CN113137344A - 一种风力发电机组净空测量装置、方法以及风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种风力发电机组净空测量装置、方法以及风力发电机组，风力发电机组净空测量装置包括设于机舱的尾部的激光扫描仪和与激光扫描仪电连接的控制单元，激光扫描仪朝向叶片发射至少一个扫描周期的激光，至少一个扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，扫描斜面相对水平面倾斜向下，且扫描斜面垂直于第一平面，在叶片扫过塔筒的前一刻和/或叶片扫过塔筒的后一刻，至少部分激光投射在叶片的叶尖部；控制单元用于根据激光扫描仪检测到的叶尖部至激光扫描仪的最小距离，基于三角关系转化确定叶片的最小净空距离。本申请解决了现有风力发电机组在运行过程中伴随偏航和叶片旋转面受风载变化导致净空变化测量困难的问题。

Description

一种风力发电机组净空测量装置、方法以及风力发电机组
技术领域
本申请涉及风力发电机组领域，尤其涉及一种风力发电机组净空测量装置、方法以及风力发电机组。
背景技术
风力发电机组的叶尖部与塔筒最小净空距离是指轮毂转动时，叶片扫过塔筒时，叶尖部距离塔筒的最小距离。叶片迎风受力旋转所形成的旋转曲面形状会随风力载荷的变化而变化，为了避免叶片因受风载荷过大而与塔筒形成运动干涉，造成扫塔现象，在风力发电机组设计时，会通过仿真计算模拟各种工况下的叶尖部与塔筒的最小净空距离，得到最小净空距离需大于安全距离，确保风力发电机组的运行安全。
由于风资源有限，随着风力发电机组装机容量日益增大，导致I到III类风能资源区域的优质风资源被大量开发成风力发电场，风力发电机组的风轮直径也越来越大，以更好的适应低风速且耗电需求大的中原及沿海区域。这就需要设计更长的叶片，导致风力发电机组运行时叶片的最小净空距离就不得不进行实时监测，避免出现叶片扫塔严重影响风力发电机组运行安全的情况发生。
叶尖部与塔筒动态最小净空距离测量系统的设计目的是为了实时测量计算出各种风况下机组未长期断电的叶尖部与塔筒的距离，通过将测量数据实时传输给风力发电机组的主控，主控根据测量数据处理计算出实时最小净空距离，可进行相应逻辑处理判断最小净空距离是否达到极限值来触发警告或报故障，让风力发电机组及时安全停机，防止出现扫塔事故。
当前市场上的叶片最小净空距离检测方式主要为基于高速摄像头或将多个激光扫描仪安装在塔筒合适高度扫描计算叶片与塔筒最小净空距离，摄像头、多个激光扫描仪都是安装在塔底或塔筒外壁上。前一种方法需要根据不同偏航方向不断调整拍摄位置，并需要复杂数据后处理分析，且存在恶劣天气和夜间无法正常测量的问题；后一种方法虽然能实时准确测量叶片的最小净空距离，但由于风力发电机组会因风向360°变化跟着风向进行偏航对风，受偏航制约需要同时围绕塔筒均匀分布安装多台激光扫描仪才能完整测量各方向叶片旋转形成的曲面。
发明内容
本申请提供一种风力发电机组净空测量装置、方法以及风力发电机组。
具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：
根据本申请实施例的第一方面，提供一种风力发电机组净空测量装置，用于测量风力发电机组的叶片最小净空距离，所述风力发电机组包括塔筒、设于塔筒顶部的机舱和设于所述机舱前部的叶片，所述风力发电机组净空测量装置包括：
激光扫描仪，设于所述机舱的尾部；和
控制单元，与所述激光扫描仪电连接；
所述激光扫描仪朝向所述叶片发射至少一个扫描周期的激光，其中，至少一个所述扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，所述扫描斜面相对水平面倾斜向下，且所述扫描斜面垂直于第一平面，所述第一平面为所述塔筒的中轴线与所述机舱的水平中心线相交形成的第二平面，或所述第一平面平行于所述第二平面，在所述叶片扫过所述塔筒的前一刻和/或所述叶片扫过所述塔筒的后一刻，至少部分激光投射在所述叶片的叶尖部；
所述控制单元用于根据所述激光扫描仪检测到的所述叶尖部至所述激光扫描仪的最小距离，基于三角关系转化确定所述叶片的最小净空距离。
可选地，所述激光扫描仪设于所述机舱尾部的正下方或侧壁。
可选地，一个扫描周期对应一个扫描斜面。
可选地，所述扫描周期的数量为多个，多个所述扫描周期的扫描斜面共面。
可选地，所述扫描周期的数量为多个，至少部分扫描周期的扫描斜面也可不共面。
可选地，所述扫描斜面与水平面的夹角大于第一角度阈值，并小于第二角度阈值，其中，所述第一角度阈值小于所述第二角度阈值，所述第一角度阈值与所述激光扫描仪相对水平面的安装倾角相关。
可选地，形成扫描斜面的激光至少部分与塔筒侧壁大致相切可选地，形成所述扫描斜面的激光中至少部分激光扫过所述塔筒；
其中，形成所述扫描斜面的激光中未扫过所述塔筒的激光在所述塔筒的两侧均匀分布，且所述塔筒两侧的激光关于塔筒的中轴线对称；或者，形成扫描斜面的激光中未扫过所述塔筒的激光位于所述塔筒的一侧。
可选地，所述控制单元具体用于根据所述最小距离、第一激光所在的扫描斜面相对水平面的第一夹角、第一连线与所述第一激光之间的第二夹角、所述激光扫描仪相对所述塔筒的位置信息以及所述塔筒的半径信息，基于三角关系转化确定所述叶片的最小净空距离；
其中，所述第一激光为所述激光扫描仪检测到所述最小距离时所发射的激光，所述第一连线为所述第一激光所在的扫描斜面的交点与所述激光扫描仪的激光发射点的连线。
可选地，所述第二夹角由所述激光扫描仪检测获得。
可选地，所述位置信息为所述激光扫描仪至所述塔筒顶部远离所述激光扫描仪一端的水平距离。
可选地，所述半径信息为所述第一激光所在的扫描斜面照射到的塔筒高度处的半径与所述塔筒顶部的半径之差。
可选地，所述叶尖部的表面设有三面互相垂直的反射带。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括：
塔筒；
设于塔筒顶部的机舱；
设于所述机舱前部的叶片；和
如第一方面任一项所述的风力发电机组净空测量装置。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种风力发电机组净空测量方法，所述风力发电机组包括塔筒、设于塔筒顶部的机舱和设于所述机舱前部的叶片，所述测量方法包括：
基于所述机舱的尾部设置的激光扫描仪检测叶尖部至所述激光扫描仪的最小距离；
根据所述最小距离，基于三角关系转化确定所述叶片的最小净空距离；
其中，所述激光扫描仪朝向所述叶片发射至少一个扫描周期的激光，至少一个所述扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，所述扫描斜面相对水平面倾斜向下，且所述扫描斜面垂直于第一平面，所述第一平面为所述塔筒的中轴线与所述机舱的水平中心线相交形成的第二平面，或所述第一平面平行于所述第二平面，在所述叶片扫过所述塔筒的前一刻和/或所述叶片扫过所述塔筒的后一刻，至少部分激光投射在所述叶片的叶尖部。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过在机舱的尾部安装激光扫描仪，这样激光扫描仪可以随机舱一起偏航，因此，只需要一台激光扫描仪进行扫描，根据该台激光扫描仪检测到的叶尖部至激光扫描仪的最小距离，再基于简单的三角转换就可以间接得到叶片的最小净空距离，这种测量方式能够实现风力发电机组在各工况下的实时最小净空距离的动态间接测量，且不受风力发电机组运行时偏航的影响，也无需在塔筒合适高度外壁上均匀分布安装多个激光扫描仪进行叶片净空测量，结构简单、成本低，方便进行传感器现场维护修理，解决了现有风力发电机组在运行过程中伴随偏航和叶片旋转曲面随风载荷变化而变化时净空测量困难的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请一示例性实施例示出的一种包含风力发电机组净空测量装置的风力发电机组的结构示意图；
图2是本申请一示例性实施例示出的一种扫描斜面相对塔筒、叶片的位置关系示意图；
图3是本申请一示例性实施例示出的一种激光扫描仪扫描到最小距离时的位置关系示意图；
图4是本申请一示例性实施例示出的一种确定叶片的最小净空距离的三角关系示意图；
图5是本申请一示例性实施例示出的一种测量方法的流程示意图。
附图标记：
10、塔筒；20、机舱；30、叶片；40、风力发电机组净空测量装置；41、激光扫描仪；42、控制单元。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
下面结合附图，对本申请的一种风力发电机组净空测量装置、方法以及风力发电机组进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
本申请实施例提供一种风力发电机组，请参见图1，该风力发电机组可以包括塔筒10、机舱20、叶片30和风力发电机组净空测量装置40，其中，机舱20设于塔筒10顶部，叶片30设于机舱20前部，风力发电机组净空测量装置40用于测量风力发电机组的叶片30的最小净空距离。
可选地，本申请实施例的最小净空距离为实时最小净空距离。
本申请实施例的塔筒10为竖直设置，可选地，塔筒10呈圆柱状，且由上至下，塔筒10的直径逐渐增大。
可选的，机舱20底部安装在塔筒10顶部，需要说明的是，本申请实施例中，机舱20的前部位于塔筒10的中轴线的一侧，机舱20的尾部位于塔筒10的中轴线的另一侧。
本申请实施例的风力发电机组可以为MW(单位：兆瓦)级的风力发电机组，也可以为其他风力发电机组。
请参见图1，本申请实施例的风力发电机组净空测量装置40可以包括激光扫描仪41和控制单元42，其中，激光扫描仪41设于机舱20的尾部，如此设计，在机舱20进行偏航对风时，激光扫描仪41的偏航姿态与机舱20的偏航姿态变化是一致的，因此激光扫描仪41不会受到风力发电机组运行时偏航的影响。本实施例中，控制单元42与激光扫描仪41电连接。
本申请实施例中，激光扫描仪41朝向叶片30发射至少一个扫描周期的激光，其中，至少一个扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，扫描斜面相对水平面倾斜向下，且扫描斜面垂直于第一平面，第一平面为塔筒10的中轴线与机舱20的水平中心线相交形成的第二平面，或第一平面平行于第二平面，在叶片30扫过塔筒10的前一刻和/或叶片30扫过塔筒10的后一刻，至少部分激光投射在叶片30的叶尖部。控制单元42用于根据激光扫描仪41检测到的叶尖部至激光扫描仪41的最小距离，再基于三角关系转换确定叶片30的最小净空距离。
由于在叶片30扫过塔筒10时，叶尖部被塔筒10遮挡，激光扫描仪41发射的激光的投射点不会落到叶尖部上，而在叶片30扫过塔筒10的前一刻和/或叶片30扫过塔筒10的后一刻，激光可以投射到叶尖部上，因此，在叶片30扫过塔筒10的前一刻和/或叶片30扫过塔筒10的后一刻，通过激光扫描仪41发射激光至叶尖部，如此，再经过简单三角关系转化计算能够实现叶片30的最小净空距离的间接测量。本申请实施例通过在机舱20的尾部安装激光扫描仪41，这样激光扫描仪41可以随机舱20一起偏航，因此，只需要一台激光扫描仪41进行扫描，根据该台激光扫描仪41检测到的叶尖部至激光扫描仪41的最小距离，就可以间接得到叶片30的最小净空距离，这种测量方式能够实现风力发电机组在各工况下的实时最小净空距离的动态间接测量，且不受风力发电机组运行时偏航的影响，也无需在塔筒10合适高度圆上均匀分布安装多个激光扫描仪41进行叶片30净空测量，结构简单、成本低，方便进行传感器现场维护修理，解决了现有风力发电机组在运行过程中伴随偏航和叶片30旋转曲面随风载荷变化而变化时净空测量困难的问题。
需要说明的是，本申请实施例中，激光扫描仪41在一个时刻能够发射一条激光，激光扫描仪41连续发射的激光能够形成一个扫描周期的激光。
激光投射在叶片30的叶尖部的时刻是在叶片30扫过塔筒10的前一刻，还是在叶片30扫过塔筒10的后一刻，这与叶片30的旋转方向相关。由于叶片30形状结构的设计，叶片30普遍为顺时针旋转的，因此，叶片扫过塔筒前一刻或叶片扫过塔筒的后一刻激光投射在叶片30的叶尖部的时刻可近似认为检测到的叶尖部到激光扫描仪的最小距离时刻。
激光扫描仪41可以设置在机舱20尾部的不同位置处，示例性的，在一些实施例中，激光扫描仪41设于机舱20尾部正下方或侧壁上，比如，激光扫描仪41设置在机舱20尾部的正下方，如此，塔筒10会遮挡激光扫描仪41发射出的激光，从而形成小的扇形测量盲区，由于扇形夹角较小，加上叶片有一定刚度，可认为叶片扫过塔筒时，叶片旋转曲面距离塔筒基本无变化。示例性的，激光扫描仪41设置在机舱20尾部的侧壁靠近机舱20底部的一侧，如此，塔筒10不会遮挡激光扫描仪41发射出的激光，从而不会形成小的扇形测量盲区。示例性的，激光扫描仪41设置于机舱20尾部的侧壁靠近机舱20底部的一侧的中部或者机舱20尾部的侧壁靠近机舱20底部的一侧的其他位置；可以理解的，激光扫描仪41也设置在机舱20尾部的侧壁的其他位置，不限于机舱20尾部的侧壁靠近机舱20底部的一侧，只要机舱20尾部的侧壁不对激光扫描仪41发射出的激光造成遮挡即可。
在一些实施例中，请参见图1，激光扫描仪41设于机舱20尾部的正下方，机舱20不会遮挡激光扫描仪41发射出的激光。
其中，激光扫描仪41与机舱20之间的固定方式可以选择为现有任意固定方式，本申请对此不做限定。
在一些实施例中，一个扫描周期对应一个扫描斜面，也即，同一扫描周期的激光位于同一个扫描斜面。而在其他实施例中，也可多个扫描周期对应多个扫描斜面。
下面，以一个扫描周期对应一个扫描斜面为例进行说明。
其中，本申请实施例的扫描周期的数量可以为一个，也可以为多个。
示例性的，扫描周期的数量为多个，这样，激光测距仪检测到最小距离的准确度较大，从而能够更准确地测量叶片30的最小净空距离。
在一些实施例中，多个扫描周期的扫描斜面共面，激光扫描仪41进行的是2D扫描。可选地，多个扫描斜面的扫描角度也相等；当然，多个扫描斜面的扫描角度也可以至少部分不相等，但能检测得知。
在一些实施例中，至少部分扫描周期的扫描斜面不共面，也即，多个扫描斜面与水平面的夹角至少部分不相等，激光扫描仪41进行的是3D扫描。如此，在环境中的风载较大时，确保激光能够扫描到叶尖部上尽量靠近叶尖的位置，从而确保最小距离的准确度，测量的叶片30的最小净空距离更准确。
可选地，本申请实施例中，扫描斜面与水平面之间形成夹角，该夹角大于第一角度阈值，并小于第二角度阈值，其中，第一角度阈值小于第二角度阈值，第一角度阈值与激光扫描仪41相对水平面的安装倾角相关，可选地，第一角度阈值为安装倾角或稍大于安装倾角的大小，即考虑激光扫描仪的安装倾角。可选地，第二角度阈值小于扫描斜面垂直于地面的90°，避免无效扫描，提高测量效率。
例如，夹角可以大于50°，并小于60°，夹角最好稍大于经过测试不同风况下叶尖部到激光发射点连线与水平的夹角。
可选地，不共面的扫描斜面形成夹角中的最大夹角为10°。这样扫描斜面中，扫描的激光较密集，在叶片30扫过塔筒10的前一刻和/或叶片30扫过塔筒10的后一刻，扫描到叶尖部上尽量靠近叶尖的位置的可能性越大，从而确保最小距离的准确度，测量的叶片30的最小净空距离也更准确，但风载荷变化大时，扫描斜面与水平面夹角设置偏小会导致大风载荷激光只能投射在叶片中部偏叶尖部位，形变较大的叶尖部测量不到，使间接测量的净空距离偏大导致测量不准。
本申请实施例中，形成扫描斜面的激光至少部分与塔筒10侧壁大致相切，从而可以确定由于塔筒10遮挡投射激光会形成的扇形测量盲区的角度。
其中，形成扫描斜面的激光中至少部分激光扫过塔筒10，在一些实施例中，形成扫描斜面的激光中未扫过塔筒10的激光在塔筒10的两侧均匀分布，且塔筒10两侧的激光关于塔筒10的中轴线对称，如激光扫描仪41设于机舱20尾部正下方时，激光扫描仪41发射的激光扫过塔筒10且关于塔筒10的中轴线对称；在另外一些实施例中，形成扫描斜面的激光中未扫过塔筒10的激光位于塔筒10的一侧，如激光扫描仪41设于机舱20侧壁上，激光扫描仪41发射的激光扫过塔筒10且位于塔筒10的一侧。如此，确保在叶片30扫过塔筒10的前一刻和/或叶片30扫过塔筒10的后一刻，至少部分激光投射在扫过塔筒前一时刻或后一时刻的叶片叶尖部而不被塔筒10遮挡。
请参见图2，S点为激光扫描仪41的位置(如激光扫描仪41的激光发射点位置)，其中一个扫描斜面关于中轴线对称，该扫描斜面与水平面的夹角(即激光扫描仪41斜向下扫描角度)为θ，该扫描斜面的两条边缘分别为411，该扫描斜面与塔筒10侧壁相切的两条切线分别为412，同一侧的边缘411与切线412之间包括激光413，该激光413投射到叶尖部的投射点为B，假设B点即为最小距离对应的投射点。
其中，由于塔筒10遮挡投射激光会形成一定角度的扇形测量盲区，如图2中的两条切线412之间的区域(测量盲区夹角为2α)，且由于叶片30扫过塔筒10时，会因气流伯努利原理作用使叶片30远离塔筒10，但由于测量盲区夹角较小且叶片30旋转惯性，加之叶片30也有一定刚性，叶片30在随风轮旋转靠近塔筒10和远离塔筒10时不会有明显的摆动，仍可以将叶片30扫过塔筒10前一刻和/或后一刻的最小距离认为是该时刻测量到的叶尖部到激光扫描仪的最小距离，经过简单三角关系换算得到叶片30的最小净空距离，可见这种经过三角关系转换的间接测量计算最小净空距离的方法是合理可行的。
本申请实施例中，控制单元42具体用于根据最小距离、第一激光所在的扫描斜面相对水平面的第一夹角、第一连线与第一激光之间的第二夹角、激光扫描仪41相对塔筒10的位置信息以及塔筒10的半径信息，确定叶片30的最小净空距离；其中，第一激光为激光扫描仪41检测到最小距离时所发射的激光，第一连线为第一激光所在的扫描斜面的交点和激光发射点之间的连线。
可选地，激光扫描仪41自带角度检测功能，第二夹角由激光扫描仪41检测获得。以图2所示的扫描斜面为例，塔筒10的中轴线与该扫描斜面的交点为O＇，第一连线即为S点与O＇点的连线，某风况下，测得叶尖部至激光扫描仪41的最小距离为Lm，激光扫描仪41检测到最小距离时所发射的激光在叶尖部上的投射点为B，激光扫描仪41可以根据发射第一激光的时刻来确定第一激光(S点与B点的连线)与SO＇之间的夹角β。
位置信息也可以通过不同信息表征，如，位置信息为激光扫描仪41至塔筒10顶部远离激光扫描仪41一端的水平距离；又如，位置信息包括激光扫描仪41的安装位置信息及塔筒10顶部远离激光扫描仪41一端的位置的位置信息。仍以图2所示的扫描斜面为例，S点位于塔筒10顶部所在的平面，S点与塔筒10顶部远离该激光扫描仪41的一端的距离SD为D，SD的大小在激光扫描仪41安装在机舱20上的位置确定后即可测量确定。其中，本实施例中SD穿过塔筒10顶部所在圆的圆心O，扫描斜面垂直于面SOO＇(也即垂直于塔筒10的中轴线与机舱20的水平中心线相交形成的平面)。
半径信息可以通过不同信息表征，如半径信息包括第一激光所在的扫描斜面照射到的塔筒10高度处的半径与塔筒10顶部的半径，或者半径信息为第一激光所在的扫描斜面照射到的塔筒10高度处的半径与塔筒10顶部的半径之差。结合图3和图4，A点为叶片30上与激光扫描仪41的安装位置等高的位置，可以理解的，A点也位于塔筒10顶部所在的平面，S点、O点、A点位于同一直线。过B点做垂线BC垂直于S O’，那么线段CS的长度为Lm·cosβ，平面ABC过直线BC并平行于塔筒10中轴线OO’，可知线段AS长度为Lm·cosβ·cosθ，C点到塔筒10距离为线段CH可近似认为最小净空距离，塔筒10的H点高度处的塔筒10半径r扫(即激光扫描仪41斜向下扫描角度为θ时扫描到的塔筒10高度H处的塔筒10半径)可查风力发电机组对应第几节的塔筒10半径得到，塔顶的塔筒10半径r顶，也可查顶节塔筒10半径得到，这两节塔筒10的半径差r：
r＝|r顶-r扫| (1)。
本申请实施例中，控制单元42具体用于根据最小距离、第一激光所在的扫描斜面相对水平面的第一夹角、第一连线与第一激光之间的第二夹角、激光扫描仪41至塔筒10顶部远离激光扫描仪41一端的水平距离、以及第一激光所在的扫描斜面照射到的塔筒10高度处的半径与塔筒10顶部的半径之差，确定叶片30的最小净空距离。
结合图2、图3和图4，根据三角关系转化，得到最小实际净空距离L：
L＝Lm·cosβ·cosθ-D-r (2)。
本申请实施例通过一个激光扫描仪41就实现了风力发电机组在各工况下的净空距离的自动测量，通过直接测量出风力发电机组的叶片30在接近或远离塔筒10时叶尖部与激光扫描仪41的最短距离，再进行简单的三角关系转化，计算出实时净空距离。
本申请实施例中，控制单元42可以为风力发电机组的主控，该主控可以为PLC。
其中，激光扫描仪41与控制单元42之间可以基于无线方式通信，也可以基于有线方式通信。
示例性的，激光扫描仪41与控制单元42之间通过Ethercat网口有线连接，激光扫描仪41采集的距离数据通过Ethercat网口传输给控制单元42，控制单元42处理距离数据，确定最小距离，经过三角关系计算求得该风况下的最小净空距离，并可做逻辑判断，当最小净空距离超限时可报出故障，控制风机及时故障顺桨停机，从而保护机组运行安全。
另外，在一些实施例中，叶尖部的表面可以设有三面互相垂直的反射带(即角反射器)，如此，提高激光扫描仪41测距的成功率，避免激光投射到叶尖部表面后由于反射角偏大导致反射光线不足，使测量失败。
对应于上述实施例的风力发电机组净空测量装置40，本申请实施例还提供一种测量方法，请参见图5，本申请实施例的测量方法可以包括如下步骤：
S51、基于机舱20的尾部设置的激光扫描仪41检测叶尖部至激光扫描仪41的最小距离；
S52、根据最小距离基于三角关系转化确定叶片30的最小净空距离；
其中，激光扫描仪41朝向叶片30发射至少一个扫描周期的激光，至少一个扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，扫描斜面相对水平面倾斜向下，且扫描斜面垂直于第一平面，第一平面为塔筒10的中轴线与机舱20的水平中心线相交形成的第二平面，或第一平面平行于第二平面，在叶片30扫过塔筒10的前一刻和/或叶片30扫过塔筒10的后一刻，至少部分激光投射在叶片30的叶尖部。
可参见上述实施例的风力发电机组净空测量装置40对本申请实施例的测量方法进行说明，不再赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种风力发电机组净空测量装置，所述风力发电机组包括塔筒(10)、设于塔筒(10)顶部的机舱(20)和设于所述机舱(20)前部的叶片(30)，其特征在于，所述风力发电机组净空测量装置(40)包括：
激光扫描仪(41)，设于所述机舱(20)的尾部；和
控制单元(42)，与所述激光扫描仪(41)电连接；
所述激光扫描仪(41)朝向所述叶片(30)发射至少一个扫描周期的激光，其中，至少一个所述扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，所述扫描斜面相对水平面倾斜向下，且所述扫描斜面垂直于第一平面，所述第一平面为所述塔筒(10)的中轴线与所述机舱(20)的水平中心线相交形成的第二平面，或所述第一平面平行于所述第二平面，在所述叶片(30)扫过所述塔筒(10)的前一刻和/或所述叶片(30)扫过所述塔筒(10)的后一刻，至少部分激光投射在所述叶片(30)的叶尖部；
所述控制单元(42)用于根据所述激光扫描仪(41)检测到的所述叶尖部至所述激光扫描仪(41)的最小距离，基于三角关系转化确定所述叶片(30)的最小净空距离。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述激光扫描仪(41)设于所述机舱(20)尾部的正下方或侧壁。
3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，一个扫描周期对应一个扫描斜面。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述扫描周期的数量为多个，多个所述扫描周期的扫描斜面共面。
5.根据权利要求3所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述扫描周期的数量为多个，至少部分扫描周期的扫描斜面不共面。
6.根据权利要求4或5所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述扫描斜面与水平面的夹角大于第一角度阈值，并小于第二角度阈值，其中，所述第一角度阈值小于所述第二角度阈值，所述第一角度阈值与所述激光扫描仪(41)相对水平面的安装倾角相关。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，形成所述扫描斜面的激光中至少部分激光与塔筒(10)侧壁大致相切。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，形成所述扫描斜面的激光中至少部分激光扫过所述塔筒(10)；
其中，形成所述扫描斜面的激光中未扫过所述塔筒(10)的激光在所述塔筒(10)的两侧均匀分布，且所述塔筒(10)两侧的激光关于塔筒(10)的中轴线对称；或者，形成扫描斜面的激光中未扫过所述塔筒(10)的激光位于所述塔筒(10)的一侧。
9.根据权利要求1所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述控制单元(42)具体用于根据所述最小距离、第一激光所在的扫描斜面相对水平面的第一夹角、第一连线与所述第一激光之间的第二夹角、所述激光扫描仪(41)相对所述塔筒(10)的位置信息以及所述塔筒(10)的半径信息，基于三角关系转化确定所述叶片(30)的最小净空距离；
其中，所述第一激光为所述激光扫描仪(41)检测到所述最小距离时所发射的激光，所述第一连线为所述第一激光所在的扫描斜面的交点与所述激光扫描仪(41)的激光发射点的连线。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述第二夹角由所述激光扫描仪(41)检测获得。
11.根据权利要求9所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述位置信息为所述激光扫描仪(41)至所述塔筒(10)顶部远离所述激光扫描仪(41)一端的水平距离。
12.根据权利要求9或11所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述半径信息为所述第一激光所在的扫描斜面照射到的塔筒(10)高度处的半径与所述塔筒(10)顶部的半径之差。
13.根据权利要求1所述的风力发电机组净空测量装置，其特征在于，所述叶尖部的表面设有三面互相垂直的反射带。
14.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：
塔筒(10)；
设于塔筒(10)顶部的机舱(20)；
设于所述机舱(20)前部的叶片(30)；和
如权利要求1至13任一项所述的风力发电机组净空测量装置(40)。
15.一种风力发电机组净空测量方法，所述风力发电机组包括塔筒(10)、设于塔筒(10)顶部的机舱(20)和设于所述机舱(20)前部的叶片(30)，其特征在于，所述测量方法包括：
基于所述机舱(20)的尾部设置的激光扫描仪(41)检测叶尖部至所述激光扫描仪(41)的最小距离；
根据所述最小距离，基于三角关系转化确定所述叶片(30)的最小净空距离；
其中，所述激光扫描仪(41)朝向所述叶片(30)发射至少一个扫描周期的激光，至少一个所述扫描周期的激光形成至少一个扫描斜面，所述扫描斜面相对水平面倾斜向下，且所述扫描斜面垂直于第一平面，所述第一平面为所述塔筒(10)的中轴线与所述机舱(20)的水平中心线相交形成的第二平面，或所述第一平面平行于所述第二平面，在所述叶片(30)扫过所述塔筒(10)的前一刻和/或所述叶片(30)扫过所述塔筒(10)的后一刻，至少部分激光投射在所述叶片(30)的叶尖部。
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