CN207215178U - 一种海上风电场风塔结构安全监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海上风电场风塔结构安全监测装置，包括远程测量系统，所述的远程测量系统包括：设置在风塔塔筒内部的测斜仪，设置在风塔塔筒内部的应变计，输入端均与所述测斜仪、应变计的输出端通过导线相连接的电压测量模块，输入端与所述电压测量模块的输出端通过导线连接的可编程控制器，输入端分别与所述的可编程控制器输出端通过导线相连接的Flash存储器、电源模块、转换器，输入端与电源模块相连接的电压检测器，输入端与所述转换器的输出端通过导线相连接的无线数据发射器。本实用新型解决了现有风电场风塔结构安全监测效率低、无法实现实时在线监测等难题，实现了风电场风塔结构安全的远程实时在线监测功能。

Description

一种海上风电场风塔结构安全监测装置

技术领域

本实用新型涉及风塔监测技术领域，特别涉及一种海上风电场风塔结构安全监测装置。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，已经被越来越多人所重视。海上风力资源丰富，风速大而且稳定，同容量装机，海上要比陆上风力发电量大50％以上；另外，海上发电不占用宝贵的陆地土地资源，所以不涉及土地征用等问题。我国海上可开发风能资源约7.5亿千瓦，是陆上风能资源的3倍，根据我国“十二五”可再生能源规划，2015年我国海上风电装机500万千瓦，规划到2020年海上风电装机3000万千瓦。这意味着我国在未来一段时间内将会大力发展海上风电事业。

由于海上风电场基础结构处于复杂的海洋环境中，不仅存在着高盐雾、高相对湿度等环境条件下的腐蚀问题，还会受到基础结构撞击的影响，如船舶靠泊、漂浮物的撞击等，以及各种海洋生物的影响。更重要的是，基础结构由于长期、反复受到海洋潮流、波浪的冲刷，会严重影响到基础及上部结构的安全。

为此，为保障海上风电系统的正常运行，避免安全事故发生，有必要对风塔结构倾斜、结构应力、塔筒结构及基础水下泥面冲刷情况进行实时监测并及时采取预防、补救措施。现在风电场风塔结构安全监测主要是采用人工巡视的方法，监测成本高，对于水下结构往往难以监测，监测效率低，且不能实现实时监测。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种海上风电场风塔结构安全监测装置，解决了现有风电场风塔结构安全监测效率低、无法实现实时在线监测等难题，实现了风电场风塔结构安全的远程实时在线监测功能，具有监测集成度高、效果好等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：一种海上风电场风塔结构安全监测装置，包括远程测量系统，所述的远程测量系统包括：设置在风塔塔筒内部的测斜仪，设置在风塔塔筒内部的应变计，输入端均与所述测斜仪、应变计的输出端通过导线相连接的电压测量模块，输入端与所述电压测量模块的输出端通过导线连接的可编程控制器，输入端分别与所述的可编程控制器输出端通过导线相连接的Flash存储器、电源模块、转换器，输入端与电源模块相连接的电压检测器，输入端与所述转换器的输出端通过导线相连接的无线数据发射器。测斜仪用于监测风塔塔基的不均匀沉降产生的倾斜变形，应变计用于监测塔筒钢体结构应力变化，电压测量模块实现对测斜仪、应变计输出电压的采集，可编程控制器用于控制电压测量模块、频率测量模块的工作，Flash存储器用于分别实现对电压、频率、温度量的采集存储，电源模块为整个远程测量系统供电，电压检测器用于监测电源模块的电压，转换器用于将电压、频率、温度量转换后通过无线数据发射器发射。

作为本设计的一种优选技术方案，所述应变计的量程为3000με，灵敏度为0.5με，温度范围：-40℃—80℃。

作为本设计的一种优选技术方案，还包括中心监控系统，所述的中心监控系统包括：与无线数据发射器通过无线信号相连接的无线数据接收机，与所述无线数据接收机的输出端相连接的计算机，与所述的计算机相连接的信息管理系统，所述的信息管理系统输出端连接有故障报警器，无线数据接收机接收到的数据传输到上位机计算机，并在信息管理系统中保存，故障报警器用于采集的原始数据超限后系统故障报警。

作为本设计的一种优选技术方案，所述的测量系统还包括设置在水下位于风塔塔筒周围的超声波测距仪，用于监测塔筒基础被海水冲涮情况，所述的超声波测距仪输出端与频率测量模块输入端通过导线连接，频率测量模块用于测量超声波测距仪输出的频率，所述频率测量模块输出端通过导线与可编程控制器输入端连接。

作为本设计的一种优选技术方案，所述的超声波测距仪主要由发射机、接收机、发射换能器、接受换能器、电源等部分组成，呈120°分布分别安装在水面下风塔支架的周围，其测量距离为1-30m，分辨率为5cm，输出为1-5V，超声波频率为40kHz。

作为本设计的一种优选技术方案，每一个中心监控系统可以对应多个远程测量系统。

工作时，远程测量系统中的测斜仪监测风塔塔基的不均匀沉降产生的倾斜变形，应变计监测塔筒钢体结构应力变化，超声波测距仪监测塔筒基础被海水冲涮情况，电压测量模块实现对测斜仪、应变计输出电压的采集，频率测量模块测量超声波测距仪输出的频率，可编程控制器控制电压测量模块、频率测量模块的工作，转换器对电压、频率、温度量进行转换后通过无线数据发射器发射，中心监控系统中的无线数据接收机接收到的数据传输到上位机计算机，并在信息管理系统中保存，如果采集的原始数据超限后故障报警器报警，多个远程测量系统将信息传输给一个中心监控系统。

本方案的有益效果主要体现在：相比现有技术，本实用新型可以解决现有风电场风塔结构安全监测效率低、无法实现实时在线监测等难题，实现了风电场风塔结构安全的远程实时在线监测功能，具有监测集成度高、效果好等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型装置的电路结构示意图。

具体实施例

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1所示，一种海上风电场风塔结构安全监测装置，包括远程测量系统，所述的远程测量系统包括：设置在风塔塔筒内部的测斜仪，设置在风塔塔筒内部的应变计，输入端均与所述测斜仪、应变计的输出端通过导线相连接的电压测量模块，输入端与所述电压测量模块的输出端通过导线连接的可编程控制器，输入端分别与所述的可编程控制器输出端通过导线相连接的Flash存储器、电源模块、转换器，输入端与电源模块相连接的电压检测器，输入端与所述转换器的输出端通过导线相连接的无线数据发射器。测斜仪用于监测风塔塔基的不均匀沉降产生的倾斜变形，应变计用于监测塔筒钢体结构应力变化，电压测量模块实现对测斜仪、应变计输出电压的采集，可编程控制器用于控制电压测量模块、频率测量模块的工作，Flash存储器用于分别实现对电压、频率、温度量的采集存储，电源模块为整个远程测量系统供电，电压检测器用于监测电源模块的电压，转换器用于将电压、频率、温度量转换后通过无线数据发射器发射。

作为本设计的一种优选技术方案，所述应变计的量程为3000με，灵敏度为0.5με，温度范围：-40℃—80℃。

作为本设计的一种优选技术方案，还包括中心监控系统，所述的中心监控系统包括：与无线数据发射器通过无线信号相连接的无线数据接收机，与所述无线数据接收机的输出端相连接的计算机，与所述的计算机相连接的信息管理系统，所述的信息管理系统输出端连接有故障报警器，无线数据接收机接收到的数据传输到上位机计算机，并在信息管理系统中保存，故障报警器用于采集的原始数据超限后系统故障报警。

作为本设计的一种优选技术方案，所述的测量系统还包括设置在水下位于风塔塔筒周围的超声波测距仪，用于监测塔筒基础被海水冲涮情况，所述的超声波测距仪输出端与频率测量模块输入端通过导线连接，频率测量模块用于测量超声波测距仪输出的频率，所述频率测量模块输出端通过导线与可编程控制器输入端连接。

作为本设计的一种优选技术方案，所述的超声波测距仪主要由发射机、接收机、发射换能器、接受换能器、电源等部分组成，呈120°分布分别安装在水面下风塔支架的周围，其测量距离为1-30m，分辨率为5cm，输出为1-5V，超声波频率为40kHz。

作为本设计的一种优选技术方案，每一个中心监控系统可以对应多个远程测量系统。

工作时，远程测量系统中的测斜仪监测风塔塔基的不均匀沉降产生的倾斜变形，应变计监测塔筒钢体结构应力变化，超声波测距仪监测塔筒基础被海水冲涮情况，电压测量模块实现对测斜仪、应变计输出电压的采集，频率测量模块测量超声波测距仪输出的频率，可编程控制器控制电压测量模块、频率测量模块的工作，转换器对电压、频率、温度量进行转换后通过无线数据发射器发射，中心监控系统中的无线数据接收机接收到的数据传输到上位机计算机，并在信息管理系统中保存，如果采集的原始数据超限后故障报警器报警，多个远程测量系统将信息传输给一个中心监控系统。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种海上风电场风塔结构安全监测装置，包括远程测量系统，其特征在于，所述的远程测量系统包括：设置在风塔塔筒内部的测斜仪，设置在风塔塔筒内部的应变计，输入端均与所述测斜仪、应变计的输出端通过导线相连接的电压测量模块，输入端与所述电压测量模块的输出端通过导线连接的可编程控制器，输入端分别与所述的可编程控制器输出端通过导线相连接的Flash存储器、电源模块、转换器，输入端与电源模块相连接的电压检测器，输入端与所述转换器的输出端通过导线相连接的无线数据发射器。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电场风塔结构安全监测装置，其特征在于：还包括中心监控系统，所述的中心监控系统包括：与无线数据发射器通过无线信号相连接的无线数据接收机，与所述无线数据接收机的输出端相连接的计算机，与所述的计算机相连接的信息管理系统，所述的信息管理系统输出端连接有故障报警器。

3.根据权利要求1所述的一种海上风电场风塔结构安全监测装置，其特征在于：所述的测量系统还包括设置在水下位于风塔塔筒周围的超声波测距仪，所述的超声波测距仪输出端与频率测量模块输入端通过导线连接，所述频率测量模块输出端通过导线与可编程控制器输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种海上风电场风塔结构安全监测装置，其特征在于：所述的超声波测距仪主要由发射机、接收机、发射换能器、接受换能器、电源等部分组成，呈120°分布分别安装在水面下风塔支架的周围。

5.根据权利要求2所述的一种海上风电场风塔结构安全监测装置，其特征在于：每一个中心监控系统可以对应多个远程测量系统。