

作為進一步的改進，所述在塔筒內(nèi)壁同一水平面上的若干個無線終端測量裝置均勻分布。?

此外，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)電機組塔筒載荷測量方法，包括以下步驟：A、分別測量風(fēng)電機組塔筒不同高度第i個位置上設(shè)置的j個點的應(yīng)力數(shù)據(jù)σ_ij，i取1～n之間的自然數(shù)，n≥2，j取1～m之間的自然數(shù)，m≥4；B、將所有測得的應(yīng)力數(shù)據(jù)（σ₁₁、σ₁₂...σ_1m）...（σ_n1、σ_n2...σ_nm）通過無線發(fā)送給PC機系統(tǒng)；C、PC機系統(tǒng)對所有測得的應(yīng)力數(shù)據(jù)進行采集和統(tǒng)計分析，得出整個塔筒的載荷數(shù)值。?

作為進一步的改進，步驟A中所述應(yīng)力數(shù)據(jù)σ_ij，是由測量位置的應(yīng)力信號在轉(zhuǎn)換為電信號后，經(jīng)濾波及數(shù)字化處理后計算分析得到的。?

作為進一步的改進，步驟B中所述無線發(fā)送由Zigbee無線通訊協(xié)議實現(xiàn)。?

作為進一步的改進，步驟C中所述整個塔筒的載荷數(shù)值的計算公式為：?