[發明專利]一種實時監測風機塔筒運行狀態的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310454617.6
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN104514686B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 鄭震
• 申請（專利權）人: 常州鎧甲智能科技有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 金輝

1.一種實時檢測風機塔筒狀態的裝置，具有風力發電機葉片、風機塔筒和底座；所述風力發電機葉片設置在風機塔筒的頂部；所述風機塔筒固定設置在底座上；其特征在于：還具有一組或兩組或兩組以上對應且設置于風機塔筒軸線或風機塔筒軸線的平行線上的發射裝置和接收裝置；所述接收裝置上設有若干激光接收頭，所述接收裝置為凹球面接收裝置或平面接收裝置，所述凹球面接收裝置的凹球面的曲率半徑為發射裝置到接收裝置的距離，風機塔筒在沒有橫向負載的情況下，頂部的發射裝置發射出的激光正好射向底部的凹球面的接收裝置的凹球面頂部中央。

2.根據權利要求1所述的實時檢測風機塔筒狀態的裝置，其特征在于：所述接收裝置為凹球面接收裝置，對應設置的發射裝置和接收裝置為一組，發射裝置安放于風機塔筒的頂部，接收裝置安放于風機塔筒底部。

3.根據權利要求1所述的實時檢測風機塔筒狀態的裝置，其特征在于：所述接收裝置為凹球面接收裝置，對應設置的發射裝置和接收裝置為兩組，兩個發射裝置分別安放于風機塔筒的頂部和風機塔筒中間位置，兩個接收裝置分別安放于風機塔筒底部和風機塔筒中間位置，安放于風機塔筒的頂部的發射裝置與安放于風機塔筒中間位置的接收裝置對應，安放于風機塔筒中間位置的發射裝置與安放于風機塔筒的底部的接收裝置對應。

4.根據權利要求2或3所述的實時檢測風機塔筒狀態的裝置，其特征在于：還具有用于監測風機塔筒的偏轉角度、角速度和加速度的角運動檢測裝置，用于實時監測風機塔筒風速大小的風速傳感器，用于實時監測風機塔筒底端三個方向的壓力和扭矩的六維力傳感器以及用于發出控制信號控制葉輪和機艙位姿方向運動的風機主控系統；所述角運動檢測裝置和風速傳感器均安裝在風機塔筒的頂部；所述六維力傳感器安裝在風機塔筒的底部；所述風機主控系統的輸入端接角運動檢測裝置的輸出端、風速傳感器的輸出端、六維力傳感器的輸出端，風機主控系統的輸出端接維修預防中心。

5.根據權利要求4所述的實時檢測風機塔筒狀態的裝置，其特征在于：所述發射裝置為激光發射裝置或微波發射裝置或超聲發射裝置；所述接收裝置為激光接收裝置或微波接收裝置或超聲接收裝置。

6.一種實時檢測風機塔筒狀態的方法，其特征在于，具體步驟如下：

a、在風機主控系統內部設置一些參考閾值；

b、定義風機塔筒的中心軸為Z軸，風機塔筒軸心的頂部激光發射裝置發射激光，風機塔筒軸心的底部激光接收裝置接收激光信號，通過角運動檢測裝置、風速傳感器和六維力傳感器測得當前的角度信號、角速度信號、角加速度信號、風速信號和六維力信號，并將測得的角度信號、角速度信號、角加速度信號、風速信號和六維力信號傳輸到風機主控系統中；

c、對步驟b中獲得的角度信號、角速度信號、角加速度信號、風速信號和六維力信號的數值與步驟a中設定的參考閾值作差值處理；當風機塔筒無橫向風載荷時，激光接收裝置接收到激光信號的位置為風機塔筒底部軸心位置；如果有載荷時，其光信號偏離軸心位置，對應接收信號位置(X，Y)；

d、通過接收信號位置和時間變化能計算出風機塔筒的傾角、角速度、角加速度以及繞風機塔筒軸線的扭角和扭角的變化速率；

e、通過通訊模塊發送到外部的風機控制裝置中、結合塔筒底部的壓力傳感器、風機塔筒頂端的風速傳感器傳輸到風機主控系統中；

f、進行二值化處理：當計算出的信號的數值超過預警閾值但低于報警閾值時，風機主控系統將發出控制信號控制葉輪和機艙沿所需調整的位置方向運動；當計算的信號的數值大于報警閾值，風機主控系統將通過通訊模塊向維修預警中心發出報警指示。