[發明專利]一種風力發電機組葉片凈空監測裝置及其監測方法

在審

• 申請號: 202011185016.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112392668A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 黎相昊;陳艷;聶飛;李玉志;郭偉杰;魯欣欣;黃麗玲
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D80/00;G01B21/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：包括導軌、小車、測距儀、供電環和電刷；所述導軌安裝在風力發電機組塔筒外側的葉尖掃掠高度處，即能監測到葉片凈空的指定高度，并纏繞塔筒一周；所述小車通過其兩側導向輪安裝在導軌里，能沿著導軌移動和靜止；所述測距儀安裝在小車上，能夠在小車的帶動下圍繞塔筒360°全方位移動，并與風力發電機組的主控系統進行雙向通訊，且其測量方向與風力發電機組的傳動鏈方向一致，即在導軌上移動時保持與風力發電機組的機艙偏航方位角一致，從而能夠精準測量葉尖與其之間的距離，進而確保計算出的葉片凈空距離準確；所述供電環有兩個，并分別安裝在導軌兩側下方沿導軌圍繞著塔筒，該兩個供電環分為內、外側供電環構成正、負極，用于給測距儀和小車供電；所述電刷有兩個，并分別安裝在兩個供電環下方，隨小車一起移動，一個電刷對應一個供電環，并與供電環接觸，起到持續供電的作用，并且在小車靜止時持續產生一個往供電環方向的推力，從而鎖定位移。

2.根據權利要求1所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述小車包括導向輪和車架；所述導向輪有兩個，并安裝在車架的兩側，該兩個導向輪放置在導軌上，所述導向輪的邊緣低于導軌，通過轉動能夠帶動測距儀沿著導軌移動而保證不發生脫軌；在靜止時，兩個導向輪往車架兩側移動，對導軌施加壓力，起到卡住導軌的作用；當需要移動時，導向輪向車架中間收縮，釋放壓力，減少移動時的阻力，方便移動；所述車架內部安裝有電磁抱閘及為導向輪提供動力的電機，所述電磁抱閘在默認情況下鎖住導向輪，防止轉動，并讓導向輪往兩側移動，卡住導軌；當需要移動時，通電松開電磁抱閘，并讓導向輪往車架中間移動，使導向輪能夠在電機帶動下轉動。

3.根據權利要求1所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述導軌通過多個組合件固定在塔筒外側；所述組合件包括導軌側斜塊和塔筒側斜塊，所述導軌側斜塊形成有一貫穿位，供導軌穿過，所述導軌穿過貫穿位后由導軌側斜塊承托起來，所述導軌側斜塊的斜面與塔筒側斜塊的斜面相切合，它們之間通過螺栓擰緊在一起，所述塔筒側斜塊分布在塔筒圓周徑向，在螺栓擰緊過程中，所述塔筒側斜塊會往塔筒中心軸線移動，基于漲緊套原理，固定在塔筒外壁上，進而將導軌固定在塔筒外側。

4.根據權利要求1所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述測距儀通過無線天線與風力發電機組的主控系統進行雙向通訊，實現測距儀位置與機艙偏航位置相同步，保證葉片凈空距離測量準確。

5.根據權利要求1所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述導軌采用分段式設計，由多段拼接而成。

6.根據權利要求1所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述供電環由導電金屬組成。

7.根據權利要求1所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述導軌下方的塔筒外壁搭建有供運維人員站立巡檢維護的平臺，并配置有爬梯。

8.根據權利要求7所述的一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，其特征在于：所述平臺為可收納式平臺，在不使用時能夠根據需求進行收納。

9.一種權利要求1至6任意一項所述風力發電機組葉片凈空監測裝置的監測方法，其特征在于：

當葉片掃過塔筒方向時，測距儀測量出葉片到塔筒的距離，并通過無線天線向風力發電機組的主控系統發送測距數值，風力發電機組的主控系統接收到信息后，根據預先已知的測距儀距離塔筒位置以及測距數值計算出葉片凈空距離，即葉片凈空值；

若葉片凈空值在正常區間，風力發電機組繼續運行；若葉片凈空值在預警區間，風力發電機組通過變槳和降低功率方式，使得葉片凈空值增加，以保障安全同時保證發電量；若葉片凈空值在危險區間，則采用緊急停機手段進行停機，保障風力發電機組安全；

當風力發電機組不偏航，與測距儀處于同一方位角時，凈空監測裝置處于位移鎖死狀態；車架內的電磁抱閘默認情況下鎖死導向輪，防止導向輪轉動，同時車架將導向輪往兩側移動，利用導向輪的邊緣卡住導軌，防止左右移動；電刷默認產生一個推力擠壓供電環，與導向輪的輪面一起夾住導軌，防止上下移動；

當風力發電機組偏航時，風力發電機組通過無線信號發送實時偏航方位角給凈空監測裝置的無線天線；凈空監測裝置接收到信號后，放松電刷對供電環的壓力，同時導向輪向車架中間收縮，不再卡住導軌，并松開導向輪的電磁抱閘；在車架內電機的帶動下，使導向輪轉動，沿著導軌移動至目標處的偏航方位角；凈空監測裝置配有能夠確認當前位置的功能，以實現實時跟蹤風力發電機組偏航位置。