[實用新型]一種風力發(fā)電機葉輪方位角測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202120798004.4
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN214741855U
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 崔逸南;王志奎;崔新維
• 申請（專利權(quán)）人: 北京三力新能科技有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機葉輪方位角測量裝置，裝置包括隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件、圓環(huán)體、固定件與距離測量設備。隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在風力發(fā)電機主軸上并與主軸同軸旋轉(zhuǎn)。固定件與主軸及隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件保持相對靜止，距離測量設備與固定件聯(lián)接。圓環(huán)體的聯(lián)接端與隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件聯(lián)接，測量端面向距離測量設備。圓環(huán)體的測量端在與主軸軸線平行的平面上投影呈折線形，圓環(huán)體隨葉輪和主軸旋轉(zhuǎn)一圈內(nèi)，距離測量設備測得與圓環(huán)體的測量端距離的變化與葉輪方位角的變化形成對應的關系。本發(fā)明提供的方位角測量裝置將方位角測量轉(zhuǎn)化為了常規(guī)的距離測量，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)，測量值連續(xù)變化，同時保證了精度和可靠性。整個裝置成本較低，方便安裝與維護。

技術領域

本發(fā)明涉及一種葉輪方位角的角度測量裝置，屬于風力發(fā)電技術領域。

背景技術

風電是可再生能源領域中最具大規(guī)模開發(fā)價值和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式，可利用的風能在全球范圍內(nèi)分布廣泛、儲量巨大。

風力發(fā)電機利用葉片驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動，最終將機械能轉(zhuǎn)化為電能。葉輪方位角對風力發(fā)電機整機的載荷水平有著重大的影響。葉輪方位角可用于機組的載荷控制，有利于優(yōu)化機組設計及提高機組的安全性。

目前常用的葉輪方位角測量裝置多通過測量可觸發(fā)的脈沖信號來等分葉輪方位角，如絕對值編碼器。這類裝置測量的精度取決于能觸發(fā)的脈沖信號的數(shù)量。測量精度越高，制造成本也會越高，二者不可兼顧。因此，需要一種測量值可靠且精度較高，同時結(jié)構(gòu)簡單，成本較低的葉輪方位角測量裝置。

CN 107762739公開了一種葉輪方位角的測量方法和裝置，該方法利用氣壓高度傳感器采集自身的當前高度，并將當前高度發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)當前高度，采用圓周三角函數(shù)，計算葉輪的全部葉片的當前方位角。該專利中所使用的高度傳感器的測量高度受溫度、濕度、氣壓、空氣密度等影響，誤差較大。同時，葉輪內(nèi)部的空氣在葉輪轉(zhuǎn)動過程中受到離心力和重力的相互作用也會導致高度傳感器測量的高度波動較大，測量數(shù)據(jù)偏差較大，精度低，可靠性較差。

CN 205401002公開了一種風力發(fā)電機葉輪方位角測量裝置，在葉輪輪轂連接的轉(zhuǎn)動軸表面固定設置的多個磁鐵塊，磁鐵塊對應設置舌簧觸點元件和角度識別單元。該種裝置設置和電路設置較復雜，且該裝置的測量精度決定于磁鐵塊的數(shù)量，若要保持高的測量精度，就要增加磁鐵塊的數(shù)量，從而增加裝置的成本；否則測量精度較低。

CN 207960850 公開了一種風力發(fā)電機組風輪方位角測量裝置，包括大齒輪半圓片、小齒輪、支架、編碼器和連接組件。該測量裝置需要增加額外的齒輪裝置，增加了制造成本，而且隨著齒輪的磨損，測量精度會降低；精度方面，該測量裝置的測量精度是由大齒輪的齒數(shù)所決定的，也就意味著要想高的測量精度，就需要增加大齒輪的齒數(shù)，這就會大大的增加加工成本。

CN 209212471公開了一種風力發(fā)電機組的風輪方位角測量裝置，包括出力單與計量單元。當葉輪旋轉(zhuǎn)時，計量單元的與出力單元之間相對旋轉(zhuǎn)并輸出角度信號。該實用新型置在測量過程中只考慮了重力而忽略了風輪旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力，會導致測量數(shù)據(jù)偏差較大，精度較低。

CN 104697489公開了一種平面法線方位角測量裝置、方法及應用，包括可調(diào)平支架，激光發(fā)射裝置，偏轉(zhuǎn)裝置，反射光接收裝置，電子羅經(jīng)以及控制裝置。該方法利用沿水平方向向待測平面發(fā)射激光束，通過將激光投射距離最小時刻的激光束為待測平面法線在水平面內(nèi)的投影，可準確獲得任意平面的法線方位角。但裝置所需器件繁多，設計復雜，成本較高。且測量角度誤差經(jīng)過反射時會放大，導致精度降低。

發(fā)明內(nèi)容

葉輪方位角測量裝置包括隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件、圓環(huán)體、固定件與距離測量設備。隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在風力發(fā)電機主軸上，其旋轉(zhuǎn)軸線與主軸相同。圓環(huán)體沿主軸軸線方向分為聯(lián)接端與測量端，聯(lián)接端與隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件以機械方式聯(lián)接，同時二者保持同軸轉(zhuǎn)動；測量端在與轉(zhuǎn)軸平行的平面上的投影不是直線，呈折線形。固定件與主軸、隨軸同轉(zhuǎn)構(gòu)件及圓環(huán)體均保持相對靜止狀態(tài)。距離測量設備與固定件以機械方式聯(lián)接，能夠測量其與圓環(huán)體測量端的距離。