CN213813665U - 风向标调零装置及具有其的风向标系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风向标调零装置及具有其的风向标系统。风向标调零装置包括固定架和光束发生器，固定架上设置有第一U型槽和第二U型槽，第一U型槽用于安装光束发生器，第二U型槽用于将固定架卡装在风向标的指向杆上；光束发生器发出的光束与第一U型的延伸方向以及第二U型槽的延伸方向均相同。与现有技术相比，本实用新型提供的风向标调零装置结构简单，调零精度高，误差小，能够保证风向误差在风机设定范围内，有效降低因偏离主风向而造成的风轮吸收风能的减少，有利于提高风轮风能的吸收；并且减小了由风机侧风运行产生的振动，降低了风机损坏的风险；装配有该调零装置的风向标系统操作简单，仅单人即可完成调零，节省了人力成本。

Description

风向标调零装置及具有其的风向标系统

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电设备技术领域，尤其涉及一种风向标调零装置及具有其的风向标系统。

背景技术

风力发电机组是依靠风能推动风轮旋转，将风能转换成机械电能，再转换成电能。风电机组所采集的风速及风向就至关重要，而风向采集主要取决于风向标系统。

风向标主要测量风向与风机机舱轴心线的偏差角，控制器根据风向偏差信号，起动偏航系统，风机偏航到对风位置，以便更好地捕捉风能，达到更好的功率输出，提高机组的发电量。而风向标安装时的初始找零对于机组运行中偏航后是否正对风向至关重要，如果偏离主风向，其风轮吸收的风能就会相应的减少并伴随着风机侧风运行产生的振动。

风向标通常由尾翼、平衡锤、指向杆、转动轴这四部分组成，风向标可转动地安装在风向标底座上，风向标和风向标底座上分别设置有零位标记(可为点状或者直线状)，当两个零位标记对齐，此时风向标的角度即为零度位置。现有的风向跟踪系统采用机械式风向标，当风向标损坏更换新的风向标时，工作人员依靠肉眼观察粗略调整，使零刻线与机舱的轴心线平行即可，而目测使用风向标上仅有几毫米长的零刻线与整个几米长的机舱中心线平行来确定实际零位，很难实现，目测时偏离一点可能就是偏差十几度，调零精度低，根本无法满足机组风向标找零校准偏差的要求。

实用新型内容

针对上述现有技术中风向标调零装置调零精度低的不足，本实用新型的目的在于提供一种风向标调零装置，其可有效地减小风向标的调零误差。

本实用新型提供的一种风向标调零装置，利用两点确定一条直线的原理，在风向标中心同一竖直面上设置光束发生器，并在风机前部设置定位靶心，该靶心到风机机舱轴心线的距离与风向标的中心点到风机机舱轴心线的距离相等，当光束发生器发出的光照射到靶点时，风向标的中心与靶点的连线与风机机舱轴心线相平行，说明风向标的调零正确。

本实用新型提供的一种风向标调零装置包括固定架和光束发生器，所述固定架上设置有第一U型槽和第二U型槽，所述第一U型槽用于安装所述光束发生器，所述第二U型槽用于将固定架卡装在风向标的指向杆上；所述光束发生器发出的光束与所述第一U型槽的延伸方向以及所述第二U型槽的延伸方向均相同。

优选地，所述光束发生器为可见光束激光器。

优选地，所述第二U型槽的侧壁上开设有螺孔，通过装置在所述螺孔内螺钉将所述固定架与风向标底座固定连接。

优选地，还包括延长杆，所述延长杆卡装在所述第一U型槽内，所述光束发生器安装在所述延长杆上。

优选地，所述延长杆与所述第一U型槽过盈配合。

优选地，还包括固定夹，所述光束发生器通过固定夹可拆卸地安装在所述延长杆上。

优选地，所述第一U型槽的开口朝向第一方向，所述第二U型槽的开口朝向与所述第一方向相反的第二方向。

优选地，所述第一U型槽沿其延伸方向具有第一对称面，所述第二U型槽沿其延伸方向具有第二对称面，所述第一对称面与所述第二对称面重合。

优选地，所述固定架为铝合金方管，所述延长杆为铝合金无缝管。

本实用新型还提供了一种风向标系统，包括风向标、风向标底座以及如上所述的风向标调零装置，所述固定架通过所述第二U型槽卡装在所述风向标的指向杆上，所述光束发生器发出的光束与所述指向杆的延伸方向相同。

本实用新型提供的风向标调零装置主要应用于风力发电机组机械式风向标对风系统，与现有技术相比，本实用新型提供的风向标调零装置结构简单，调零精度高，误差小，能够保证风向误差在风机设定范围内，有效降低因偏离主风向而造成的风轮吸收风能的减少，有利于提高风轮风能的吸收；并且减小了由风机侧风运行产生的振动，降低了风机损坏的风险；装配有该调零装置的风向标系统操作简单，仅单人即可完成调零，节省了人力成本。

现有的风向标调零都是靠目测调整，误差较大，且调整完毕后风机总会报出风向标角度偏差故障，同时，也增加了风机反复维修的工作。每次增加一次风机维修，其人工加车辆使用费用近600元，电量损失根据风况而定。按照年平均风速5.5m/s计算，2MW风机损失的电量按照4小时工时算，工损失1600度电能，约合人民币1050元(单价：每度电0.66元)，合计1650元。

在日常风机运行状态下，风机风向标角度偏差小于风机报警值，风机不会有任何报警信息，风机损失电量按照单台每日计算大约为1200度电能，约合人民币792元，单台年累计损失289080元。风机常年在这种工况运行，风机电量会有一定损失，其次叶片吸收风能不均衡而产生振动，加速传动链轴承磨损，导致大部件损坏。风机大部件更换每次的费用大约在80万。与现有调零装置相比，使用本实用新型提供的风向标调零装置可大大减小误差，有效避免误报，减小风机维修风险，有效避免上述经济损失，从而创造较大的经济价值。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1为本实用新型一实施例提供的风向标调零装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的风向标系统的结构示意图；

图3为本实用新型提供的风向标系统的安装在风机机舱上的结构示意图；

图4是使用本实用新型进行风向标调零的原理图。

附图标记说明：

1、风向标；2、风向标底座；3、固定架；4、光束发生器；5、延长杆；6、固定夹；7、定位靶心；8、风机机舱；9、螺栓；11、指向杆；12、旋转轴；31、第一U型槽；32、第二U型槽；33、螺钉；34、螺孔；L1、定位靶心到风机机舱轴心线的距离；L2、风向标的中心点到风机机舱轴心线的距离。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本实用新型中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，本实用新型中提供的风向标调零装置包括固定架3和光束发生器4。固定架3的上下两端分别开设第一U型槽31和第二U型槽32，第一U型槽31和第二U型槽32均朝向同一方向延伸。第一U型槽31用于安装光束发生器4，第二U型槽32用于将固定架3卡装在风向标1的指向杆11上。光束发生器4发出的光束、第一U型的延伸方向、第二U型槽32的延伸方向以及指向杆 11的延伸方向均相同。

第一U型槽31的开口朝向第一方向，第二U型槽32的开口朝向与第一方向相反的第二方向，第一U型槽31和第二U型槽32均为对称结构，第一U型槽 31沿其延伸方向具有第一对称面，第二U型槽32沿其延伸方向具有第二对称面，第一对称面与第二对称面重合。这样设置可以使光束发生器4和指向杆11处于同一竖直面上，便于调零操作。

光束发生器4可以直接安装在第一U型槽31内；或者借助延长杆5间接安装在固定架3上在第一U型槽31内卡装一延长杆5，使延长杆5的延伸方向与第一U型槽31的延伸方向一致，再将光束发生器4通过固定夹6可拆卸地安装在延长杆5上，其中，优选延长杆5与第一U型槽31过盈配合，从而使延长杆 5与固定架3的连接更加稳固。安装光束发生器4时，需要确保光束发生器4发出的光束与第一U型的延伸方向以及第二U型槽32的延伸方向均相同。

第二U型槽32供风向标1的指向杆11穿设在其中，指向杆11的延伸方向与第二U型槽32的延伸方向一致，并将固定架3安装在风向标底座2上。具体的，第二U型槽32的两个侧壁相对开设有一对贯穿侧壁的螺孔34，通过拧紧装置在螺孔34内螺钉33可以将固定架3固定在风向标底座2上。螺孔34开孔时需要精确加工，以保证两个对称面加工都要一致。

在本实用新型中：

光束发生器4可以是激光发生器，优选可见光束激光器，具体可为可见光束激光笔，白天使用光束清晰可见，精确度高；

固定架3优选采用铝合金方管，其上开设U形槽；

延长杆5优选铝合金无缝管。

本实用新型提供的风向标调零装置可应用于风向标调零系统，如图2、图3 所示，该风向标调零系统包括风向标1、风向标底座2以及风向标调零装置。其中，风向标底座2通过螺栓9固定安装在风机机舱8上，风向标1通过旋转轴12 与风向标底座2转动连接，风向标调零装置则安装在风向标1的指示杆上，具体地，风向标调零装置的固定架3通过第二U型槽32卡装在风向标1的指向杆11 上，光束发生器4发出的光束与指向杆11的延伸方向相同，当通过调节使风向标1的角度为零度位置时，拧紧螺钉33使固定架3与风向标底座2固定。

风向标1调零开始之前，需要预先在风机机舱8前部的天窗附近设置定位靶心7，并使定位靶心到风机机舱轴心线的距离L1等于风向标的中心点到风机机舱轴心线的距离L2。风向标调零装置依据两点确定一条直线，以确定风向标1的零度指向位置。图4是使用本实用新型提供的风向标调零装置进行风向标1调零的原理图。

下面结合图2至图4说明使用风向标调零装置进行风向标1调零的流程：

(1)用固定夹6将光束发生器4安装到延长杆5的一端上，确保光束发生器4发出的光束与延长杆5平行；将延长杆5的另一端卡装在固定架3上部的第一U形槽内；

(2)将固定架3安装到风向标1的指向杆11上，使风向标1的指向杆11 穿设在的安装架下部的第二U型槽32内；

(3)旋转固定架3带动风向标1转动，使风向标1上的零位标记(如A标记点)与风向标底座2上的零位标记(如B标记点)对齐，此时风向标1的角度即为零度位置。拧紧第二U型槽32两侧的螺钉33，将固定架3固定安装在风向标1上，确保风向标1零度位置不会改变；

(4)打开管束发生器，旋转风向标底座2，使束发生器产生的光束的光点与风机前部定位靶心7重合；发生器产生的光束与风机机舱8轴心线相平行，风向标1的中心与定位靶点的连线与风机机舱8轴心线相平行束，说明风向标1的调零正确。

最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风向标调零装置，其特征在于，包括固定架和光束发生器，所述固定架上设置有第一U型槽和第二U型槽，所述第一U型槽用于安装所述光束发生器，所述第二U型槽用于将固定架卡装在风向标的指向杆上；所述光束发生器发出的光束与所述第一U型槽的延伸方向以及所述第二U型槽的延伸方向均相同。

2.根据权利要求1所述的风向标调零装置，其特征在于，所述光束发生器为可见光束激光器。

3.根据权利要求1所述的风向标调零装置，其特征在于，所述第二U型槽的侧壁上开设有螺孔，通过装置在所述螺孔内的螺钉将所述固定架与风向标底座固定连接。

4.根据权利要求1所述的风向标调零装置，其特征在于，还包括延长杆，所述延长杆卡装在所述第一U型槽内，所述光束发生器安装在所述延长杆上。

5.根据权利要求4所述的风向标调零装置，其特征在于，所述延长杆与所述第一U型槽过盈配合。

6.根据权利要求4所述的风向标调零装置，其特征在于，还包括固定夹，所述光束发生器通过固定夹可拆卸地安装在所述延长杆上。

7.根据权利要求1所述的风向标调零装置，其特征在于，所述第一U型槽的开口朝向第一方向，所述第二U型槽的开口朝向与所述第一方向相反的第二方向。

8.根据权利要求7所述的风向标调零装置，其特征在于，所述第一U型槽沿其延伸方向具有第一对称面，所述第二U型槽沿其延伸方向具有第二对称面，所述第一对称面与所述第二对称面重合。

9.根据权利要求4-6中任一项所述的风向标调零装置，其特征在于，所述固定架为铝合金方管，所述延长杆为铝合金无缝管。

10.一种风向标系统，包括风向标和风向标底座，其特征在于，还包括权利要求1-9中任一项所述的风向标调零装置，所述固定架通过所述第二U型槽卡装在所述风向标的指向杆上，所述光束发生器发出的光束与所述指向杆的延伸方向相同。

Images