[發(fā)明專利]一種利用恒溫式熱線風(fēng)速儀的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011270447.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN112326998A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林偉榮;劉鵬程;馬宏怡;呂建波;王文鋒;王維海;許揚(yáng);王煥君;蔡安民;郭辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司;華能新能源股份有限公司山東分公司;華能山東發(fā)電有限公司萊州風(fēng)電分公司
• 主分類號(hào): G01P5/10
• 分類號(hào): G01P5/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明公開的一種利用恒溫式熱線風(fēng)速儀的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)及方法，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。若干熱線探針依次設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組任意一個(gè)葉片的葉根截面至葉尖截面的前緣中心線上；熱線金屬絲和環(huán)境溫度傳感器露出葉片表面，探針溫度傳感器與熱線金屬絲連接，探針溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器分別與數(shù)據(jù)處理單元連接，熱線金屬絲和數(shù)據(jù)處理單元分別與電流分流調(diào)節(jié)處理器連接，電流分流調(diào)節(jié)處理器分別與電流信號(hào)總接收器和電流源連接，電流信號(hào)總接收器通過通訊模塊與數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)器連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，充分發(fā)揮了熱線測(cè)速技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠精確、實(shí)時(shí)和連續(xù)的測(cè)得風(fēng)速數(shù)據(jù)，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用恒溫式熱線風(fēng)速儀的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

過去10年，中國(guó)風(fēng)電行業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。隨著風(fēng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單機(jī)設(shè)計(jì)容量較現(xiàn)階段將有較大提升，其對(duì)應(yīng)的葉片長(zhǎng)度也將大幅增加。而大容量長(zhǎng)葉片的風(fēng)機(jī)機(jī)組的性能評(píng)估等，建立在風(fēng)速準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上?，F(xiàn)階段，通常在風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙上部安裝風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)，其測(cè)量風(fēng)向數(shù)據(jù)用于風(fēng)機(jī)偏航調(diào)整，但風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)測(cè)量誤差來(lái)源多，風(fēng)速測(cè)量值誤差較大，且測(cè)量風(fēng)速為輪轂高度風(fēng)速值，對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)量或計(jì)算風(fēng)輪掃掠面內(nèi)的風(fēng)速分布作用有限。

由于風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度較大，例如2018年全球陸上風(fēng)機(jī)與海上風(fēng)機(jī)的平均風(fēng)輪直徑分別達(dá)到110m與148m。在如此大范圍的風(fēng)輪掃掠面積內(nèi)，風(fēng)速的高度與水平方向分布并非均勻，特別是高度方向。所以，若是依靠輪轂高度處的風(fēng)速數(shù)據(jù)與風(fēng)切變規(guī)律并不能反映風(fēng)速度的分布特性，必然間接地影響到風(fēng)能的利用率和風(fēng)機(jī)性能的準(zhǔn)確評(píng)估。若能準(zhǔn)確測(cè)量并記錄風(fēng)輪掃掠面積上游近距離范圍內(nèi)風(fēng)速的空間與時(shí)間分布，則能更有效且準(zhǔn)確分析風(fēng)機(jī)葉片的風(fēng)能捕捉效率Cp，從而進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造，進(jìn)一步提升風(fēng)電機(jī)組的效率。而實(shí)際上，在現(xiàn)階段，整個(gè)風(fēng)輪掃掠面積上風(fēng)速在時(shí)間與空間維度上的分布測(cè)量并無(wú)行之有效的方式。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用恒溫式熱線風(fēng)速儀的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)及方法，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠精確、實(shí)時(shí)和連續(xù)的測(cè)得風(fēng)速數(shù)據(jù)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種利用恒溫式熱線風(fēng)速儀的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)，包括電流信號(hào)總接收器、通訊模塊、電流分流調(diào)節(jié)處理器、電流源、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)器和若干熱線探針；

若干熱線探針依次設(shè)置在風(fēng)電機(jī)組任意一個(gè)葉片的葉根截面至葉尖截面的前緣中心線上；熱線探針包括熱線金屬絲、探針溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器；熱線金屬絲和環(huán)境溫度傳感器露出葉片表面，探針溫度傳感器與熱線金屬絲連接，探針溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器分別與數(shù)據(jù)處理單元連接，熱線金屬絲和數(shù)據(jù)處理單元分別與電流分流調(diào)節(jié)處理器連接，電流分流調(diào)節(jié)處理器分別與電流信號(hào)總接收器和電流源連接，電流信號(hào)總接收器通過通訊模塊與數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)器連接。

優(yōu)選地，熱線探針還包括連接桿和兩根固定在前緣中心線上的叉桿；叉桿垂直設(shè)置在前緣中心線所在葉片表面的外部，且兩根叉桿互相平行，熱線金屬絲與兩根叉桿固定連接；一根叉桿通過連接桿與電流分流調(diào)節(jié)處理器連接，另一根通過連接桿接地。

進(jìn)一步優(yōu)選地，兩根叉桿外部包裹有保護(hù)罩，保護(hù)罩內(nèi)填充有絕緣材料。

進(jìn)一步優(yōu)選地，叉桿與連接桿的材質(zhì)為銅或銀。

優(yōu)選地，相鄰熱線探針的環(huán)形掃掠面積相等。

優(yōu)選地，電流源的接地端依次經(jīng)風(fēng)機(jī)葉片、輪轂、機(jī)艙和塔筒后接地。

優(yōu)選地，通訊模塊為無(wú)線通訊模塊。

本發(fā)明公開了采用上述利用恒溫式熱線風(fēng)速儀的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量的方法，包括：