[发明专利]一种实时监测风机塔筒运行状态的装置及方法

权利要求书

1.一种实时检测风机塔筒状态的装置，具有风力发电机叶片、风机塔筒和底座；所述风力发电机叶片设置在风机塔筒的顶部；所述风机塔筒固定设置在底座上；其特征在于：还具有一组或两组或两组以上对应且设置于风机塔筒轴线或风机塔筒轴线的平行线上的发射装置和接收装置；所述接收装置上设有若干激光接收头，所述接收装置为凹球面接收装置或平面接收装置，所述凹球面接收装置的凹球面的曲率半径为发射装置到接收装置的距离，风机塔筒在没有横向负载的情况下，顶部的发射装置发射出的激光正好射向底部的凹球面的接收装置的凹球面顶部中央。

2.根据权利要求1所述的实时检测风机塔筒状态的装置，其特征在于：所述接收装置为凹球面接收装置，对应设置的发射装置和接收装置为一组，发射装置安放于风机塔筒的顶部，接收装置安放于风机塔筒底部。

3.根据权利要求1所述的实时检测风机塔筒状态的装置，其特征在于：所述接收装置为凹球面接收装置，对应设置的发射装置和接收装置为两组，两个发射装置分别安放于风机塔筒的顶部和风机塔筒中间位置，两个接收装置分别安放于风机塔筒底部和风机塔筒中间位置，安放于风机塔筒的顶部的发射装置与安放于风机塔筒中间位置的接收装置对应，安放于风机塔筒中间位置的发射装置与安放于风机塔筒的底部的接收装置对应。

4.根据权利要求2或3所述的实时检测风机塔筒状态的装置，其特征在于：还具有用于监测风机塔筒的偏转角度、角速度和加速度的角运动检测装置，用于实时监测风机塔筒风速大小的风速传感器，用于实时监测风机塔筒底端三个方向的压力和扭矩的六维力传感器以及用于发出控制信号控制叶轮和机舱位姿方向运动的风机主控系统；所述角运动检测装置和风速传感器均安装在风机塔筒的顶部；所述六维力传感器安装在风机塔筒的底部；所述风机主控系统的输入端接角运动检测装置的输出端、风速传感器的输出端、六维力传感器的输出端，风机主控系统的输出端接维修预防中心。

5.根据权利要求4所述的实时检测风机塔筒状态的装置，其特征在于：所述发射装置为激光发射装置或微波发射装置或超声发射装置；所述接收装置为激光接收装置或微波接收装置或超声接收装置。

6.一种实时检测风机塔筒状态的方法，其特征在于，具体步骤如下：

a、在风机主控系统内部设置一些参考阈值；

b、定义风机塔筒的中心轴为Z轴，风机塔筒轴心的顶部激光发射装置发射激光，风机塔筒轴心的底部激光接收装置接收激光信号，通过角运动检测装置、风速传感器和六维力传感器测得当前的角度信号、角速度信号、角加速度信号、风速信号和六维力信号，并将测得的角度信号、角速度信号、角加速度信号、风速信号和六维力信号传输到风机主控系统中；

c、对步骤b中获得的角度信号、角速度信号、角加速度信号、风速信号和六维力信号的数值与步骤a中设定的参考阈值作差值处理；当风机塔筒无横向风载荷时，激光接收装置接收到激光信号的位置为风机塔筒底部轴心位置；如果有载荷时，其光信号偏离轴心位置，对应接收信号位置(X，Y)；

d、通过接收信号位置和时间变化能计算出风机塔筒的倾角、角速度、角加速度以及绕风机塔筒轴线的扭角和扭角的变化速率；

e、通过通讯模块发送到外部的风机控制装置中、结合塔筒底部的压力传感器、风机塔筒顶端的风速传感器传输到风机主控系统中；

f、进行二值化处理：当计算出的信号的数值超过预警阈值但低于报警阈值时，风机主控系统将发出控制信号控制叶轮和机舱沿所需调整的位置方向运动；当计算的信号的数值大于报警阈值，风机主控系统将通过通讯模块向维修预警中心发出报警指示。