[发明专利]风力发电机组叶片净空的监测装置及方法及风力发电机组

说明书

本发明实施例提供一种风力发电机组叶片净空的监测装置及方法及风力发电机组。该监测装置包括设置在每个叶片上的信号发射器、设置于机舱上的第一信号接收器和第二信号接收器、以及与第一信号接收器和第二信号接收器通讯连接的控制系统。信号发射器安装于叶片的叶尖顶端。风力发电机组具有净空安全距离平面，净空安全距离平面为位于叶尖与塔筒的净空安全距离位置处并与塔筒的轴线平行的平面，其中，第一信号接收器和第二信号接收器相对于净空安全距离平面对称设置。控制系统根据第一信号接收器和第二信号接收器接收信号发射器发射的信号的先后顺序来确定是否存在扫塔风险。从而能够简单、方便且有效地监测叶片与塔筒的净空，以防止扫塔。

技术领域

本发明实施例涉及风电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组叶片净空的监测装置及方法及风力发电机组。

背景技术

随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。风力发电是指利用风力发电机组把风的动能转换为电能。

风力发电机组在运行过程中，由于叶片受损、传感器故障、控制系统故障或者遭遇极端风况等情况的发生，可能会出现整机振动失稳，叶尖与塔筒的净空距离会急剧降低，最终导致叶片与塔筒相碰，造成叶片或塔筒断裂，该现象被称之为扫塔。

当前，叶片净空的监测方法主要有以下几种方式：根据发射的电磁波或机械波与被探测物体碰撞后的反射波来计算叶尖姿态和净空距离，或者通过图像识别来检测变形叶尖的方位，再通过繁琐的数据后处理或算法来得到净空距离。

然而，风力发电机组叶片受不确定载荷作用，变形后叶尖的方向姿态不定，可能是挥舞、摆动或者扭转。通过以上技术方法探测叶尖方位再进行数据加工处理，过程繁琐复杂，效果也不好。

另外，将探测设备安装在塔筒上，安装和维护均不方便。而且，有些激光设备的测量效果容易受灰尘、雾霾等环境影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风力发电机组叶片净空的监测装置及方法及风力发电机组，能够简单、方便且有效地监测叶片与塔筒的净空，以防止扫塔。

本发明实施例的一个方面提供一种风力发电机组叶片净空的监测装置。所述监测装置包括设置在风力发电机组的每个叶片上的信号发射器、设置于所述风力发电机组的机舱上的第一信号接收器和第二信号接收器、以及与所述第一信号接收器和所述第二信号接收器通讯连接的控制系统。所述信号发射器安装于所述叶片的叶尖顶端。所述风力发电机组具有净空安全距离平面，所述净空安全距离平面为位于叶尖与塔筒的净空安全距离位置处并与所述塔筒的轴线平行的平面，其中，所述第一信号接收器和所述第二信号接收器相对于所述净空安全距离平面对称设置。所述控制系统根据所述第一信号接收器和所述第二信号接收器接收所述信号发射器发射的信号的先后顺序来确定是否存在扫塔风险。

本发明实施例的另一个方面还提供一种风力发电机组叶片净空的监测方法。所述监测方法包括：在风力发电机组的叶片从上方接近塔筒的预定角度范围时由信号发射器发射信号，其中，所述信号发射器安装于所述风力发电机组的每个叶片的叶尖顶端；由安装于所述风力发电机组的机舱上的第一信号接收器和第二信号接收器分别接收所述信号发射器发射的信号，其中，所述第一信号接收器和所述第二信号接收器相对于所述风力发电机组的净空安全距离平面对称设置，所述净空安全距离平面为位于叶尖与塔筒的净空安全距离位置处并与所述塔筒的轴线平行的平面；以及根据所述第一信号接收器和所述第二信号接收器接收所述信号发射器发射的信号的先后顺序来确定是否存在扫塔风险。

本发明实施例的又一个方面还提供一种风力发电机组，其包括塔筒、安装在所述塔筒顶端的机舱、安装在所述机舱一端的轮毂以及安装于所述轮毂上的多个叶片。所述风力发电机组还包括如上所述的风力发电机组叶片净空的监测装置。