[实用新型]一种风力发电机组叶片净空监测装置

说明书

本实用新型公开了一种风力发电机组叶片净空监测装置，包括导轨、小车、测距仪、供电环和电刷；导轨安装在塔筒外侧的叶尖扫掠高度处，并缠绕塔筒一周；小车通过其两侧导向轮安装在导轨里，可沿着导轨移动和静止；测距仪安装在小车上，并与机组的主控系统进行双向通讯，其测量方向与机组的传动链方向一致；供电环有两个并分别安装在导轨两侧下方沿导轨围绕着塔筒，两个供电环分为内、外侧供电环构成正、负极；电刷有两个并分别安装在两个供电环下方，与供电环接触，在小车静止时持续产生一个往供电环方向的推力。本实用新型只通过一个测距仪跟踪偏航的方式，实现在各偏航角度下对叶片净空高质量的实时监测，保障机组正常运行。

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组叶片净空监测的技术领域，尤其是指一种风力发电机组叶片净空监测装置。

背景技术

随着风力发电机组容量的增大，叶片的加长，新型叶片材料的应用，叶片净空显得越来越重要。若风力发电机组叶片净空不足，则可能存在叶片与塔筒碰撞的风险，为了保证机组的安全运行，则需要实时监控叶片净空。

为了避免叶片扫塔筒的情况发生，采用实时测量叶片扫过塔筒时距离塔筒的距离，再通过变桨来控制叶片的变桨角度以及风轮转速，减少叶片所受的风载荷，使叶片净空距离加大以满足安全距离要求。其中，叶片净空距离是指叶片叶尖距离塔筒的距离。

目前净空监测方案较少，总的来说可以分为以下几种方案：

一、机舱安装测距仪方案：通过在机舱顶部安装测距仪测量机舱某点到叶片的距离，再通过几何关系，采用数学方法推算出叶片距离塔筒的距离。该方案缺点在于，净空值采用几何数学方法推算，并未测量出真正净空值，若存在安装偏差或测距仪后期发生移动，则推算出的净空值结果不准，存在风险性。且由于测距仪在机舱，距离叶尖较远，距离越远越容易受到干扰。

二、机舱安装摄像头方案：通过在机舱顶部安装摄像头，拍摄叶片到塔筒的视频，利用机器学习等方法推算出叶片距离塔筒的净空距离。此方法容易受到雨雾雪天气对可见度影响的干扰，且机器学习等方式存在一定误报性和技术不成熟性，同时视觉识别需要耗费大量计算资源，因此成本较高。

三、塔筒圆周方向安装多个测距雷达方案：为了在风力发电机组各偏航角度下均实现净空监测，在塔筒周围安装多个测距雷达，实现对塔筒360°范围覆盖监测，并通过计算各雷达的反射信号，获得叶片净空距离。该方法由于采用多个测距雷达，计算量大，导致其成本极其高昂，不利于推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种安全可靠的风力发电机组叶片净空监测装置，只通过一个测距仪跟踪偏航的方式，即可实现在各偏航角度下对叶片净空高质量的实时监测，保障机组正常运行。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风力发电机组叶片净空监测装置，包括导轨、小车、测距仪、供电环和电刷；所述导轨安装在风力发电机组塔筒外侧的叶尖扫掠高度处，即能监测到叶片净空的指定高度，并缠绕塔筒一周；所述小车通过其两侧导向轮安装在导轨里，能沿着导轨移动和静止；所述测距仪安装在小车上，能够在小车的带动下围绕塔筒360°全方位移动，并与风力发电机组的主控系统进行双向通讯，且其测量方向与风力发电机组的传动链方向一致，即在导轨上移动时保持与风力发电机组的机舱偏航方位角一致，从而能够精准测量叶尖与其之间的距离，进而确保计算出的叶片净空距离准确；所述供电环有两个，并分别安装在导轨两侧下方沿导轨围绕着塔筒，该两个供电环分为内、外侧供电环构成正、负极，用于给测距仪和小车供电；所述电刷有两个，并分别安装在两个供电环下方，随小车一起移动，一个电刷对应一个供电环，并与供电环接触，起到持续供电的作用，并且在小车静止时持续产生一个往供电环方向的推力，从而锁定位移。