CN109058043B - 一种风力发电机组指北方法及指北辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电机组指北方法，其包括以下步骤：步骤1、在风场内设定一个固定的参考物，以参考物为坐标点，测量出参考物的经纬度坐标；步骤2、测量出操作风机的经纬度坐标，计算出参考物的经纬度坐标和操作风机的经纬度坐标的连线与真北方向的方位角；步骤3、通过偏航系统对操作风机进行偏航，使操作风机的机舱中轴线与参考物的经纬度坐标和操作风机的经纬度坐标的连线竖直共面，计算出操作风机扭缆零位与真北方向的夹角，根据操作风机与扭缆零位的夹角即可计算出该操作风机当前机头朝向与真北方向的夹角。本发明计算出了操作风机扭缆零位与真北方向的夹角，以获取绝对风向的目的。本发明还涉及一种风力发电机组指北辅助装置。
Description
技术领域
本发明是一种涉及风力发电机领域，尤其涉及一种风力发电机组指北方法及指北辅助装置。
背景技术
为实现风力发电机组扇区管理、场群控制以及风场后评估等技术，风力发电机组需要识别来流的绝对风向。要实现风力发电机组识别来流的绝对风向，需要建立检测机头方位的传感器的零位即风机扭缆零位与真北方向的关系。由于已吊装风力发电机组在机组内部受到磁场干扰，且磁北会伴随时间与空间的不同，与真北存在差异，造成常规的磁极式指北针精度及效率满足不了使用需求，无法有效指北。目前在实现风力发电机组指北的过程中，主要采用“机舱中轴线两端点、观察点”三点一线的原理，在远处使用指北针次观察取平均的方法，其存在的不足有：
1、观察点距离另外两点较远，观察的精度较低。
2、为提高精度，需要操作风机偏航，多个方位角观察取平均。偏航速率较慢，多方位角测量造成大量时间浪费，且不同方位角的现场测量会造成较大的工作强度。
3、偏航操作时需要实施对讲，对设备要求以及人员配合程度要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精确可靠操作性强的风力发电机组指北方法及指北辅助装置。
本发明的一种风力发电机组指北方法的技术方案是，一种风力发电机组指北方法，其包括以下步骤：
步骤1、在风场内设定一个固定的参考物，以参考物为坐标点，并测量出参考物的经纬度坐标；
步骤2、测量出操作风机的经纬度坐标，计算出参考物的经纬度坐标和操作风机的经纬度坐标的连线与真北方向的方位角；
步骤3、通过偏航系统对操作风机进行偏航，使操作风机的机舱中轴线与参考物的经纬度坐标和操作风机的经纬度坐标的连线竖直共面，计算出操作风机扭缆零位与真北方向的夹角，风机运行时，根据操作风机与扭缆零位的夹角即可计算出该操作风机当前机头朝向与真北方向的夹角。
优选的，所述固定的参考物为操作风机相邻的风机。
本发明的一种风力发电机组指北辅助装置的技术方案是，一种风力发电机组指北辅助装置，其包括支撑装置、校准装置、观察装置，所述支撑装置为一个带水平仪的三脚架装置，所述三脚架的三个支腿能独立伸缩，三脚架放置在风力发电机的机舱底板或顶部平台上，三脚架的上部设有能360度水平旋转且能调节俯仰角度的支座，所述观察装置包括两侧设有对称分划板的望远镜，所述校准装置包括观察装置底座、激光笔、激光笔座和激光笔托，所述观察装置底座固定在三脚架的支座上跟随支座一起能360度水平旋转且能调节俯仰角度，所述观察装置底座中心线与支座俯仰旋转方向共面，所述望远镜设置在观察装置底座的一端，激光笔座设置在观察装置底座的另一端，设有激光笔的激光笔托固定在激光笔座上，所述激光笔为一个能调整光斑宽度且两条光线互相垂直的十字激光笔，所述激光笔托为一个约束了5个自由度只保留1个竖直面内转动自由度的十字激光笔托，所述观察装置底座中心线、望远镜中心线以及十字激光笔中心线扫掠面是共面的。
优选的，为了增强三脚架与接触面的摩擦力，所述三脚架的下部设有能悬挂重物的重力挂钩。
优选的，为了实现便捷地近距离观察，还包括近点观察装置，所述近点观察装置为设置在望远镜顶部的与望远镜中心线一致的机械瞄准具。
优选的，为了安装方便，所述观察装置底座的上部设有导轨，所述观察装置固定在导轨上。
本发明的有益技术效果是，通过操作风机及参考点的经纬度坐标，计算出操作风机与参考点连线的真北方位角，然后使机舱中轴线对准两点连线，计算出了操作风机扭缆零位与真北方向的夹角，实现了风机运行时，根据操作风机与扭缆零位的夹角即可计算出该操作风机当前机头朝向与真北方向的夹角，以获取绝对风向的目的。本方法精确可靠操作性强。
附图说明
图1为本发明一种风力发电机组指北方法的实施例流程示意图；
图2为本发明一种风力发电机组指北方法的实施例中俯视角度操作风机与参考风机位置示意，其中操作风机由实线位置偏航至虚线位置；
图3为本发明一种风力发电机组指北辅助装置的实施例结构示意图；
图4为本发明一种风力发电机组指北辅助装置的支撑装置的实施例结构示意图；
图5为本发明一种风力发电机组指北辅助装置的校准装置的实施例结构示意图；
图6为本发明一种风力发电机组指北辅助装置的观察装置的实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
参照附图，一种风力发电机组指北方法，其包括以下步骤：
步骤1、在风场内设定操作风机4相邻的风机5为参考物，以相邻的风机5为坐标点，并测量出相邻的风机5的经纬度坐标；
步骤2、测量出操作风机4的经纬度坐标，计算出参考物相邻的风机5的经纬度坐标和操作风机4的经纬度坐标的连线与真北方向的方位角；
步骤3、通过偏航系统对操作风机4进行偏航，使操作风机4的机舱中轴线与参考物相邻的风机5的经纬度坐标和操作风机4的经纬度坐标的连线竖直共面，计算出操作风机4扭缆零位与真北方向的夹角，工作时，根据操作风机4与扭缆零位的夹角即可计算出该操作风机4当前机头朝向与真北方向的夹角。
本发明的一种风力发电机组指北辅助装置的技术方案是，一种风力发电机组指北辅助装置，其包括支撑装置1、校准装置2、观察装置3，所述支撑装置1为一个带水平仪1-1的三脚架装置，所述支撑装置1的三个支腿1-2能独立伸缩，支撑装置1放置在风力发电机的机舱底板或顶部平台上，支撑装置1的上部设有能360度水平旋转且能调节俯仰角度的支座1-3，所述观察装置3包括两侧设有对称分划板3-1的望远镜3-2，所述校准装置2包括观察装置底座2-1、激光笔2-2、激光笔座2-3和激光笔托2-4，所述观察装置底座2-1固定在三脚架的支座1-3上跟随支座1-3一起360度水平旋转且能调节俯仰角度，所述观察装置底座2-1中心线与支座1-3俯仰方向共面，所述望远镜3-2设置在观察装置底座2-1的一端，激光笔座2-3设置在观察装置底座2-1的另一端，设有激光笔2-2的激光笔托2-4固定在激光笔座2-3上，所述激光笔2-2为一个能调整光斑宽度且两条光线互相垂直的十字激光笔，所述激光笔托2-4为一个约束了5个自由度只保留1个竖直面内转动自由度的十字激光笔托，所述支座1-3俯仰方向与观察装置底座2-1中心线、观察装置3中心线以及十字激光笔2-2中心线扫掠面是共面的，为了增强三脚架与接触面的摩擦力，所述三脚架的下部设有能悬挂重物的重力挂钩1-4，为了实现便捷地近距离观察，还包括近点观察装置3-3，所述近点观察装置3-3为设置在望远镜3-3顶部的与望远镜3-3中心线一致的机械瞄准具，为了增强部件通用性，所述观察装置底座2-1底部设置标准螺孔，支座1-3设置标准螺钉1-5与观察装置2-1底部连接。
工作时，1、在风场内设定操作风机4相邻的风机5为参考物，以相邻的风机5为坐标点，并测量出相邻的风机5的经纬度坐标；计算出参考物的经纬度坐标和操作风机4的经纬度坐标的连线与真北方向的方位角（360-θ），将操作风机4机舱尾部粗略对准参考风机或参考点方向。
2、将所述支撑装置1放置在机舱底板或顶部平台上，独立调节三根支腿1-2高度，观察水平仪1-3，使支撑装置1水平。将观察装置底座2-1与支座1-3通过螺钉1-5连接，将校准装置2安装到支撑装置1上。若机舱振动较大，可在重力挂钩1-4悬挂重物或绳索固定，增大压力以增强摩擦力，并降低重心，防止滑动和倾覆。
3、旋转激光笔托2-4，使十字激光笔光斑投射到观察装置底座2-1上。调节激光笔2-2的光斑宽度，旋转十字激光笔2-2，使十字激光一条光斑与观察装置底座的中心线重合。将观察装置3固定在观察装置底座上，此时所述支座1-3俯仰方向与观察装置底座2-1中心线、观察装置3中心线以及十字激光笔2-2的一条光斑的扫掠面共面，调整支座1-3俯仰角度至合适观察角度。
4、旋转激光笔托2-4，向上或向下粗略机舱顶部或机舱顶部平台的参照物。配合水平面内旋转支座1-3，使与观察装置3轴线垂直的另外一条光斑向上精确对齐机舱顶部或向下对齐机舱顶部平台的与机舱中轴线垂直的参照物。
5、使用偏航系统对操作风机4进行偏航，偏航过程中通过近点观察装置3-3持续观察，当观察装置3轴线对准选定参考风机5塔筒中心线或参考点中心停止偏航。当参考风机5或参考点较远，可借助望远镜3-2观察对准，使参考风机5或参考点中心位于望远镜3-2视野的分划板3-1正中央，左右刻度相近即停止偏航，操作风机4由实线位置偏航至虚线位置，即完成了机舱中轴线对准参考风机或参考点。
6、此时操作风机4机头方向相对于真北的方位角为（360-θ）度。根据此方位角可计算出操作风机4扭缆零位与真北方向的夹角，后续风机运行时，根据操作风机4与扭缆零位的夹角即可计算出该操作风机4当前机头朝向与真北方向的夹角。
以上只是本发明的一种实施方式，一个优选示范例。本发明申请请求保护的范围并不只限于所述实施方式。凡与本实施例等效的技术方案均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种风力发电机组指北辅助装置，其特征在于，其包括支撑装置、校准装置、观察装置，所述支撑装置为一个带水平仪的三脚架装置，所述三脚架的三个支腿能独立伸缩，三脚架放置在风力发电机组的机舱底板或顶部平台上，三脚架的上部设有能360度水平旋转且能调节俯仰角度的支座，所述观察装置包括两侧设有对称分划板的望远镜，所述校准装置包括观察装置底座、激光笔、激光笔座和激光笔托，所述观察装置底座固定在三脚架的支座上跟随支座一起能360度水平旋转且能调节俯仰角度，所述观察装置底座中心线与支座俯仰旋转方向共面，所述望远镜设置在观察装置底座的一端，激光笔座设置在观察装置底座的另一端，设有激光笔的激光笔托固定在激光笔座上，所述激光笔为一个能调整光斑宽度且两条光线互相垂直的十字激光笔，所述激光笔托为一个约束了5个自由度只保留1个竖直面内转动自由度的十字激光笔托，所述观察装置底座中心线、望远镜中心线以及十字激光笔中心线扫掠面是共面的。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组指北辅助装置，其特征在于，所述三脚架的下部设有能悬挂重物的重力挂钩。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种风力发电机组指北辅助装置，其特征在于，还包括近点观察装置，所述近点观察装置为设置在望远镜顶部的与望远镜中心线一致的机械瞄准具。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种风力发电机组指北辅助装置，其特征在于，所述观察装置底座的上部设有导轨，所述观察装置固定在导轨上。
5.根据权利要求3所述的一种风力发电机组指北辅助装置，其特征在于，所述观察装置底座的上部设有导轨，所述观察装置固定在导轨上。
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