CN114109743A - 一种风力发电塔筒倾斜度监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置及方法，包括固定装置、盘体、第一红外距离传感器、第二红外距离传感器和反射板，其中，所述固定装置的一端固定在风力发电塔筒上，另一端与盘体固定连接；所述第一红外距离传感器滑动安装在盘体上；所述第二红外距离传感器转动连接在第一红外距离传感器上；所述反射板设置在盘体的下方，且第一红外距离传感器和第二红外距离传感器的发射端朝向反射板；本发明能够对塔筒进行实时检测，操作简单，且不受信号影响。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电塔筒倾斜度监测装置及方法。
背景技术
塔筒是风电发电机组的支撑部件，对风力发电机组的正常工作起到至关重要的作用，但是由于安装、调试、运行维护等过程中各方面的原因，塔筒会产生局部倾斜，当倾斜角度到达过大时，则可能影响风力发电机组的正常运行，严重的还会产生安全事故，因此需要对塔筒的倾斜度进行监测。
目前，国内外对风电机组塔筒倾斜度检测还没有统一的标准或方法，通常通过光学水准仪和GPS接收器进行测量，通过光学水准仪测量，测量时需要塔筒周围有良好的地理环境，无遮挡，地势平坦，操作较为麻烦，且不能实时检测，通过GPS接收器测量，需要在塔筒上安装多个GPS接收器，通过GPS数据计算获得塔筒倾斜度，会受GPS信号影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电塔筒倾斜度监测装置及方法，解决了现有的塔筒倾斜度测量装置存在的精确低、操作复杂的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，包括固定装置(1)、盘体(11)、第一红外距离传感器(9)、第二红外距离传感器(8)和反射板(7)，其中，所述固定装置(1)的一端固定在风力发电塔筒上，另一端与盘体(11)固定连接；
所述第一红外距离传感器(9)滑动安装在盘体(11)上；所述第二红外距离传感器(8)转动连接在第一红外距离传感器(9)上；所述反射板(7)设置在盘体(11)的下方，且第一红外距离传感器(9)和第二红外距离传感器(8)的发射端朝向反射板(7)。
优选地，所述固定装置包括若干个弧形板，若干个弧形板依次活动连接，组成圆环结构，该圆环结构套装在风力发电塔筒上。
优选地，每个弧形板的内壁与风力发电塔筒的外壁相贴合。
优选地，所述固定装置(1)和盘体(11)之间通过L型连接杆(5)连接。
优选地，所述盘体(11)的外壁上沿其圆周方向布置有环形滑道，所述倾斜度监测单元滑动安装在所述环形滑道上。
优选地，所述倾斜度监测单元包括第一红外距离传感器(9)、第二红外距离传感器(8)和反射板(7)，其中，所述第一红外距离传感器(9)滑动安装在环形滑道上；所述第二红外距离传感器(8)转动连接在第一红外距离传感器(9)上；所述反射板(7)设置在盘体(11)的下方，且第一红外距离传感器(9)和第二红外距离传感器(8)的发射端朝向反射板(7)。
优选地，所述第一红外距离传感器(9)与塔筒(12)的轴线平行。
优选地，所述第一红外距离传感器(9)上还设置有配重(91)。
一种风力发电塔筒倾斜度监测装置的方法，包括以下步骤：
获取第一红外距离传感器(9)至发射板(7)之间的距离，以及第二红外距离传感器(8)至反射板(7)之间的距离；
通过获取的距离计算塔筒的倾斜度。
优选地，通过下式计算塔筒的倾斜度：
其中，α为塔筒的倾斜度；a为第一红外距离传感器(9)至发射板(7)之间的距离；b为第二红外距离传感器(8)至反射板(7)之间的距离；l为第二红外距离传感器发射端到转轴所在直线的距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，将第一红外距离传感器的倾斜度与塔筒的倾斜度保持一致，并且受重力原因，无论塔筒向任何方向倾斜，第一红外距离传感器都能运动到盘体的最下方，第二红外距离传感器都能转动至发射端竖直向下，从而能够根据第一红外距离传感器和第二红外距离传感器与反射板之间所测得距离计算第一红外距离传感器的倾斜度，进而得出塔筒的倾斜度，能够对塔筒进行实时检测，操作简单，且不受信号影响。
进一步的，将盘体与塔筒的横截面平行，第一红外距离传感器与环形滑道垂直，从而第一红外距离传感器的倾斜度与塔筒的倾斜度保持一致。
附图说明
图1为本发明装置的俯视结构示意图；
图2为本发明装置与塔筒的安装示意图；
图3为塔筒倾斜一定角度时本发明监测的原理图；
图4为塔筒倾斜另一角度时本发明监测的原理图；
图5为第一红外距离传感器、第二红外距离传感器、配重、盘体之间的位置关系示意图。
图中：1.固定装置、2.内壁、3.固定板、4.螺栓、5.连接杆、6.弹性橡胶体、7.反射板、8.第一红外距离传感器、9.第一红外距离传感器、91.配重、92.转轴、10.外壳、11.盘体、12.塔筒、17.反射板。
具体实施方式
如图1～5所示，本发明提供的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，包括用于与塔筒12固定的固定装置1，所述固定装置1通过连接杆5连接有盘体11，所述盘体11上设置有环形滑道，并在环形滑道上滑动连接有第一红外距离传感器9，所述第一红外距离传感器9垂直于环形滑道所在的平面；所述第一红外距离传感器9远离环形滑道圆心一侧设置有配重91。
所述第一红外距离传感器9一侧通过转轴92转动连接有第二红外距离传感器8，所述转轴92分别垂直于第一红外距离传感器9和第二红外距离传感器8，并且设置在第一红外传距离感器9与环形滑道连接处切线方向的一侧。
所述盘体11下方设置有反射板7，所述反射板7水平设置，所述第一红外距离传感器9和第二红外距距离传感器8的发射端朝向反射板7。
工作原理，通过设置盘体11，使第一红外距离传感器9与塔筒12的轴线平行，当塔筒12发生倾斜时，第一红外距离传感器9也发生倾斜，并且第一红外距离传感器9受重力和配重91的作用，随之滑动至环形滑道的最底部，使得一侧的第二红外距离传感器能够转动至竖直方向，从而构建直角三角形，直角三角形的一个直角边为两个红外距离传感器在反射板7上照射点之间的连线，其中：
一个直角边为第二红外距离传感器9的发射点到其照射点的距离加上发射点反向到转轴92所在直线的距离；
斜边为第一红外距离传感器8的发射点到其照射点的距离加上发射点反向到转轴92所在直线的距离；
所有距离都可求，最终获得第一红外距离传感器8的倾斜度，进而获得塔筒12的倾斜度。
另外需要说明的是，在环形滑道随塔筒12倾斜时，为了第一红外距离传感器8落在环形滑道的最低端，避免第二红外距离传感器8的影响，配重91应选择较重，或者在第二红外距离传感器8关于第一红外距离传感器9对称一侧对称设置与第二红外距离传感器8同规格的红外距离传感器，使受力平衡，并且通过两侧的红外距离传感器所测距离相对比，确定第一红外距离传感器9是否落在环形滑道最低端。
优选的，所述固定装置1包括若干弧形板，所述弧形板内壁2与塔筒12管径斜率相当。
所述弧形板端部设有固定板3，相邻弧形板之间对应的固定板3通过螺栓4固定。
所述环形滑道与固定装置1平行；通过若干弧形板便于固定在塔筒12的筒壁上，并且内壁2与塔筒12相适配，适用于上细下粗的塔筒12筒壁，且在固定完成后，固定装置1与塔筒12垂直，第一红外距离传感器8与塔筒12平行，安装快速方便。
优选的，所述连接杆呈“L”形，一端与盘体11顶部连接；所述盘体11呈圆盘形，周侧设置环形滑道。
所述连接杆5分别与固定装置1和盘体11焊接固定；通过“L”形杆焊接，结构简单稳固，避免发生松动，影响测量结果。
优选的，所述反射板7顶部设有外壳10，所述外壳10一侧设有开口并在开口处设置弹性橡胶体6，所述连接杆5一端穿过弹性橡胶体6进入到外壳10内，通过外壳10保护，避免环境因素如风力，雨雪对测量结果产生硬性。
上述风力发电塔筒倾斜度监测装置的使用方法，包括以下步骤：
S1：调整盘体11的角度，使盘体11上的环形滑道与塔筒12横截面平行，并通过固定装置1固定于塔筒12；
S2：在第一红外距离传感器9和第二红外距离传感器8下方的地面上水平固定设置反射板7；
S3：打开第一红外距离传感器9和第二红外距离传感器8，记录第一红外距离传感器9到反射板7的距离为a，第二红外距离传感器8到反射板的距离为b，红外距离传感器发射端到转轴所在直线的距离为l，塔筒的斜率为K，倾斜度为α，则：
计算得到塔筒12倾斜度α即可。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，包括固定装置(1)、盘体(11)、第一红外距离传感器(9)、第二红外距离传感器(8)和反射板(7)，其中，所述固定装置(1)的一端固定在风力发电塔筒上，另一端与盘体(11)固定连接；
所述第一红外距离传感器(9)滑动安装在盘体(11)上；所述第二红外距离传感器(8)转动连接在第一红外距离传感器(9)上；所述反射板(7)设置在盘体(11)的下方，且第一红外距离传感器(9)和第二红外距离传感器(8)的发射端朝向反射板(7)。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，所述固定装置包括若干个弧形板，若干个弧形板依次活动连接，组成圆环结构，该圆环结构套装在风力发电塔筒上。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，每个弧形板的内壁与风力发电塔筒的外壁相贴合。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，所述固定装置(1)和盘体(11)之间通过L型连接杆(5)连接。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，所述盘体(11)的外壁上沿其圆周方向布置有环形滑道，所述倾斜度监测单元滑动安装在所述环形滑道上。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，所述倾斜度监测单元包括第一红外距离传感器(9)、第二红外距离传感器(8)和反射板(7)，其中，所述第一红外距离传感器(9)滑动安装在环形滑道上；所述第二红外距离传感器(8)转动连接在第一红外距离传感器(9)上；所述反射板(7)设置在盘体(11)的下方，且第一红外距离传感器(9)和第二红外距离传感器(8)的发射端朝向反射板(7)。
7.根据权利要求6所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，所述第一红外距离传感器(9)与塔筒(12)的轴线平行。
8.根据权利要求6所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置，其特征在于，所述第一红外距离传感器(9)上还设置有配重(91)。
9.一种基于权利要求1-8中任一项所述风力发电塔筒倾斜度监测装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取第一红外距离传感器(9)至发射板(7)之间的距离，以及第二红外距离传感器(8)至反射板(7)之间的距离；
通过获取的距离计算塔筒的倾斜度。
10.根据权利要求9所述的一种风力发电塔筒倾斜度监测装置的方法，其特征在于，通过下式计算塔筒的倾斜度：
其中，α为塔筒的倾斜度；a为第一红外距离传感器(9)至发射板(7)之间的距离；b为第二红外距离传感器(8)至反射板(7)之间的距离；l为第二红外距离传感器发射端到转轴所在直线的距离。
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