CN101813055A - 具有叶尖挠度检测的风力发电机 - Google Patents

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赵新华
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Abstract

本发明涉及一种风力发电机，尤其是一种具有叶尖挠度检测的风力发电机，属于风力发电机的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述具有叶尖挠度检测的风力发电机，包括塔架、位于塔架上的风力发电机组、所述风力发电机组一端利用主轴安装的轮毂，所述轮毂上安装有叶片；所述叶片的叶尖部设有固定连接的测距仪，所述测距仪检测叶片的叶尖与塔架间的水平距离，并通过采集器传输到控制器。本发明结构简单，检测实时性好，安全可靠。

Description

具有叶尖挠度检测的风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，尤其是一种具有叶尖挠度测度的风力发电机，属于风力发电机的技术领域。
背景技术
风力发电机的叶尖挠度是指叶片的叶尖弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移。风力发电机一般安装在风能资源丰富的地区，工作在恶劣的环境中，比如高低温、台风、雷击、风沙和各种腐蚀等影响。风力发电机的叶片直径大，叶片各部分受力不均匀，加速、减速频繁，容易造成叶片的损坏。风力发电机叶片受到的负载大，叶片的叶尖部变形超出允许范围时，影响风力发电机的正常运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有叶尖挠度检测的风力发电机，其结构简单，检测实时性好，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述具有叶尖挠度检测的风力发电机，包括塔架、位于塔架上的风力发电机组、所述风力发电机组一端利用主轴安装有轮毂，所述轮毂上安装有叶片；所述叶片的叶尖部设有固定连接的测距仪，所述测距仪检测叶片的叶尖与塔架间的水平距离，并通过采集器传输到控制器。
所述测距仪为红外测距仪、激光测距仪或超生测距仪。所述测距仪通过固定支架、粘结胶与叶片的内壁固定连接。所述叶片利用变桨轴承安装在轮毂上。
本发明的优点：在叶片的叶尖部设置测距仪，通过测量叶片的叶尖与塔架间的水平距离，测定风力发电机的叶尖挠度，得到叶片的变形情况，确保风力发电机的运行安全，结构简单，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A的局部放大图。
图3为本发明风力发电机工作的流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1～图3所示：本发明包括叶片1、轮毂2、主轴3、控制器4、风力发电机组5、塔架6、变桨轴承7、采集器8、测距仪10、固定支架11及粘结胶12。
如图1所示：所述塔架6上设有风力发电机组5，塔架6与地面相固定，支撑整个风力发电系统。所述风力发电机组5的一端通过主轴3安装有轮毂2，轮毂2上利用变桨轴承7安装叶片1。所述叶片1通过变桨轴承7能够实现叶片变桨，最大程度的采集风9的能量，实现风力发电机最大程度的发出电能。所述叶片1受到风9的负荷作用，会在叶片1的叶尖部产生叶尖挠度，进而影响整个风力发电系统的安全运行。所述叶片1对应于叶尖的内壁上设有固定连接的测距仪10；所述测距仪10与变桨轴承7根据叶片1的位置进行相应发射角度调整，确保塔架6在测距仪10的测量范围内。当叶片1的叶尖部旋转到与塔架6相对应的部位时，所述测距仪10检测叶片1的叶尖部与塔架6间水平距离L；所述控制器4内设置判断与塔架6距离的算法，所述算法能够判断及识别空中的飞鸟、沙石、塑料袋等空中漂浮物带来测量的干扰。通过测量得到叶片1的叶尖部与塔架6间的水平距离L范围，所述水平距离L的范围为0～10米；当水平距离L的范围超过叶片1与塔架6间的长度范围时，可以确定叶片1在受到风9的负荷时，叶片1产生了变形，通过控制器4控制整个系统的运行，确保风力发电系统的安全运行。所述测距仪10将测量的水平距离L通过采集器8传输到控制器4，所述控制器4为风力发电机中的安全系统。
如图2所示：所述叶片1对应于叶尖部设有固定支架11，固定支架11利用粘结胶12与叶片1内壁固定连接。所述固定支架11与叶片1的内壁间形成凹槽，所述凹槽内设置测距仪10，从而将测距仪10与叶片1相固定连接。所述测距仪10为红外测距仪、激光测距仪或超生测距仪。相比测距仪10设置在塔架6上，测距仪10设置在叶片1上时，叶片1进行转动及偏转时，只要叶片1与塔架6间的位置相匹配时，叶片1上的测距仪10就能够检测到叶片1与塔架6间的距离；而测距仪10设置在塔架6上时，所述塔架6上需要设置若干均匀分布的测距仪10，保证叶片1在转动及偏转时，也能够检测叶片1与塔架6间的距离，增加了检测的成本及复杂度。
如图1、图2和图3所示：风力发电机运行时，需要对系统进行开机自检。当系统故障自检检测到系统故障时，控制器4屏蔽测距仪10的测距信号，停止系统运行，保证系统安全。当系统故障自检检测系统运行正常时，利用叶片1对应于叶尖部的测距仪10测量叶片1的叶尖部与塔架6间的水平距离L，所述测距仪10测量的水平距离L通过采集器8传输到控制器4。所述控制器4判断测距仪10检测的水平距离L是否有效，当所述水平距离L是一个很大或很小的数字时，控制器4判断所述水平距离L无效；当水平距离L无效时，测距仪10继续测量叶片1与塔架6间的水平距离L；当测距仪10检测的水平距离L有效时，控制器4判断测距仪10测定的是否为塔架6的距离；当测距仪10测定不是塔架6时，控制器4继续采集测距仪10的测量水平距离L；当测定为塔架6时，控制器4计算并记录叶片1与塔架6的水平距离L的最小值。当所述水平距离L的最小值超过叶片1与塔架6间的水平距离L范围时，控制器4通过报警或启动安全系统程序，确保风力发电机能够安全运行；当所述水平距离L的最小值符合叶片1与塔架6间的水平距离L范围时，控制器4继续采集测距仪10测量的水平距离L，整个测量过程循环下去，能够实时检测叶片1在受风9的负载作用下产生的变形，并根据叶片1叶尖部的挠度，判断可能出现的打塔情况，通过采取对应的措施，保证整个风力发电机的运行安全。
所述控制器4内还设有辨识叶片1振动时带来的干扰；所述控制器4能够利用如傅立叶变换等算法辨识叶片1或塔架6振动情况，避免测距仪10测量带来的干扰，影响风力发电机的运行。
本发明结构简单，当叶片1的叶尖部旋转到与塔架6相对应的位置时，叶片1通过测距仪10测量叶片1的叶尖部与塔架6间的水平距离L。控制器4根据测定的水平距离L的范围，确定整个风力发电机的运行状态，检测实时性好，能够确保叶片1正常稳定运行，安全可靠。

Claims (4)

1.一种具有叶尖挠度检测的风力发电机，包括塔架(6)、位于塔架(6)上的风力发电机组(5)、所述风力发电机组(5)一端利用主轴(3)安装有轮毂(2)，所述轮毂(2)上安装有叶片(1)，其特征是：所述叶片(1)的叶尖部设有固定连接的测距仪(10)，所述测距仪(10)检测叶片(1)的叶尖与塔架(6)间的水平距离，并通过采集器(8)传输到控制器(4)。
2.根据权利要求1所述具有叶尖挠度检测的风力发电机，其特征是：所述测距仪(10)为红外测距仪、激光测距仪或超生测距仪。
3.根据权利要求1所述具有叶尖挠度检测的风力发电机，其特征是：所述测距仪(10)通过固定支架(11)、粘结胶(12)与叶片(1)的内壁固定连接。
4.根据权利要求1所述具有叶尖挠度检测的风力发电机，其特征是：所述叶片(1)利用变桨轴承(7)安装在轮毂(2)上。
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