CN110630437A - 一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法，所述一种风力发电机对风精度校准装置可用于风力发电机组的对风精度校准，可有效提升风力发电机的发电效率，提升风力发电机的发电量，本发明提供了一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法将陀螺仪传感器引入风力发电机对风精度的校准，使风力发电机风向标的调整变得简单而高效，而且调整精度大幅提升。

Description

一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体的涉及一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法，可提升风力发电机发电效率，提高风力发电机发电量。

背景技术

随着风力发电技术的发展，以及大型风力发电机的普及，风力发电机发电效率直接关系到风电场的收益，风力发电机对风的准确性将会影响到风力发电机发电效率及风力发电机功率曲线，最终影响整个风电场的发电量，在风力发电机安装调试时，风力发电机风向标的安装调整通常采用目测的方式进行安装，安装精度较差，风力发电机对风准确性较低，风力发电机功率曲线及发电量损失较大，本发明提供的一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法，可大幅提升风力发电机风向标的安装精度，从而提升风力发电机的对风精度及发电效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机对风精度校准装置及校准方法，从而实现提升风力发电机对风精度，提高风力发电机发电效率。

本发明实施例的一个方面，提供了一种风力发电机对风精度校准装置，包含：夹环底座、夹环、风向标风标固定支架、传感器支架。

所述夹环底座与所述夹环配合使用，所述夹环底座和所述夹环中心开有通孔，所述通孔中轴线与所述风向标风标固定支架的中心线平行，所述夹环底座与所述夹环用来将所述一种风力发电机对风精度校准装置固定在风向标底座上，所述夹环底座和所述夹环通过锁紧螺栓连接，通过调节所述锁紧螺栓可调节所述风向标底座与所述夹环、所述夹环底座之间的间隙及夹紧度，所述夹环底座和所述夹环为可更换可拆卸部件，不同类型的风向标配套使用不同尺寸的夹环及夹环底座；所述夹环底座上底面和下底面刻有夹环基准线，夹环底座中心线与所述风向标风标固定支架中心线相交并垂直、所述夹环底座中心线与传感器底座中心线重合。

所述风向标风标固定支架与所述传感器支架、所述夹环底座连接，所述风向标风标固定支架顶部开有风标卡槽，风向标风标可以放入所述风标卡槽；所述风向标风标固定支架用来固定风向标风标，防止在调整风向标的过程中风向标风标随风摆动，使风向标风标能够随所述一种风力发电机对风精度校准装置转动，所述风向标风标固定支架根据风向标类型的不同可选择安装或去除。

所述传感器支架与所述风向标风标固定支架或所述夹环底座连接，所述传感器支架内部安装有方向传感器、综合模块、电源模块，所述方向传感器为机械陀螺仪传感器，或是地磁传感器、或是激光陀螺仪传感器、或是3D陀螺仪传感器、或是其他可辨别方向方位的传感器；所述方向传感器将数据传输给所述综合模块，所述综合模块可通过有线或无线方式与外部计算机或移动电子设备通讯，例如：与手机、笔记本电脑进行通讯，所述综合模块可选择安装或去除语音播报模块及数据显示模块，使所述综合模块具备或不具备显示和播报所述方向传感器采集到的数据；所述电源模块给所述方向传感器、所述综合模块供电，所述电源模块内部安装有电池，可独立给所述方向传感器和所述综合模块供电，也可连接外部电源给所述方向传感器和所述综合模块供电；所述传感器支架外壁安装有数据通讯接口，所述数据通讯接口与所述综合模块连接，外部设备可通过所述数据通讯接口与所述传感器支架内部的设备通讯，同时外部设备可以通过所述数据通讯接口给所述电源模块内部的电池充电或给电源模块供电；所述传感器支架其中一个侧面为测量基准面，使用过程中与风力发电机被测量基准面紧密贴合，所述测量基准面可使用所述一种风力发电机对风精度校准装置中符合精度要求的其他平面，使用其他平面作为所述测量基准面时，校准方法中需要进行角度转换，所述测量基准面垂直于传感器支架中心线或与传感器支架中心线平行或与传感器支架中心线成固定夹角；所述传感器支架其中一底面安装有盖板，所述盖板与所述传感器支架连接，打开所述盖板，可对综合模块、方向传感器、电源模块进行安装维护。

附图说明：

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为一种风力发电机对风精度校准装置三视图。

图2为使用一种风力发电机对风精度校准装置校准风向标的安装示意图。

图1、图2中：

101、夹环；102、锁紧螺栓；103、通孔

201、夹环底座；202、夹环基准线；203、夹环底座中心线

301、风向标风标固定支架；302、风标卡槽；303、风向标风标固定支架中心线；

401、传感器支架；402、螺栓；403、综合模块；404、电源模块；405、方向传感器；406、盖板；407、测量基准面；408、螺栓；409、通讯接口；410、传感器支架中心线；

501、风向标风轮；502、风向标底座；503、风向标风标；504、风向标中轴线；505、风向标安装基准线；

601、风力发电机机舱；602、风力发电机风向标支架；603、风力发电机发电机前端面；604、风力发电机导流罩。

具体实施方式：

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面的描述示例实施方式。然而，示例的实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其他的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中有关的技术术语：

叶轮中轴线：风力发电机叶轮上底面和叶轮下底面中心点的连线，叶轮中轴线垂直于风力发电机叶片扫风面。

被测量基准面：风力发电机中与风力发电机叶片扫风面产生的夹角为已知角度的平面。

被测量基准面角度：当本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置中测量基准面与风力发电机中被测量基准面紧密贴合时，获取到的本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置中方向传感器角度数据。

风向标对风角度：风力发电机PLC或控制计算机中设定的风力发电机正对风时风向标的角度值，或者是风力发电机处于对风状态下，风力发电机风向标风标指向风力发电机叶片扫风面，且垂直于风力发电机叶片扫风面时，风力发电机风向标输出的角度值。

风向标安装基准线：风向标出厂时在风向标底座标识的基准线。

风向标安装角度：风向标安装基准线与风向标中心线形成的平面与叶轮中轴线之间的夹角。

如图1、图2所示，本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置包含：夹环底座、夹环、风向标风标固定支架、传感器支架。

夹环底座201与夹环101配合使用，夹环底座201和夹环101中心开有通孔103，通孔103中轴线与风向标风标固定支架301的中心线平行，夹环底座201与夹环101用来将本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置固定在风向标底座502上，夹环底座201和夹环101通过锁紧螺栓102连接，通过调节锁紧螺栓102可调节风向标底座502与夹环101、夹环底座201之间的间隙及夹紧度，夹环底座201和夹环101为可更换可拆卸部件，不同类型的风向标配套使用不同尺寸的夹环101及夹环底座201；夹环底座201上底面和下底面刻有夹环基准线202，夹环底座中心线203与风向标风标固定支架中心线303相交并垂直、夹环底座中心线203与传感器底座中心线410重合。

风向标风标固定支架301与传感器支架401、夹环底座201连接，风向标风标固定支架301顶部开有风标卡槽302，风向标风标503可以放入风标卡槽302；风向标风标固定支架301用来固定风向标风标503，防止在调整风向标的过程中风向标风标503随风摆动，使风向标风标503能够随本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置转动，所述风向标风标固定支架301根据风向标类型的不同可选择安装或去除。

传感器支架401与风向标风标固定支架301或夹环底座201连接，传感器支架401内部安装有方向传感器405、综合模块403、电源模块404，方向传感器405为机械陀螺仪传感器，或是地磁传感器、或是激光陀螺仪传感器、或是3D陀螺仪传感器、或是其他可辨别方向方位的传感器；方向传感器405将数据传输给综合模块403，综合模块403可通过有线或无线方式与外部计算机或移动电子设备通讯，例如：与手机、笔记本电脑进行通讯；综合模块403可选择加装或去除语音播报模块及数据显示模块，使综合模块403具备或不具备显示和播报方向传感器405采集到的数据；电源模块404给方向传感器405、综合模块403供电，电源模块404内部安装有电池，可独立给方向传感器405和综合模块403供电，也可连接外部电源给方向传感器405和综合模块403供电；传感器支架401外壁安装有数据通讯接口409，数据通讯接口409与综合模块403连接，外部设备可通过数据通讯接口409与传感器支架401内部的设备通讯，同时外部设备可以通过数据通讯接口409给电源模块404内部的电池充电或给电源模块404供电；传感器支架401其中一个侧面为测量基准面407，测量过程中与风力发电机被测量基准面紧密贴合，测量基准面407可使用本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置中符合精度要求的其他平面，使用其他平面作为测量基准面407时，校准方法中需要进行角度转换，测量基准面407垂直于传感器支架中心线410或与传感器支架中心线410平行或与传感器支架中心线410成固定夹角；传感器支架401其中一底面安装有盖板406，盖板406与传感器支架401连接，打开盖板406，可对综合模块403、方向传感器405、电源模块404进行安装维护。

本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准方法：包含以下内容：

当风力发电机安装的风向标为机械式带风标及风轮的风向标，可用以下方法进行风力发电机对风精度校准：

第一步：将测量基准面407与风力发电机中被测量基准面紧密贴合，然后获取被测量基准面角度。

第二步:拆下锁紧螺栓102及夹环101，将风向标风标503放入风标卡槽302，将风向标底座502放入夹环101与夹环底座201中间的圆形通孔内，安装夹环101和锁紧螺栓102，使夹环101、夹环底座201与风向标底座502之间留有一定间隙，然后转动本发明一实施例提供的一种风力发电机对风精度校准装置，使风向标底座502与夹环101、夹环底座201发生相对旋转，直至风力发电机风向标输出的角度值与风向标对风角度相等，然后旋转锁紧螺栓102，使风向标底座502与夹环底座201、夹环101无法进行相对旋转，打开风向标底座502与风力发电机风向标支架602之间的连接螺栓，旋转风向标底座502并获取方向传感器405的数据，当方向传感器405的数据=被测量基准面角度±被测量基准面与叶片扫风面之间的夹角时，停止旋转风向标底座502，并锁紧风向标底座502与风力发电机风向标支架602之间的连接螺栓，此时风力发电机对风精度校准完毕。

当风力发电机安装的风向标为超声波风向标或不带风标和风轮的风向标时，可用以下方法进行风力发电机对风精度校准：

第一步：将测量基准面407与风力发电机中被测量基准面紧密贴合，然后获取被测量基准面角度。

第二步：拆下锁紧螺栓102及夹环101，将风向标底座502放入夹环101与夹环底座201中间的通孔内，使风向标安装基准线505与夹环基准线202重合，安装夹环101和锁紧螺栓102，使风向标底座502与夹环101、夹环底座201无法相对旋转，打开风向标底座502与风力发电机风向标支架602之间的连接螺栓，旋转风向标底座502并获取方向传感器405的数据，当方向传感器405的数据=被测量基准面角度±被测量基准面与叶片扫风面之间的夹角±风向标安装角度时，停止旋转风向标底座502，并锁紧风向标底座502与风力发电机风向标支架602之间的连接螺栓，此时风力发电机对风精度校准完毕。

Claims (5)

1.一种风力发电机对风精度校准装置，其特征在于，包含：

所述一种风力发电机对风精度校准装置包含：夹环底座（201）、夹环（101）、风向标风标固定支架（301）、传感器支架（401），所述风向标风标固定支架（301）可根据风向标类型的不同选择安装或去除；所述夹环（101）与所述夹环底座（201）用来将所述一种风力发电机对风精度校准装置固定在风力发电机风向标上；所述风向标风标固定支架（301）用来固定风向标风标（503）；所述传感器支架（401）用来安装并固定综合模块、电源模块、方向传感器。

2.如权利要求1所述的一种风力发电机对风精度校准装置，其特征在于：

所述夹环底座（201）与所述夹环（101）配合使用，所述夹环底座（201）和所述夹环（101）中心开有通孔（103），所述通孔（103）中轴线与所述风向标风标固定支架（301）的中心线平行，所述夹环底座（201）与所述夹环（101）用来将所述一种风力发电机对风精度校准装置固定在风向标底座（502）上，所述夹环底座（201）和所述夹环（101）通过锁紧螺栓（102）连接，通过调节所述锁紧螺栓（102）可调节所述风向标底座（502）与所述夹环（101）、所述夹环底座（201）之间的间隙及夹紧度，所述夹环底座（201）和所述夹环（101）为可更换可拆卸部件，不同类型的风向标配套使用不同尺寸的夹环（101）及夹环底座（201）；所述夹环底座（201）上底面和下底面刻有夹环基准线（202），所述夹环底座中心线（203）与风向标风标固定支架中心线（303）相交并垂直，所述夹环底座中心线（203）与传感器底座中心线（410）重合。

3.如权利要求1所述的一种风力发电机对风精度校准装置，其特征在于：

所述风向标风标固定支架（301）与所述传感器支架（401）、所述夹环底座（201）连接，所述风向标风标固定支架（301）顶部开有风标卡槽（302），风向标风标（503）可以放入所述风标卡槽（302）；所述风向标风标固定支架（301）用来固定所述风向标风标（503），防止在调整风向标的过程中，所述风向标风标（503）随风摆动，使所述风向标风标（503）能够随所述一种风力发电机对风精度校准装置转动，所述风向标风标固定支架（301）根据风向标类型的不同可选择安装或去除。

4.如权利要求1所述的一种风力发电机对风精度校准装置，其特征在于：

所述传感器支架（401）与所述风向标风标固定支架（301）或所述夹环底座（201）连接，所述传感器支架（401）内部安装有方向传感器（405）、综合模块（403）、电源模块（404），所述方向传感器（405）为机械陀螺仪传感器，或是地磁传感器、或是激光陀螺仪传感器、或是3D陀螺仪传感器、或是其他可辨别方向方位的传感器；所述方向传感器（405）将数据传输给所述综合模块（403），所述综合模块（403）可通过有线或无线方式与外部计算机或移动电子设备通讯，例如：与手机、笔记本电脑进行通讯；所述综合模块（403）可选择加装或去除语音播报模块及数据显示模块，使所述综合模块（403）具备或不具备显示和播报所述方向传感器（405）采集到的数据；所述电源模块（404）给所述方向传感器（405）、所述综合模块（403）供电，所述电源模块（404）内部安装有电池，可独立给所述方向传感器（405）和所述综合模块（403）供电，也可连接外部电源给所述方向传感器（405）和所述综合模块（403）供电；所述传感器支架（401）外壁安装有数据通讯接口（409），所述数据通讯接口（409）与所述综合模块（403）连接，外部设备可通过所述数据通讯接口（409）与所述传感器支架（401）内部的设备通讯，同时外部设备可以通过所述数据通讯接口（409）给所述电源模块（404）内部的电池充电或给所述电源模块（404）供电；所述传感器支架（401）其中一个侧面为测量基准面（407），测量过程中与风力发电机被测量基准面紧密贴合，所述测量基准面（407）可选择性地使用所述一种风力发电机对风精度校准装置中符合精度要求的其他平面，使用其他平面作为所述测量基准面（407）时，校准方法中需要进行角度转换，所述测量基准面(407）垂直于所述传感器支架中心线（410）或与所述传感器支架中心线（410）平行或与所述传感器支架中心线（410）成固定夹角；所述传感器支架（401）其中一底面安装有盖板（406），所述盖板（406）与所述传感器支架（401）连接，打开所述盖板（406），可对所述综合模块（403）、所述方向传感器（405）、所述电源模块（404）进行安装维护。

5.本发明内容还包括一种风力发电机对风精度校准方法，其特征在于：

第一步：使用所述一种风力发电机对风精度校准装置获取被测量基准面角度；第二步：将所述一种风力发电机对风精度校准装置与风向标完成安装配合，然后旋转风向标底座（502），使风向标与所述一种风力发电机对风精度校准装置同步旋转，然后使用被测量基准面角度、所述风向标底座（502）实时旋转过程中获取到的方向传感器（405）的角度、风向标对风角度或者风向标安装角度与叶轮中轴线之间的角度关系，通过以上角度数据完成风力发电机风向标的调整。

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