[發明專利]風力機氣象數據測量裝置

在審

• 申請號: 202011505820.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112523974A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張子良;易侃
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種風力機氣象數據測量裝置，它包括針殼、探針、壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計，通過針殼與風力機的輪轂軸承連接，位于針殼內前端設置多孔結構的探針與多個壓力傳感器連接，壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計與主控系統電性連接，主控系統接收壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計的信號后，通過相應信號的變化來優化風力機的控制策略。克服了原風力機氣象數據測量位于機艙頂部風流受到遮擋和干擾造成測量不準確的問題。具有結構簡單，有效避免風力機葉片對測量造成的遮擋效應，針殼的整體長度也能避免輪轂對來流造成的阻塞效應，準確對風速進行測量，能夠得到準確的輪轂位置處的大氣密度的特點。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，涉及一種風力機氣象數據測量裝置。

背景技術

在風力發電領域，隨著平價時代的來臨，如何提升風力機的運行效率和發電量將成為風電技術研究中重點關注的內容。其中，風速大小、風向等氣象數據的測量是風力機主控系統實施控制策略的基礎，氣象數據的準確測量可以有效提升風力機主控系統的控制效果，從而提高機組的整體運行效率。

目前，風力機氣象數據的測量主要是風速的測量，通常測風儀器安裝在風力機的機艙頂部，如圖1所示，常用的測風儀器有風杯風速儀和風向標等。然而，由于機艙位于風力機葉輪的后方，在實際風力機運行過程中，前方風力機葉片的旋轉會對后方測風儀器的測量造成一定的遮擋和干擾，導致利用該測風方法測量得到的風速與真實情況相比具有一定偏差，該偏差進而會降低風力機主控系統的控制效果。

針對該問題，中國專利CN 109813929 A(馬磊，李慶江)、CN106980030 A(劉鑫等)分別提出了風速測量的修正方法及裝置，然而，以上專利均是針對機艙處的測風系統進行改進，由于來流風的隨機性很大以及風力機葉片對后方流場造成的遮擋效應無法完全消除，上述方法依然無法完全解決機艙測風裝置風速測量不準確性的問題。

中國專利CN 108691727 A(俞志強等)、CN 207662596 U(王濤)和CN 110145444 A(鄧艾東等)提出將測風儀器放置于輪轂前方來避免風力機葉片對測風儀器形成的遮擋效應，也未考慮輪轂對風力機來流的阻塞效應。

除此之外，隨著風電機組裝機容量的逐漸增大，機組高度也在逐漸增加，使得風力機輪轂高度處的大氣密度與地面相比有了明顯的變化，而大氣密度是來流風能量的一個重要參數，因此，更為準確的大氣密度是風力機高效運行的又一重要保證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種風力機氣象數據測量裝置，結構簡單，采用針殼與風力機的輪轂軸承連接，位于針殼內前端設置多孔結構的探針與多個壓力傳感器連接，壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計與主控系統電性連接，主控系統接收壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計的信號后，通過相應信號的變化來優化風力機的控制策略，有效避免風力機葉片對測量造成的遮擋效應，針殼的整體長度也能避免輪轂對來流造成的阻塞效應，準確對風速進行測量，能夠得到準確的輪轂位置處的大氣密度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種風力機氣象數據測量裝置，它包括針殼、探針、壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計；所述探針、壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計位于針殼內，探針前端的壓力孔貫通針殼，壓力傳感器的感應端位于壓力孔內；所述壓力傳感器、溫度計、濕度計和大氣壓計與風力機的主控系統電性連接。

所述針殼為中空的腔體結構，前端為流線形錐形結構，探針位于針殼內的前端。

所述針殼的尾端與風力機的輪轂軸承連接，輪轂旋轉時針殼靜止。

所述針殼的長度h＞0.6D，D為風力機的葉片的葉根段的直徑。

所述探針為桿狀體，軸向分布設置五個貫穿的壓力孔，五個壓力孔分別對應五個壓力傳感器。

所述壓力孔其中一個與探針中心同一軸線，其余壓力孔呈環形均勻分布軸線四周。