CN203770030U - 一种风力发电机组及其使用的风向传感器和零位校正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种风力发电机组及其使用的风向传感器和零位校正装置，该零位校正装置，包括本体及安装在本体上的激光笔。该风向传感器底座上安装有上述零位校正装置，所述零位校正装置的激光笔轴线与风向传感器底座的零刻度线对准。该风力发电机组的机舱罩外安装有上述风向传感器。本实用新型提供的校正装置缩小了零位误差，提高了风向传感器零位的精确度，提高了风电场的经济效益。

Description

一种风力发电机组及其使用的风向传感器和零位校正装置

技术领域

本实用新型涉及测控技术与仪器领域，特别是涉及一种风力发电机组及其使用的风向传感器和零位校正装置。

背景技术

风电机组偏航对风不准对机组发电量会产生明显影响，直接影响了风电场的经济效益。引起机组对风不准的主要原因是由于位于机舱上测量采集风向的风向传感器采集到的零方向与机头的实际方向存在偏差。

参照图1所示，现有的风力发电机组的风向传感器主要由盖形螺母101、风向标部件102（包括头部、水平杆和尾翼）、转轴103、信号输出插座以及内装风向码信号发生器的底座104组成，并通过底座固定安装在机舱罩壳顶部的气象架上，底座上设置有零刻度线。当风向标部件102与零刻度所指方向一致时，风向码信号发生器输出零度信号，因此风向码信号发生器输出的角度代表了风向与机组机头方向的夹角，风电机组通过偏航使夹角尽量保持在零度，实现机组的追风动作。在实际风电场运行中由于机组晃动等原因会导致风向传感器出现松动产生误差，导致风向传感器的零刻度线发生偏离，从而导致机组捕获的风能下降。

机舱罩壳顶部的气象架形式分两种：横杆式和竖管式。横杆式气象架通过螺母与风速计、风向传感器加紧固定，竖管式气象架主要依靠风向标套管外侧的拧紧螺钉与风向传感器固定。

由于风向传感器需要将底座上的零刻度线与机头方向对齐，在安装和维护过程中，对零操作一般是由维护人员目测风向标零刻度线与气象架的位置来完成，由于每个人感观差异即会导致校正的误差。从视觉效果上来看，横杆式支架的风向标由于具有方形特征，在对零误差尚可控制在5-10°左右，而竖杆式固定的风向标由于参考点在圆柱形竖杆上，确认难度大，单从肉眼找误差比较困难，因而会造成更大的对零误差。

当发生对风不准，即来风v₀与机头方向成一定夹角α_w时，参照图2、图3所示，从来流风功率与能量利用系数两方面来评价机组的出力损失。通过矢量分解将绝对来风分解，机头正方向来流速度v_w=v₀cos(α_w)，机组机头方向风轮横截面内流过的风的功率P_w=ρv₀ ³cos³(α_w)A/2，由此可见，对风不准会直接导致机组发电量受损，使风电场的经济效益受到巨大影响。

如何能创设一种可以定量的检查风向传感器的零位误差，使其校正准确的新的风力发电机组及其使用的风向传感器和零位校正装置,实属当前重要研发课题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力发电机组及其使用的风向传感器和零位校正装置，使其可降低风向传感器的零位误差、提高风电场的经济效益，从而克服现有的风向传感器零位校正误差大、影响风电场发电效率的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种风力发电机组风向传感器的零位校正装置，包括本体及安装在本体上的激光笔。

作为一种改进，所述的激光笔通过固定座可拆卸地安装在本体上。

所述的本体一端设有安装槽，所述的固定座一端插入本体的安装槽中，并通过位于两侧的螺钉和O型圈与安装槽可拆卸连接。

所述的固定座安装激光笔处为环状结构，所述的激光笔通过止付螺丝固定在固定座的环状结构内。

所述的本体上标有与激光笔轴线对应的零刻度线。

此外，本实用新型还提供一种风力发电机组的风向传感器，其底座上安装有上述零位校正装置，所述零位校正装置的激光笔轴线与风向传感器底座的零刻度线对准。

最后，本实用新型还提供一种风力发电机组，其机舱罩外安装有上述风向传感器。

作为进一步改进，所述的风向传感器安装在机舱罩的尾部，所述零位校正装置的激光笔的安装方向与机舱罩的轴线平行，投射点位于机舱罩上靠近机组风轮处的位置。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

1、替代了单纯依靠维护人员的直观感受来校正风向标零位的技术，通过远端测量和采集，放大误差，使得风向传感器零位的误差检测得以量化，从而有助于缩小零位误差，提高风向传感器零位的精确度。

2、降低了风电机组偏航对风不准的程度，有利于提升机组发电量和风电场的经济效益。

3、本申请可以用于横杆式和竖管式两种形式的气象架。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是现有风向传感器的结构示意图。

图2是机组与来流成一定夹角的示意图。

图3是机舱方向与风向存在夹角时对应的风能利用率。

图4是本实用新型风向传感器及其零位校正装置的结构示意图。

图5是本实用新型零位校正装置的校正原理图。

图6是本实用新型零位校正装置的使用方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图4所示，本实用新型提供一种风力发电机组风向传感器的零位校正装置，主要包括本体1及安装在本体上的激光笔2。

具体来说，激光笔2可通过固定座3可拆卸地安装在本体1上。例如，可如图所示在本体1一端设置安装槽，固定座3可设计为一端为环状结构，一端插入本体1的安装槽中，并通过位于两侧的螺钉和O型圈可拆卸的固定在安装槽中，此时，激光笔通过止付螺丝套装固定在固定座的环状结构内即可。上述各种可拆卸结构措施，可便于对现有风向传感器的改造、加装零位校正装置，还便于根据需要随时安装、拆卸、替换激光笔。

此外，还可在本体1上标注与激光笔2的轴线对应的零刻度线，以便于零位校正装置与风向传感器的安装和对准。

对应的，本实用新型风向传感器即是在现有的风向传感器底座104上安装上述零位校正装置，安装过程应保证零位校正装置的激光笔轴线与风向传感器底座的零刻度线对准。如已在零位校正装置的本体上1标注零刻度线，将该零刻度线与风向传感器底座104上的零刻度线对齐即可。

将上述带有零位校正装置的风向传感器应用于风力发电机组上时，可将该风向传感器安装在机组机舱罩10的外侧尾部，零位校正装置的激光笔2的轴线在机舱罩上的投影应与机舱罩10的轴线平行，且激光笔2的投射光线逐渐靠近机舱罩表面以使投射在机舱罩上靠近机组风轮的位置处。

使用时，参照图5、图6所示，首先，将零位校正装置的本体1固定在风向传感器的底座104上，使本体1的零刻度线与风向传感器底座上的零刻度线对齐；之后，将激光笔2安装到本体1上；最后，打开激光笔2，光线投射在较远距离处的机舱罩上。

在机舱罩外侧选取一条与机舱罩轴线平行的直线：若风向传感器不存在零位偏差，则风向传感器转轴的轴心在机舱罩上的投影与激光笔投射点到该直线的距离相等，即D=F1；若风向传感器存在零位偏差，则D≠F2。由于投射距离较远，风向传感器处的零位误差在投射点处被放大，因而较易被观测到，同时还可以F=D作为风向传感器的零位校准标准，更加精确。

本实用新型从远端进行测量风向传感器的零刻度线位置并指导校正，使得风向传感器的零位误差得以量化，从而利于缩小零位误差，并提高风向传感器零位的精确度。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机组风向传感器的零位校正装置，其特征在于：包括本体及安装在本体上的激光笔，所述的激光笔通过固定座可拆卸地安装在本体上，所述的本体一端设有安装槽，所述的固定座一端插入本体的安装槽中，并通过位于两侧的螺钉和O型圈与安装槽可拆卸连接。 

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组风向传感器的零位校正装置，其特征在于所述的固定座安装激光笔处为环状结构，所述的激光笔通过止付螺丝固定在固定座的环状结构内。 

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组风向传感器的零位校正装置，其特征在于所述的本体上标有与激光笔轴线对应的零刻度线。 

4.一种风力发电机组的风向传感器，其特征在于所述的风向传感器的底座上安装有零位校正装置，所述零位校正装置包括本体及安装在本体上的激光笔，所述的激光笔的轴线与风向传感器底座的零刻度线对准。 

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组的风向传感器，其特征在于所述的激光笔通过固定座可拆卸地安装在本体上。 

6.根据权利要求4所述的一种风力发电机组的风向传感器，其特征在于所述的本体一端设有安装槽，所述的固定座一端插入本体的安装槽中，并通过位于两侧的螺钉和O型圈与安装槽可拆卸连接。 

7.根据权利要求4所述的一种风力发电机组的风向传感器，其特征在于所述的固定座安装激光笔处为环状结构，所述的激光笔通过止付螺丝固定在固定座的环状结构内。 

8.根据权利要求4所述的一种风力发电机组的风向传感器，其特征在于所 述的本体上标有与激光笔轴线对应的零刻度线。 

9.一种风力发电机组，其特征在于其机舱罩外安装有权利要求4-8任一项所述的风向传感器。 

10.根据权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于所述的风向传感器安装在机舱罩的尾部，所述零位校正装置的激光笔的轴线在机舱罩上的投影与机舱罩的轴线平行，且激光笔的投射光线逐渐靠近机舱罩表面以投射在机舱罩上靠近机组风轮的位置处。