[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

本發明公開了一種風力發電機組葉片凈空監測裝置及其監測方法，包括導軌、小車、測距儀、供電環和電刷；導軌安裝在塔筒外側的葉尖掃掠高度處，并纏繞塔筒一周；小車通過其兩側導向輪安裝在導軌里，可沿著導軌移動和靜止；測距儀安裝在小車上，并與機組的主控系統進行雙向通訊，其測量方向與機組的傳動鏈方向一致；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，兩個供電環分為內、外側供電環構成正、負極；電刷有兩個并分別安裝在兩個供電環下方，與供電環接觸，在小車靜止時持續產生一個往供電環方向的推力。本發明只通過一個測距儀跟蹤偏航的方式，實現在各偏航角度下對葉片凈空高質量的實時監測，保障機組正常運行。

技術領域

本發明涉及風力發電機組葉片凈空監測的技術領域，尤其是指一種風力發電機組葉片凈空監測裝置及其監測方法。

背景技術

隨著風力發電機組容量的增大，葉片的加長，新型葉片材料的應用，葉片凈空顯得越來越重要。若風力發電機組葉片凈空不足，則可能存在葉片與塔筒碰撞的風險，為了保證機組的安全運行，則需要實時監控葉片凈空。

為了避免葉片掃塔筒的情況發生，采用實時測量葉片掃過塔筒時距離塔筒的距離，再通過變槳來控制葉片的變槳角度以及風輪轉速，減少葉片所受的風載荷，使葉片凈空距離加大以滿足安全距離要求。其中，葉片凈空距離是指葉片葉尖距離塔筒的距離。

目前凈空監測方案較少，總的來說可以分為以下幾種方案：

一、機艙安裝測距儀方案：通過在機艙頂部安裝測距儀測量機艙某點到葉片的距離，再通過幾何關系，采用數學方法推算出葉片距離塔筒的距離。該方案缺點在于，凈空值采用幾何數學方法推算，并未測量出真正凈空值，若存在安裝偏差或測距儀后期發生移動，則推算出的凈空值結果不準，存在風險性。且由于測距儀在機艙，距離葉尖較遠，距離越遠越容易受到干擾。

二、機艙安裝攝像頭方案：通過在機艙頂部安裝攝像頭，拍攝葉片到塔筒的視頻，利用機器學習等方法推算出葉片距離塔筒的凈空距離。此方法容易受到雨霧雪天氣對可見度影響的干擾，且機器學習等方式存在一定誤報性和技術不成熟性，同時視覺識別需要耗費大量計算資源，因此成本較高。

三、塔筒圓周方向安裝多個測距雷達方案：為了在風力發電機組各偏航角度下均實現凈空監測，在塔筒周圍安裝多個測距雷達，實現對塔筒360°范圍覆蓋監測，并通過計算各雷達的反射信號，獲得葉片凈空距離。該方法由于采用多個測距雷達，計算量大，導致其成本極其高昂，不利于推廣。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種安全可靠的風力發電機組葉片凈空監測裝置及其監測方法，只通過一個測距儀跟蹤偏航的方式，即可實現在各偏航角度下對葉片凈空高質量的實時監測，保障機組正常運行。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種風力發電機組葉片凈空監測裝置，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。