CN117847382A - 用于风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动组件，包括：具有电机、减速机构和传动链轮的驱动装置，电机的旋转经由减速机构传递到传动链轮，带动传动链轮旋转；安装座，安装有在轨道的导槽内运行的至少两个上导轮、至少两个侧导轮和至少两个下导轮；传动链，固定安装在轨道上，传动链轮啮合配合在传动链上，在旋转时能够循着轨道行进；驱动装置安装在安装座上；传动链轮可旋转地安装在安装座上，而在旋转时能够带动安装座及其上安装的驱动装置一起运动。

Description

用于风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动组件

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及风力涡轮机叶片的净空监测系统，及其各个组成部分和装置。更具体而言，本发明涉及用于风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动组件。

背景技术

风力涡轮机，也被称为风力涡轮发电机，风电机组，等等，是一种转换风的动能变成电能的装置，在近些年作为一种清洁环保能源产业在中国得到了大力的发展。风力涡轮机单机功率的不断增大，叶片的长度不断增加，风力涡轮机叶片叶尖与塔筒的净空越来越难保证。这时候，一旦高速旋转的叶片的叶尖与塔筒发生碰撞，将面临机毁塔倒的风险，造成巨大的财产损失，还有可能危及生命安全。因此，有必要监控叶片的净空与状态。

叶片净空实际指的是叶片叶尖与塔筒表面的最小间隙。例如，GL认证规范要求该最小间隙在机组运行过程中，不得小于叶片未变形状态时的30％。该要求出于保证风电机组安全目的，防止叶片在受载变形过程中叶尖与塔筒发生干涉。

虽然在各种仿真软件中可模拟各种工况对应的叶片净空，但在机组实际运行过程中，风况复杂多变，叶片净空动态变化。例如，在风推力较大时，叶尖向塔筒方向变形，机舱产生水平向后位移且头部呈向下倾斜姿态，导致叶片净空大幅减小。因此，对叶片净空进行实时监测就显得非常必要。

目前行业内用于监测叶片净空的较为常用的方案包括：第一种方法是机舱下面安装监测装置，这样虽然能保证监测装置随着轮毂一块旋转，但监测装置距离要测量的净空距离是整根叶片的长度，特别是在一些恶劣天气时，如大雨、雾霾、沙尘暴、大雾等干扰下，容易产生误报。第二种方法是在叶尖正对塔筒的水平位置，围绕塔筒一圈等角度安装固定监测装置，由于监测装置成本较高，部署的数量有限，难以保证测量角度在最佳位置，另外，此水平位置距离地面有数十米高，维护成本高。第三种方法是在叶尖正对塔筒的水平位置，围绕塔筒一圈等角度安装可移动监测装置，采用电池供电时，难以做到连续不间断工作，采用有线供电和通讯时，线缆的可靠性难以保证，另外，此水平位置距离地面有数十米高，维护成本高。

鉴于以上所述，本领域急需新型的风力涡轮机叶片的净空监测方案，以减轻或者甚至消除现有技术的不足，以及获得更多的有益技术效果。

本发明说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本发明范围的主题。

发明内容

鉴于以上所述以及其他更多的构思而提出了本发明。

本发明的基本构思之一在于，提供一种新型的风力涡轮机叶片净空监测系统，它具有新颖的运行轨道布置，叶片净空监测装置可在该轨道上跟随叶片的转动而随动地周向运行，并且可沿着轨道从工作位置所处的水平轨道向下沿着直立轨道到达地面，以便进行检修和/或更换，之后沿着轨道原路返回工作位置。叶片净空监测装置还可以在安装时，方便地从地面循着轨道到达叶片水平高度附近的工作位置。并且，由于净空监测的数据需要进入控制系统，数据需要与控制系统实时进行通讯，需要监测装置能连续工作，电源和通讯采用有线的方式从而实现与控制系统的实时通讯。

本发明的另一基本构思在于，提供一种新型的风力涡轮机叶片净空监测系统，它具有新颖的驱动设计。根据该驱动设计，在轨道上循着其轨迹安装布置传动链，驱动电机、减速机构和传动链轮以及叶片监测装置通过安装支架(例如安装座)组装成一体式组件，通过传动链轮在传动链上的啮合滚动，而带动该一体式组件在轨道上运行。安装支架、例如安装座上可安装引导/限位导轮。这种驱动设计的全部或者部分传动链，例如安装在弯曲轨道段中的传动链，优选采用可侧弯/具有三维延伸自由度的传动链。这种传动链-链轮的布置，相比于传统的滑轮滑轨设计，齿轮齿条的传动设计，具有很大的优越性。滑轮滑轨的运行过程和轨迹不稳定，且基本上不能负载运行；齿轮齿条传动的运动，基本上不太可能实现二维和三维运动自由度，更无法实现从直立运行轨迹到弯曲/扭转轨迹到水平周向运行轨迹的运动。优选为蜗轮蜗杆的减速机构不仅节省了安装空间，而且天然可以自锁，这对于驱动装置和叶片监测装置在需要时在轨道上的位置固定和保持是非常重要和有优势的。

本发明的另外一个基本构思在于，提供一种新型的电路牵引设计。根据该牵引设计，在轨道上循着其轨迹安装布置多个牵引小车，牵引小车通过牵引索串接，电缆被固定在牵引小车上，通过这种方式，可以非常方便地给驱动装置和/或叶片监测装置来供电，同时也使得电缆可以方便平顺地跟随驱动装置随动，而基本上不受拉伸力的作用，从而方便了电缆的安装和运行，并保证了供电的可靠性和电缆寿命。

更具体而言，根据本发明的一方面的构思，公开了一种用于风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动组件，所述驱动组件包括：驱动装置，所述驱动装置包括电机、减速机构和传动链轮，所述电机的旋转运动经由所述减速机构传递到所述传动链轮，从而带动所述传动链轮旋转；安装座，所述安装座上安装有构造成在所述轨道的相应导槽内运行的至少两个上导轮、至少两个侧导轮和至少两个下导轮；传动链，所述传动链固定安装在所述轨道上，所述传动链轮啮合配合在所述传动链上，从而在旋转时能够循着所述轨道行进；其中，所述驱动装置安装在所述安装座上；其中，所述传动链轮可旋转地安装在所述安装座上，从而在旋转时能够带动所述安装座及其上安装的所述驱动装置一起运动。

根据一实施例，所述安装座上安装有构造成在所述轨道的相应导槽内运行的一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

根据一实施例，所述安装座具有上横板、直板和下横板，分别用于安装所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

根据一实施例，所述安装座由槽钢、槽铝型材、工字钢或者工字铝型材加工而成。

根据一实施例，所述轨道上设有顶面导槽、外侧导槽和底面导槽，所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮分别配合在所述顶面导槽、外侧导槽和底面导槽中运行。

根据一实施例，所述安装座上设有电缆安装件。

根据一实施例，所述安装座上设有牵引索安装件。

根据一实施例，所述减速机构是啮合配合的蜗轮和蜗杆，其中，所述蜗杆与所述电机的转轴传动配合，并且所述蜗轮与所述传动链轮传动配合。

根据一实施例，所述蜗轮固定在所述安装座的一侧，所述传动链轮与所述蜗轮同轴地可旋转地安装在所述安装座的相反的另一侧。

根据一实施例，所述上导轮、侧导轮和下导轮安装在滚动轴承上。

根据一实施例，所述叶片监测装置包括视频摄像头、红外摄像头、毫米波雷达、超声测距仪中的至少一者。

根据一实施例，所述净空监测装置是测距仪。

根据一实施例，所述传动链轮经由所述减速机构可旋转地传动配合在所述电机的转轴上，而被所述电机驱动旋转。

根据一实施例，所述轨道上固定安装传动链，所述传动链轮啮合配合在所述传动链上，从而在旋转时能够循着所述轨道行进。

根据一实施例，所述轨道的底面还设有传动链安装槽，其中安装所述传动链。

根据一实施例，所述驱动组件还与电缆牵引组件相连。

根据一实施例，所述驱动组件经由所述电缆牵引组件与塔筒底部附近的系统电源电连接和网络连接。

根据一实施例，所述驱动组件经由所述轨道接地。

根据一实施例，所述驱动组件构造成在安装于所述轨道上时，所述叶片监测装置位于所述轨道的上方高度。

根据一实施例，所述驱动组件构造成在安装于所述轨道上时，所述传动链轮处于所述轨道的下方，并能够与固定安装在所述轨道底面的传动链啮合。

还公开了一种用于风力涡轮机叶片净空监测系统的电缆牵引组件，所述电缆牵引组件包括：多个牵引小车，每个所述牵引小车带有多个导轮，并且安装在所述风力涡轮机叶片净空监测系统的轨道上滚动运行；牵引索，所述牵引索将所述多个牵引小车彼此间隔开地串联连接在一起，并且连接在所述驱动装置上，由此所述驱动装置能够带动所述多个牵引小车在所述轨道上运行；电缆，所述电缆固定在所述牵引小车上，由此能够跟随所述牵引小车和所述驱动装置运行。

根据一实施例，所述牵引小车包括支架，和安装在所述支架上、且构造成在所述轨道的相应导槽内运行的一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

根据一实施例，所述支架具有上平板、侧板和下平板，分别用于安装所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

根据一实施例，所述支架由槽钢、槽铝型材、工字钢或者工字铝型材加工而成。

根据一实施例，所述轨道上设有顶面导槽、外侧导槽和底面导槽，所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮分别配合在所述顶面导槽、外侧导槽和底面导槽中运行。

根据一实施例，所述支架上设有电缆安装件。

根据一实施例，所述电缆安装件包括带卡槽的主体，以及用于将所述电缆紧固在所述卡槽内的紧固螺钉。

根据一实施例，所述支架上设有牵引索安装件。

根据一实施例，所述牵引索安装件包括一个或多个带穿孔的凸耳。

根据一实施例，相邻的两个所述牵引小车之间的电缆的长度大于所述两个牵引小车之间的牵引索的长度。

根据一实施例，所述牵引索是连续的或者分段的。

根据一实施例，所述电缆的一端电连接至所述电机和/或所述叶片监测装置，另一端电连接至风力涡轮机塔筒底部附近的系统电源。

根据一实施例，在所述牵引索的靠近塔筒底部的一端吊挂有配重。

根据一实施例，所述牵引索选自金属绞合线、金属丝线和金属链条中的一者。

根据一实施例，所述牵引小车的支架由槽钢、槽铝型材、工字钢或者工字铝型材加工而成。

还公开了一种用于风力涡轮机叶片净空监测系统的轨道组件，其特征在于，所述轨道组件包括：安装在所述风力涡轮机的塔筒上的轨道，所述轨道包括：从所述塔筒的底部沿着所述塔筒竖直地向上延伸的第一轨道段；绕所述塔筒安装并水平地延伸大约一圈的第二轨道段；和传动链，所述传动链遵循所述轨道的纵长延伸轨迹固定安装在所述轨道上。

根据一实施例，所述轨道进一步包括介于所述第一轨道段与所述第二轨道段之间的弯曲轨道段，所述弯曲轨道段从所述第一轨道段的竖直地延伸的定向渐变至所述第二轨道段的水平地延伸的定向。

根据一实施例，所述弯曲轨道段从所述第一轨道段的竖直地延伸的定向渐变地弯曲和/或扭曲至所述第二轨道段的水平地延伸的定向。

根据一实施例，所述传动链的全部或一部分是可侧弯的具有三维延伸自由度的链传动链条。

根据一实施例，其特征在于，所述传动链是可负重的齿形链或滚子链。

根据一实施例，所述轨道组件还包括安装在所述轨道上的安装座，所述安装座上安装传动链轮。

根据一实施例，所述安装座上安装有构造成在所述轨道的相应导槽内运行的一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

根据一实施例，所述安装座具有上横板、直板和下横板，分别用于安装所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

根据一实施例，所述轨道上设有顶面导槽、外侧导槽和底面导槽，所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮分别配合在所述顶面导槽、外侧导槽和底面导槽中运行。

根据一实施例，所述第二轨道段上设有用于可滑动地容纳轨道安装支架的安装件的内侧导槽。

根据一实施例，所述安装座上还安装固定有叶片监测装置、电机和减速机构。

根据一实施例，所述减速机构是啮合配合的蜗轮和蜗杆，其中，所述蜗杆与所述电机的转轴传动配合，并且所述蜗轮与所述传动链轮传动配合。

根据一实施例，所述蜗轮固定在所述安装座的直板的一面，所述传动链轮与所述蜗轮同轴地可旋转地安装在所述安装座的直板的相反的另一面。

根据一实施例，所述轨道的底面还设有传动链安装槽。

根据一实施例，在所述轨道上设有用于容纳电热丝的电热丝安装槽。

根据一实施例，在所述轨道上开设有多个疏通孔。

根据一实施例，所述轨道是一体成型的金属件。

根据本发明的另外一方面的构思，公开了一种风力涡轮机叶片净空监测系统，所述风力涡轮机叶片净空监测系统包括：轨道，所述轨道安装在所述风力涡轮机的塔筒上，包括从所述塔筒的底部沿着所述塔筒向上延伸的第一轨道段，以及在所述风力涡轮机的等于或略高于叶片尖端的水平高度位置绕所述塔筒安装并大体水平地延伸大约一圈的第二轨道段；传动链，所述传动链循着所述轨道的纵长延伸轨迹固定安装在所述轨道上；驱动装置，所述驱动装置包括电机、与所述电机固定组装在一起的减速机构和传动链轮，所述传动链轮经由所述减速机构可旋转地连接在所述电机的转轴上而被所述电机驱动旋转，其中，所述传动链轮与所述传动链条啮合；叶片监测装置，用于对所述风力涡轮机的叶片进行监测，其中，所述叶片监测装置与所述驱动装置固定在一起，并且因此被与所述传动链条啮合的所述传动链轮带动而能够沿着所述轨道行进。

根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空监测系统进一步包括位于所述塔筒底部或其附近地面处的系统电源，用于给所述风力涡轮机叶片净空监测系统供电。

根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空监测系统进一步包括电缆牵引组件，所述电缆牵引组件包括：多个牵引小车，每个所述牵引小车都安装在所述轨道内且循着所述轨道的纵长延伸轨迹运行；牵引索，其一端固定在所述驱动装置上，其中，安装在所述轨道内的所述多个牵引小车各自通过支架在所述牵引索的多个彼此间隔开的位置与之固定，从而使得所述牵引小车和所述牵引索固定连接在所述驱动装置上；电缆，所述电缆一端电连接至所述电机和/或所述叶片监测装置，另一端电连接至所述系统电源。

根据一实施例，所述电缆被固定或者被夹持在所述多个牵引小车上，从而使得所述电缆能够随着所述牵引小车的移动而移动。

根据一实施例，所述电缆被固定或者被夹持在所述牵引小车的支架上。

根据一实施例，所述电缆的电连接至所述叶片监测装置和/或所述电机的那一端被固定在所述叶片监测装置和/或所述驱动装置上。

根据一实施例，相邻的两个牵引小车之间的电缆的长度大于这两个牵引小车之间的牵引索的长度。

根据一实施例，每一个所述牵引小车包括：支架；沿着所述轨道的延伸方向串列安装在所述支架上的四个滚轮，其中，位于两端的两个所述滚轮的旋转轴线彼此平行，并且与位于中间的另外两个所述滚轮的旋转轴线垂直。

根据一实施例，位于中间的另外两个所述滚轮的旋转轴线彼此平行。

根据一实施例，所述支架上进一步设有分别用于固定/夹持所述牵引索和所述电缆的两个安装件。

根据一实施例，所述减速机构包括彼此啮合配合的蜗轮和蜗杆。

根据一实施例，所述蜗杆与所述转轴传动配合，并且所述蜗轮与所述传动链轮传动配合。

根据一实施例，所述传动链的一部分或者全部是可侧弯的具有三维延伸自由度的链传动链条。

根据一实施例，所述传动链是可负重的齿形链或滚子链。

根据一实施例，所述传动链轮是齿形链轮。

根据一实施例，所述轨道进一步包括介于所述第一轨道段与所述第二轨道段之间的弯曲轨道段，所述弯曲轨道段从所述第一轨道段的大体竖直延伸的定向渐变至所述第二轨道段的大体水平地延伸的定向。

根据一实施例，所述叶片监测装置与所述驱动装置均固定在安装座上，所述安装座在所述轨道内能够平滑地循着所述轨道的轨迹运行。

根据一实施例，所述安装座上安装有在所述轨道的延伸方向引导所述安装座运动、并且在与所述轨道的延伸方向垂直的其它两个维度上约束所述安装座移动的至少两组导引滚轮。

根据一实施例，所述轨道安装在与所述叶片尖端基本上平齐或者比所述叶片尖端的水平高度高1米以内的水平高度位置。

根据一实施例，所述叶片监测装置包括测距仪和视频摄像头中的至少一者。

根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空监测系统在所述塔筒的底部还设有储线盒，用于收纳牵引索和/电缆。

根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空监测系统的系统电源来自于所述风力涡轮机自发电所提供的电力。

根据一实施例，所述风力涡轮机叶片净空监测系统包含防雷击接地设计。

所述轨道上设有多个用于排水和/或排沙的疏通孔。

根据一实施例，所述叶片监测装置能够跟随所述风力涡轮机的叶片的转动而循着所述轨道移动。

根据一实施例，所述牵引索选自金属缆绳、金属线和金属链条中的一者。

本发明的更多实施例还能够实现其他未一一列出的有利技术效果，这些其他的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本发明后是可以预期和理解的。

附图说明

通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现他们的方式将更显而易见，并且可以更好地理解本发明的实施例。

图1是安装有根据本发明一示例性实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的风力涡轮机整机的示意图，展示了根据本发明一示例性实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的布局和安装位置。

图2是图1所示的风力涡轮机的一部分的放大的示意图，展示了风力涡轮机的叶片叶尖和图1所示风力涡轮机叶片净空监测系统的放大视图。

图3是图1和图2所示的风力涡轮机的一部分的进一步放大的示意图，展示了图1和图2所示风力涡轮机叶片净空监测系统的绕塔筒大体水平地延伸大约一圈的水平轨道段以及叶片监测装置。

图4A是图2所示的风力涡轮机的一部分及风力涡轮机叶片净空监测系统的放大的侧面示意图，展示了风力涡轮机叶片净空监测系统的水平轨道段和弯曲轨道段的一部分，以及其上布置的多个电缆牵引组件。

图4B是图3所示的风力涡轮机叶片净空监测系统的局部构造的进一步放大的示意图，展示了风力涡轮机叶片净空监测系统的水平轨道段的一部分及其上安装的叶片监测装置，以及在水平轨道段上布置的部分电缆牵引组件。

图5是从另一视角看去的图4B所示构造的进一步放大的局部视图，并以局部剖面的形式展示了水平轨道段的横截面。

图6是根据本发明一实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动装置和叶片监测装置的放大的示意图。

图7以局部剖开的形式展示了图6所示的通过安装座装配在一起的驱动装置和叶片监测装置的放大的示意图。

图8从另一侧示意性显示了图6所示驱动装置和叶片监测装置以及安装座等构造。

图9是图4B所示的风力涡轮机叶片净空监测系统的局部构造的进一步放大的示意图，展示了风力涡轮机叶片净空监测系统的水平轨道段的一部分及其上安装的叶片监测装置和驱动装置，尤其是以部分透视的形式展示了驱动装置的一实施例的蜗轮蜗杆减速机构。

图10是图4A-4B所示电缆牵引组件的一个实施例的放大的示意性的透视图，展示了该实施例的电缆牵引组件的构造和细节。

图11是示意性的视图，以透视和剖视的方式展示了图4A-4B所示电缆牵引组件和电缆在轨道上的装配和运行，以及传动链条的示例性的装配和构造。

具体实施方式

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本发明的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本发明的其他特征、目的和优点。

应当理解，所图示和描述的实施例在应用中不限于在以下描述中阐明或在附图中图示的构件的构造和布置的细节。所图示的实施例可以是其他的实施例，并且能够以各种方式来实施或执行。各示例通过对所公开的实施例进行解释而非限制的方式来提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明公开的范围或实质的情况下，可以对本发明的各实施例作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征，可以与另一实施例一起使用，以仍然产生另外的实施例。因此，本发明公开涵盖属于所附权利要求及其等同要素范围内的这样的修改和变型。

同样，可以理解，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的详细描述和说明。

图1是安装有根据本发明一示例性实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的风力涡轮机总体的示意图，展示了根据本发明一示例性实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的布局和安装位置。图2是图1所示的风力涡轮机的一部分的放大的示意图，展示了风力涡轮机的叶片叶尖和图1所示风力涡轮机叶片净空监测系统的放大视图。

如图1-2所示，展示了风力发动机100的总体构造以及其上安装的风力涡轮机叶片净空监测系统200。风力发电机组100一般包括塔筒(或称塔架)、风轮和发电机，如图所示展示了塔筒120。风轮一般由叶片、轮毂和加固件等组成，如图所示特别标注和展示了叶片110。风力发动机100的叶片110受风力旋转发电，并且发电机的机头连通叶片110一起可转动。风力发电电源例如可包括风力发电机组、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组，等等。

图3是图1和图2所示的风力涡轮机的一部分的进一步放大的示意图，展示了图1和图2所示风力涡轮机叶片净空监测系统的绕塔筒120大体水平地延伸大约一圈的水平轨道段210以及叶片监测装置300。

根据本发明的该实施例，风力涡轮机叶片净空监测系统可包括轨道200，如图1-3所示，该轨道200安装在风力涡轮机的塔筒上，包括从塔筒120的底部沿着塔筒120向上延伸的大体竖立的直立轨道段230，以及在风力涡轮机的叶片叶尖111的大体上同一水平高度位置处，例如在等于或略高于叶片叶尖111的水平高度，绕塔筒120安装并大体水平地延伸大约一圈(约360度，根据不同的具体场合也可小于360度)的水平轨道段210。例如，水平轨道段210可安装在与叶片叶尖111基本上平齐或者比叶片叶尖111的水平高度高1米以内的水平高度位置，以确保叶片监测装置300在该水平高度位置来监测叶尖111的至少包括净空在内的参数/状态。

弯曲轨道段220连接在水平轨道段210和直立轨道段230之间，实现从直立轨道段230到水平轨道段210的平滑过渡。换句话说，弯曲轨道段220从直立轨道段230的大体竖直延伸的定向渐变至水平轨道段210的大体水平地延伸的定向。另外，根据水平轨道段210和直立轨道段230的定向，以及便于电缆牵引组件和监测装置在轨道上的顺利运行，弯曲轨道段220除了如图2所示在平面内的弯曲以外，还可能要进行渐变的侧弯和扭转，以在水平轨道段210和直立轨道段230之间实现平滑的过渡。轨道段210、220和230均安装在塔筒120的表面上，如图所示，并且如下文中进一步详述。

本发明的风力涡轮机叶片净空监测系统的这种轨道布置明显区别于现有技术，并且具有诸多的优点。具体而言，现有技术的叶片净空监测装置中，有些仅仅是围绕塔筒布置一圈轨道，既没有本发明中的这种直立轨道段，也没有弯曲轨道段。现有技术的叶片净空监测装置一般是由位于风电机塔筒顶部的电源来供电，因此可能还设有从塔筒顶部向下延伸的同样布置在塔筒表面的直轨道，或者也可能没有该直轨道，而仅仅布设供电电缆从上往下延伸到叶片净空监测装置和/或电机，这样的电缆布线在高空中是存在各种风险的，安装施工和维护也不容易。相比之下，本发明的这种轨道设计，轨道从塔筒底部附近向上延伸，电缆牵引组件以及叶片净空监测装置均可在整个轨道上运行，因此本发明的该实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的供电电源位于塔筒底部附近，例如位于地面或其它地面设施。这种轨道布置使得不仅轨道上的各种状态监测装置，包括叶片净空监测装置，驱动装置如电机等等可以方便地运输回到地面来进行检修维护，这是现有技术无法方便可靠地实现的。而且，电缆自地面向上的布置可以避免现有技术的上述电缆从塔顶向下布置的缺陷。另外，风力涡轮机叶片净空监测系统从位于塔基或地面的电源设施来取电，也可以提供更高的可靠性和安全性，并且可以更大程度地避开例如雷击等风险。

在轨道上可安装有各种装置，包括叶片净空监测装置，其它状态监测装置，电缆牵引组件，等等。如下文中详细描述。

图5是从另一视角看去的图4B所示构造的进一步放大的局部视图，并以局部剖面的形式展示了水平轨道段210的横截面。图11是示意性的视图，以透视和剖视的方式展示了图10所示牵引小车470和电缆450在轨道上的装配和运行，以及传动链240的一种示例性的装配构造。图5和图11以剖开的示意图形式进一步展示了水平轨道段210的横截面，当然，整个轨道200其它弯曲轨道段220和直立轨道段230的构造和横截面也是如此。如图5所示，轨道200例如可由金属如铝材、铝合金挤出工艺而一体成型，并且可设有多个开槽。

如图5所示，按照图5所示的方位，可设计位于轨道200底面的底面导槽211，它可构造成在其中容纳和运行安装座420的下横板423上安装的一对下导轮424A和424B。可设计位于轨道200外侧面的外侧导槽212，它可构造成在其中容纳和运行安装座420的直板421上安装的一对侧导轮425A和425B。可设计位于轨道200顶面的顶面导槽213，它可构造成在其中容纳和运行安装座420的上横板422上安装的一对上导轮426A和426B。这些导轮在驱动装置400和监测装置300沿着轨道行进过程中起到引导、限位和扶正的作用，防止在运行过程中的跳动，出轨和偏轨，等等。

还可设计位于轨道200内侧面的内侧导槽214，它可构造成在其中容纳和安装可滑动的具有扩大头部的多个紧固螺杆124。紧固螺杆124的扩大头部如图5所示容纳并保持在内侧导槽214中，其螺纹杆身露出内侧导槽214。紧固螺杆124可在内侧导槽214内滑动，从而使得可调整安装位置。如图5所示，轨道安装支架122的一端安装固定在塔筒120上，例如通过直接焊接，或者通过其它直接或者间接固定在塔筒上的方式。可采用大体上L形的轨道安装支架122的另一端上的安装孔套在可滑动地容纳且保持在内侧导槽214内的紧固螺杆124上，然后用螺母123拧紧。这样，就实现了将整个水平轨道段210安装固定在塔筒上。当然，本领域的技术人员可以理解，其它轨道段如220和230也可以采用相同或类似的方式安装在塔筒120上。

另外，重要的是，如图5所示，按照图5所示的方位，在轨道200上，例如在轨道200的底面，还设有传动链安装槽215，用于在其中安装和容纳传动链240，传动链240循着轨道200的基本上整个长度和轨迹布置，并且在本发明中需要固定的方式安装在轨道200上，以便于链轮与其啮合并循着传动链240行进。因此，尽管图中未示出，但是，本领域的技术人员可以理解，传动链240除了如图所示地安装以外，还可能在其它部位，例如在轨道200的底面和/或侧面进行进一步的固定。图5还显示了装配在安装座420的直板421上的驱动装置400的电机410和减速机构430，以及例如可安装在直板421同一侧上的监测装置300，如下文中进一步详细描述。

在某些寒冷易结冰的应用环境中，例如高纬度地区或者在海上安装风力发电机时，本发明的风力涡轮机叶片净空监测系统的轨道200可能会因为雨水和寒冷而结冰，从而影响轨道200的正常使用。因此，如图5所示，还可在轨道200中设置优选为封闭的在轨道长度上延伸的贯通孔形式的电热丝安装槽216，其中可容纳电热丝，用于加热轨道，除冰和/或除水。

此外，尽管图中未示出，在一些多雨和多沙尘的应用环境中，可在轨道200的开槽，特别是位于顶部的槽道的底面和/或者侧面，以一定的间隔开有疏通孔，例如槽孔或者长圆通孔，以便于除掉轨道中的积水和/或积沙。

图4A是图2所示的风力涡轮机的一部分及风力涡轮机叶片净空监测系统的放大的侧面示意图，展示了风力涡轮机叶片净空监测系统的水平轨道段210和弯曲轨道段220的一部分，以及其上布置的多个牵引小车470。图4B是图3所示的风力涡轮机叶片净空监测系统的局部构造的进一步放大的示意图，展示了风力涡轮机叶片净空监测系统的水平轨道段210的一部分及其上安装的叶片监测装置300，以及在水平轨道段上布置的一部分牵引小车470。如图所示，设置这些牵引小车470主要是为了牵引供电电缆450给驱动装置400和监测装置300等等设备供电以保证其正常工作。而且，因为驱动装置400和监测装置300可能要在轨道上活动，因此电缆牵引小车470也应当在轨道上可移动，便于牵引电缆450，如下面进一步描述。

图6是根据本发明一实施例的风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动装置400和叶片监测装置300的放大的示意图。图7以局部剖开的形式展示了图6所示的通过安装座420装配在一起的驱动装置400和叶片监测装置300的放大的示意图。图8从另一侧示意性显示了图6所示驱动装置400和叶片监测装置300以及安装座420等构造。如图6-8所示，驱动装置400的该实施例可包括电机410、减速机构430和传动链轮440。作为一个示例性例子，减速机构430主要由彼此啮合配合的蜗轮431和蜗杆432构成。这种蜗轮蜗杆形式的减速机构不仅可以很好地起到减速的左右，而且还自锁，从而便于将叶片净空监测装置300在轨道上固定，这是其它形式的减速机构不具备的。蜗杆432例如可与电机410的电机转轴同轴地传动连接。如图7所示，蜗轮431固定安装在安装座420的直板421的一侧，而在安装座420的直板421的相反的另外一侧，可通过共轴或同轴的方式安装传动链轮440。这样，通过安装座420，就将叶片监测装置300、驱动装置400组装成一体。传动链轮440与固定在轨道的传动链安装槽215中的传动链240啮合。这样，驱动装置400的传动链轮440在被电机410驱动旋转时，就可以与固定在轨道200上的传动链240啮合而沿着轨道200滚动行进，例如滚动前进或后退，并由此而带动整个驱动装置400、安装座420和叶片监测装置300一起可沿着轨道200行进。

为了便于整个驱动装置400和叶片监测装置300沿着轨道200平稳平滑地行进，如图8所示(在图8中，驱动装置400和叶片监测装置300的方位与图5所示的实际安装方位上下倒置了)，在安装座的直板421的安装传动链轮440的同一侧，安装有三对共6个导轮。其中，在安装座420的下横板423上安装一对下导轮424A和424B，以便在位于轨道200底面的底面导槽211中运行，起到运动引导、限位和扶正的作用。在安装座420的直板421上安装一对侧导轮425A和425B，它们可在轨道200外侧面的外侧导槽212中运行，起到运动引导和(上下)、限位和扶正、防止运行过程中发生跳动的作用。在安装座420的上横板422上安装一对上导轮426A和426B，它们可在轨道200顶面的顶面导槽213中运行，起到运动引导、限位和扶正的作用。这些导轮的设置有助于驱动装置400和叶片监测装置300沿着轨道200平稳平滑的运行，并可防止运行时发生跳动、出轨和偏轨，等等。

图9是图4B所示的风力涡轮机叶片净空监测系统的局部构造的进一步放大的示意图，展示了风力涡轮机叶片净空监测系统的水平轨道段210的一部分及其上安装的叶片监测装置300和驱动装置400，尤其是以部分透视的形式展示了驱动装置400的一实施例的蜗轮蜗杆减速机构430。另外，图9还展示了可在轨道上滚动运行的其中一个牵引小车470，以及固定在牵引小车470上的电缆450和牵引索460。牵引索460可选自金属缆绳、金属线和金属链条中的一者，例如，可以是钢丝或者钢绳的形式，用牵引索460来连接轨道上的所有牵引小车470的好处在于，电缆450在牵引过程中可基本上不受牵引力/拉力，这样有利于确保电缆450的寿命和可靠的供电，从而提高风力涡轮机叶片净空监测系统运行的可靠性。

图10是牵引小车470的一个实施例的放大的示意性的透视图，展示了该实施例的牵引小车470的构造和细节。与图8所示安装座420上布置导轮类似地，在该实施例中，牵引小车470具有由上平板479、侧板477和下平板478构成的支架，其例如可有槽钢、槽铝型材、工字钢或者工字铝型材加工而成。在该支架上安装有三对共6个导轮。其中，在牵引小车470的上平板479上安装一对上导轮471A和471B，它们可在轨道200顶面的顶面导槽213中运行，起到运动引导、限位和扶正的作用。在牵引小车470的下平板478上安装一对下导轮473A和473B，以便在位于轨道200底面的底面导槽211中运行，起到运动引导、限位和扶正的作用。在牵引小车470的侧板477上安装一对侧导轮472A和472B，它们可在轨道200外侧面的外侧导槽212中运行，起到运动引导和(上下)、限位和扶正、防止运行过程中发生跳动的作用。这些导轮帮助牵引小车470沿着轨道200平稳平滑地滚动行进，从而在叶片监测装置300和驱动装置400沿着轨道200运行时，其供电电缆450可由牵引小车470载带而跟随它们沿着轨道200行进，提供安全可靠的供电，如图10-11所示。在牵引小车470上还可设有电缆安装件475，其例如可包括用于容纳安装电缆450的带卡槽475A的主体，以及可将电缆450紧固在卡槽475A中的紧固螺钉476。在牵引小车470上还可设有牵引索安装件474，其例如可包括用于安装牵引索470的凸耳474，牵引索470可穿过凸耳474安装，并可压接或者铆接固定套474A。当然，本领域的技术人员可以理解，牵引索安装件474和牵引小车470均可采用不同于如图10所示的其它形式，只要能够安装固定牵引索和电缆即可，这些都在本发明的范围内。此外，为了尽可能地避免电缆470受拉，在轨道200的相邻两个牵引小车470之间安装的电缆450的长度要布置地大于这两个牵引小车470之间安装的牵引索470的长度，这样可以尽可能免除电缆在牵引小车470的运行过程中直接受拉的风险。

图11是示意性的视图，以透视和剖视的方式展示了图10所示牵引小车470和电缆450在轨道200上的装配和运行，以及传动链240的一种示例性的装配构造。传动链240如图所示是滚子链条，其适配安装在槽215中。当然，传动链240也可以是哪个与传动链轮适配啮合的其它形式，例如齿形链条。由于传动链240需要与轨道200一起直立延伸、水平地沿着周向延伸，并且可能还需要进行侧弯和/或扭转，因此传动链240可侧弯的链传动链条，其优选具有三维自由度，由此可以具有三维的延伸自由度。

为了实现监测叶尖净空的功能，叶片监测装置300至少包括叶片净空监测仪器，例如测距仪。另外，根据本发明的一个或多个实施例，为了实现对叶片的其它状态和/或参数的监测，叶片监测装置还可包括其它设备，例如视频摄像头、红外摄像头、温度传感器，等等。

此外，还可在塔筒120的底部还设置储线盒，用于收纳牵引索和/电缆。在牵引组件自重不够的情形下，还可考虑在塔筒120的底部附近还设置吊挂在牵引索上的配重，用于适当地张紧牵引组件。

根据一示例，本发明的风力涡轮机叶片净空监测系统可包含防雷击接地设计，例如，整个轨道由金属材料制成，并接地。

根据一示例，叶片监测装置300配置成能够跟随风力涡轮机的叶片110的转动而循着轨道210移动。

因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，上述实施例仅仅是为了描述和说明本发明。在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种用于风力涡轮机叶片净空监测系统的驱动组件，其特征在于，所述驱动组件包括：

驱动装置，所述驱动装置包括电机、减速机构和传动链轮，所述电机的旋转运动经由所述减速机构传递到所述传动链轮，从而带动所述传动链轮旋转；

安装座，所述安装座上安装有构造成在所述风力涡轮机叶片净空监测系统的轨道的相应导槽内运行的至少两个上导轮、至少两个侧导轮和至少两个下导轮；

传动链，所述传动链固定安装在所述轨道上，所述传动链轮啮合配合在所述传动链上，从而在旋转时能够循着所述轨道行进；

其中，所述驱动装置安装在所述安装座上；并且

其中，所述传动链轮可旋转地安装在所述安装座上，从而在旋转时能够带动所述安装座及其上安装的所述驱动装置一起运动。

2.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述至少两个上导轮是一对并排布置的上导轮，所述至少两个侧导轮是一对并排布置的侧导轮，并且所述至少两个下导轮是一对并排布置的下导轮。

3.根据权利要求2所述的驱动组件，其特征在于，所述安装座具有上横板、直板和下横板，分别用于安装所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮。

4.根据权利要求2所述的驱动组件，其特征在于，所述轨道上设有顶面导槽、外侧导槽和底面导槽，所述一对上导轮、一对侧导轮和一对下导轮分别配合在所述顶面导槽、外侧导槽和底面导槽中运行。

5.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述安装座上设有电缆安装件。

6.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述安装座上设有牵引索安装件。

7.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述减速机构是啮合配合的蜗轮和蜗杆，其中，所述蜗杆与所述电机的转轴传动配合，并且所述蜗轮与所述传动链轮传动配合。

8.根据权利要求7所述的驱动组件，其特征在于，所述蜗轮固定在所述安装座的一侧，所述传动链轮与所述蜗轮同轴地可旋转地安装在所述安装座的相反的另一侧。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述安装座上安装叶片监测装置，所述叶片监测装置包括视频摄像头、激光测距仪、毫米波雷达、超声测距仪中的至少一者。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述传动链轮经由所述减速机构可旋转地传动配合在所述电机的转轴上，而被所述电机驱动旋转。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述轨道的底面还设有传动链安装槽，其中安装所述传动链。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动组件还与电缆牵引组件相连。

13.根据权利要求12所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动组件经由所述电缆牵引组件与风力涡轮机塔筒底部附近的系统电源电和网络连接。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的驱动组件，其特征在于，所述驱动组件构造成在安装于所述轨道上时，所述传动链轮处于所述轨道的下方，并能够与固定安装在所述轨道底面的传动链啮合。