[發明專利]一種風電機組葉尖與塔筒距離監測方法及系統

在審

• 申請號: 202011155460.3
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112539707A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 王安慶;龔利策;李松迪;趙娜;賈海坤;付德義;李婷;王瑞明;薛揚;馬曉晶
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14;F03D17/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

一種風電機組葉尖與塔筒距離監測方法，包括：利用位于風電機組機艙內前側塔筒和葉片之間的激光發射器發射激光束；基于風電機組機艙內的信號接收器接收反射的激光束形成反饋信號；基于風電機組機艙內數據接收器接受到的所述反饋信號和預先設定的葉尖與塔筒距離計算式計算葉尖與塔筒之間距離。利于安裝和維護，實時監測葉尖與塔筒距離，提高風電機組的安全性。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種風電機組葉尖與塔筒距離監測方法及系統。

背景技術

隨著風電技術的成熟，風電行業進入了快速增長期。相應的，風電機組容量和尺寸不斷增大。風電機組葉片是整個風力發電機組吸收能量的主要部件，隨著新材料與新工藝的應用，葉片設計更輕、更長、更柔，力學及氣動性能有了很大的提高。然而，超長柔性葉片，在極端風況下，會產生較大的變形，可能會導致葉尖與塔筒發生觸碰，導致掃塔風險，進而導致塔筒倒塌。因此，為了提高風力發電機組的結構運行安全，亟需實時監測葉尖與塔筒之間的距離。

目前現有的風電機組葉尖與塔筒距離的監測技術存在安裝、維護不方便、穩定性差等問題，而且，為了覆蓋偏航過程，需要在各個不同角度安裝多個超聲波傳感器。另外由于傳感器需要固定在塔筒外側(如通過螺栓方式)，可能會對塔筒結構和漆膜造成損壞。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的上述問題，本發明提供一種風電機組葉尖與塔筒距離監測系統，包括：

利用位于風電機組機艙內前側塔筒和葉片之間的激光發射器發射激光束；

基于風電機組機艙內的信號接收器接收反射的激光束形成反饋信號；

基于風電機組機艙內數據接收器接受到的所述反饋信號和預先設定的葉尖與塔筒距離計算式計算葉尖與塔筒之間距離。

優選的，所述利用位于風電機組機艙內的激光發射器發射激光束，包括：

為所述激光發生器設置垂直通道；

基于所述垂直通道的兩側等角度設置多個通道。

優選的，所述多條激光束的角度區間為(-1.0°，3.0°)。

優選的，所述基于風電機組機艙內的信號接收器接收反射的激光束形成反饋信號，包括：

基于每個通道，當所述信號接收器接收反射的激光在設置的激光發生器的截取高度范圍內，則認為接收到所述通道碰到葉片的反饋信號，否則認為所述通道未碰到葉片的反饋信號。

優選的，所述基于風電機組機艙內數據接收器接受到的所述反饋信號和預先設定的葉尖與塔筒距離計算式計算葉尖與塔筒之間距離包括：

基于垂直激光束到達地面的點計算激光發生器與塔筒中心的距離；

基于所述反饋信號確定葉尖進入的激光束通道；

基于所述激光發生器與塔筒中心的距離和所述葉尖進入的激光束通道利用葉尖與塔筒距離計算式計算葉尖與塔筒之間的距離。

優選的，所述基于所述激光發生器與塔筒中心的距離和所述葉尖進入的激光束通道利用葉尖與塔筒距離計算式計算葉尖與塔筒之間的距離包括：

當風電機組葉尖進入垂直激光束右側時采用正角度計算式計算葉尖距離塔筒的距離；

當風電機組葉尖進入垂直激光束左側時采用負角度計算式計算計算葉尖與塔筒的距離。

優選的，所述正角度計算式如下式所示：

L_B＝L_A+Htan(0.1·(i-N))＝L₀-R_A+Htan(0.1·(i-N))