[发明专利]一种风机的塔架净空监测系统及监测方法

说明书

本发明提供了一种风机的塔架净空监测系统及监测方法，涉及风力发电领域，所述塔架监测系统包括测距装置和处理装置，所述测距装置与所述处理装置电连接，所述测距装置用于设置于风机的正前方，且所述测距装置用于投射测距信号至所述风机的叶片的运动外轮廓的底端，或经所述底端至所述风机的塔架上；所述处理装置用于根据所述测距信号确定所述风机的塔架净空信息。本发明相较于现有技术而言，本发明能够快速、准确地确定风机运行中的塔架净空信息，为叶片运行安全评估提供保障。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种风机的塔架净空监测系统及监测方法。

背景技术

风力发电机组是将风能转化为电能的装置，其原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。在风力发电机组中叶片的设计直接影响风能的转换效率，进而影响其年发电量，是风能利用的重要一环，尤其是，风力发电平价时代的到来，要求风机叶片越长越好，但风机叶片越长则刚度越小，导致风机运行时风机叶片变形增大，塔架净空值(所谓塔架净空值是指风机叶片扫过塔架所在垂直面时叶尖至塔架壁的直线距离)受风况的影响增大，导致叶片与塔架碰撞，致使叶片和/或塔架发生断裂。

现有技术中，可以通过录像分析方法检测风力发电机组的塔架净空值，但该方法受光照限制较大，且无法直接测量净空值，需要对图像进行识别和处理，分析比较复杂，精度难以保证，对分析设备性能要求较高。

此外，还有在塔架外壁或叶片叶尖部安装测距仪的方法，测距仪可直接测得叶尖与塔架的距离得到净空值，但在实际应用中，该方法还面临着测距仪的安装、维护和引线困难，同时在风叶转动时，测距仪也会对机组本身产生影响，导致最终得到的净空值不准确而无法为叶片运转的安全性提供依据。

发明内容

本发明解决的问题是现有方法中存在的精度难以保证和安装维护困难等之中的至少一个技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种风机的塔架净空监测系统，包括测距装置和处理装置，所述测距装置与所述处理装置电连接，所述测距装置用于设置于风机的正前方，且所述测距装置用于投射测距信号至所述风机的叶片的运动外轮廓的底端，或经所述底端至所述风机的塔架上；所述处理装置用于根据所述测距信号确定所述风机的塔架净空信息。

由此，通过在风力发电机组的前方设置测距装置，避免了安装或维护等困难，通过测距装置在每次测量时发射的多个测距信号，并根据测距信号投射在叶片的运动外轮廓的底端以及经叶片的运动外轮廓的底端至所述风机的塔架上，便于获取测距装置与塔架以及叶片的运动外轮廓的底端之间的距离，由此，与测距装置电连接的处理装置能够根据所述测距信号最终计算得到该叶片的塔架净空值，确认叶片运转是否安全。

进一步地，所述测距装置至所述底端的连线与水平面间呈标定夹角，所述标定夹角的开口方向朝向所述风机；

所述处理装置用于根据所述测距信号和所述标定夹角确定所述风机的塔架净空信息。

由此，测距装置至风机的叶片的运动外轮廓的底端的连线与水平面呈一定的夹角，处理装置能够通过该夹角和测距信号准确的获取塔架净空信息。

进一步地，所述测距信号包括所述测距装置经所述底端至所述塔架的第一直线距离以及所述测距装置至所述底端的第二直线距离；

所述处理装置用于根据所述第一直线距离、所述第二直线距离和所述标定夹角确定所述风机的塔架净空信息。

由此，处理装置能够通过第一直线距离、第二直线距离和该夹角更加精准地提高塔架净空信息。

进一步地，所述处理装置用于根据第一公式确定所述风机的塔架净空信息，所述第一公式包括：

t＝S×cos_α，

S＝S₁-S₂；