CN112882055A - 一种风电机组尾流全方位测量系统及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电机组尾流全方位测量系统及其测量方法，包括偏航编码器、控制器、圆形滑轨、移动单元、支座和三维式激光雷达，偏航编码器安装在风电机组的塔筒和机舱连接处，控制器设置在塔筒底部，偏航编码器与控制器相连接，圆形滑轨围绕着塔筒安装在地面上，移动单元安装在圆形滑轨上，支座安装在移动单元上，三维式激光雷达安装在支座上，可以测量任意方向和多高度的风速和风向，移动单元与控制器相连接，控制器根据机舱偏航控制移动单元转动，使三维式激光雷达始终位于机舱的正后方，使三维式激光雷达的激光光束始终能测量到风电机组的尾流。本发明可在地面全方位测量风电机组尾流，准确获得风电机组在不同风向和不同高度时的尾流数据。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组尾流测量的技术领域，尤其是指一种风电机组尾流全方位测量系统及其测量方法。
背景技术
业内习知，海上风电机组由于安装在海平面上，安装高度完全一致，气流在流经多台风电机组时，必然发生变化。
风电机组的叶片在旋转的过程中，前端的气流在经过叶片后，会在叶片后方形成尾流。前方排布的风电机组的尾流，如果作用到后方排布的风电机组上，会影响后方风电机组的发电量，严重影响风电场的效益，而且还会影响后方风电机组的载荷和运行稳定性，如果掌握了风电机组的尾流特性，就可以对机组进行适当的偏航控制，降低前排风电机组对后排风电机组的影响。因此，研究风电机组的尾流趋势和影响程度，已经成为当前风电行业的共同课题。
当前测量风电机组尾流的方法是：在风电机组的机舱上面，安装一台机舱式激光雷达，机舱式激光雷达扫描机舱后方即叶片后方的区域，分析扫描数据并结合机舱偏航方向，绘制出气流在经过叶片后的流动趋势和强度的云图。
现有技术方案的缺点是：
1、机舱式激光雷达安装在机舱上面，晃动非常大，影响激光雷达测量的准确性；
2、机舱式激光雷达安装在机舱上面，维护非常困难；
3、机舱式激光雷达只能扫描轮毂高度附近的区域，扫描高度有限，无法体现不同高度的气流变化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种风电机组尾流全方位测量系统及其测量方法，可在地面全方位测量风电机组尾流，准确获得风电机组在不同风向和不同高度时的尾流数据。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风电机组尾流全方位测量系统，包括偏航编码器、控制器、圆形滑轨、移动单元、支座和三维式激光雷达，其中，所述偏航编码器安装在风电机组的塔筒和机舱连接处，用于检测机舱的朝向角度，所述控制器设置在塔筒底部，所述偏航编码器与控制器相连接，使得风电机组在运行过程中，控制器能读取到机舱的朝向角度，所述圆形滑轨围绕着塔筒安装在地面上，所述移动单元安装在圆形滑轨上，能够沿圆形滑轨进行360°移动，所述支座安装在移动单元上，所述三维式激光雷达安装在支座上，随着移动单元能够测量任意方向和多高度的风速和风向，所述移动单元与控制器相连接，所述控制器根据机舱偏航控制移动单元移动，使三维式激光雷达始终位于机舱的正后方，以确保三维式激光雷达的激光光束始终能测量到风电机组的尾流。
进一步，所述移动单元为移动单元。
本发明也提供了上述风电机组尾流全方位测量系统的测量方法，具体如下：
首先，风电机组在运行过程中，控制器通过偏航编码器始终能读取到机舱的朝向角度，当风向发生变化，机舱偏航时，控制器会输出驱动指令，驱动移动单元移动，进而带动支座沿着圆形滑轨移动，使三维式激光雷达始终位于机舱的正后方，以使三维式激光雷达的激光光束始终能测量到风电机组的尾流，最终获得风电机组在不同风向和不同高度时的尾流数据。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、将三维式激光雷达安装在地面，晃动非常小，三维式激光雷达测量的准确性高。
2、将三维式激光雷达安装在地面，维护非常方便。
3、不管风向如何变化，三维式激光雷达始终能测量到风电机组的尾流，并且测量不同高度的尾流，可以实现全方位研究风电机组的尾流特性。
附图说明
图1为风电机组尾流全方位测量系统的安装示意图。
图2为三维式激光雷达在圆形滑轨上围绕风电机组的俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，风电机组主要由塔筒1、叶片2、轮毂3和机舱4等组成，叶片1在风力作用下带动轮毂3旋转，气流在经过叶片2后，在叶片2的后方形成尾流7。当风向发生变化时，机舱4会发生顺时针或逆时针偏航动作，确保叶片2及时对准风向。
如图1和图2所示，本实施例所提供的风电机组尾流全方位测量系统，包括偏航编码器5、控制器6、圆形滑轨8、移动单元9、支座10和三维式激光雷达11，其中，所述偏航编码器5安装在风电机组的塔筒1和机舱4连接处，用于检测机舱4的朝向角度，所述控制器6设置在塔筒1底部，所述偏航编码器5与控制器6相连接，使得风电机组在运行过程中，控制器6能读取到机舱4的朝向角度，所述圆形滑轨8围绕着塔筒1安装在地面上，所述移动单元9(可以为驱动电机)安装在圆形滑轨8上，可沿圆形滑轨8进行360°移动，所述支座10安装在移动单元9上，所述三维式激光雷达11安装在支座10上，随着移动单元9可以测量任意方向和多高度的风速和风向，所述移动单元9与控制器6相连接，由控制器6控制驱动。
以下为本实施例上述风电机组尾流全方位测量系统的测量方法，具体情况如下：
首先，风电机组在运行过程中，控制器6通过偏航编码器5始终能读取到机舱4的朝向角度，当风向发生变化，机舱4偏航时，控制器6会输出驱动指令，驱动移动单元9动作，带动支座10沿着圆形滑轨8移动，使三维式激光雷达11始终位于机舱4的正后方，使三维式激光雷达11的激光光束12始终能测量到风电机组的尾流7，最终获得风电机组在不同风向和不同高度时的尾流数据。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种风电机组尾流全方位测量系统，其特征在于：包括偏航编码器、控制器、圆形滑轨、移动单元、支座和三维式激光雷达，其中，所述偏航编码器安装在风电机组的塔筒和机舱连接处，用于检测机舱的朝向角度，所述控制器设置在塔筒底部，所述偏航编码器与控制器相连接，使得风电机组在运行过程中，控制器能读取到机舱的朝向角度，所述圆形滑轨围绕着塔筒安装在地面上，所述移动单元安装在圆形滑轨上，能够沿圆形滑轨进行360°移动，所述支座安装在移动单元上，所述三维式激光雷达安装在支座上，随着移动单元能够测量任意方向和多高度的风速和风向，所述移动单元与控制器相连接，所述控制器根据机舱偏航控制移动单元移动，使三维式激光雷达始终位于机舱的正后方，以确保三维式激光雷达的激光光束始终能测量到风电机组的尾流。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组尾流全方位测量系统，其特征在于：所述移动单元为驱动电机。
3.一种权利要求1或2所述风电机组尾流全方位测量系统的测量方法，其特征在于：首先，风电机组在运行过程中，控制器通过偏航编码器始终能读取到机舱的朝向角度，当风向发生变化，机舱偏航时，控制器会输出驱动指令，驱动移动单元动作，进而带动支座沿着圆形滑轨移动，使三维式激光雷达始终位于机舱的正后方，以使三维式激光雷达的激光光束始终能测量到风电机组的尾流，最终获得风电机组在不同风向和不同高度时的尾流数据。
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