CN215333253U - 一种风机叶片净空监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风机叶片净空监测装置，包括多个净空单元，沿圆周均匀设置在风机塔筒的外周面上；每个净空单元包括固定机座、顶部滑轮组件、底部滑轮组件、连杆组件、弹簧组件、升降绳索、测距仪总成和限位装置，所述固定机座固定于塔筒上，其左右两侧对称加工有多个定位孔，所述顶部滑轮组件装于固定机座内的顶部，所述底部滑轮组件的两端通过连杆组件铰接于塔筒的底部，并与顶部滑轮组件通过升降绳索连接，且该底部滑轮组件与塔筒之间铰接有弹簧组件，所述测距仪总成固定于升降绳索上，通过供电通讯线与风机主控连接。本实用新型具有结构简单、安装方便、便于维护、维护成本低、监测范围大、测量精度高等优点。

Description

一种风机叶片净空监测装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电机的技术领域，尤其是指一种风机叶片净空监测装置。

背景技术

叶片净空距离是指叶片叶尖距离塔筒的距离。随着风机容量的增大，叶片的加长，新型叶片材料的应用，叶片净空显得越来越重要。若风机叶片净空不足，则可能存在叶片与塔筒发生碰撞的风险，为了保证机组的安全运行，需要实时监控叶片净空。通过实时测量叶片扫过塔筒时叶尖距离塔筒的距离，再通过变桨等手段控制叶片的变桨角度以及风轮转速，减少叶片所受的风载荷，使叶片净空距离增加以满足安全距离要求。

目前净空监测方案较少，总的来说可以分为以下几种：

方案一、在机舱安装激光测距仪：通过在机舱顶部安装激光测距仪测量机舱某点到叶片的距离，再通过几何关系，采用数学方法推算出叶片距离塔筒的距离。该方案缺点在于，净空值采用几何数学方法推算，并未测量出真正净空值，若存在安装偏差或测距仪后期发生移动，则推算出的净空值结果可能不准，存在风险性。并且由于测距仪在机舱，距离叶尖较远，距离越远越容易受到干扰。同时由于只有叶片经过测距仪测量范围时才有测距数据，未必能测量每次叶片经过塔筒时的净空距离。

方案二、在机舱安装摄像头：通过在机舱顶部安装摄像头，拍摄叶片到塔筒的视频，利用机器学习等方法推算出叶片距离塔筒的净空距离。此方法容易受到雨雾雪天气对可见度影响的干扰，且机器学习等方式存在一定误报性和技术不成熟性，同时视觉识别需要耗费大量计算资源，成本较高。

方案三、在塔筒圆周方向安装多个测距雷达：为了在风机各偏航角度下均实现净空监测，在塔筒周围安装多个测距雷达，实现对塔筒360°范围覆盖监测，并通过计算各雷达的反射信号，获得叶片净空距离。测距雷达位于叶尖高度，因此每次叶片扫过塔筒时，均能获得净空距离，同时测距仪距离叶片更近，大幅降低了恶劣天气对测距仪的干扰。但该方法存在维护困难这一特点。一般叶片距离塔筒底部垂直高度超过20米，若需要对测距雷达进行维护，则需要使用升降车。而风力发电机一般位于偏移地区，使用升降车进行维护成本高昂。此外，毫米波雷达约偏离中心轴的两侧，其测量精度越低，在某些角度下存在测量偏差过大等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风机叶片净空监测装置，具有结构简单、安装方便、便于维护、维护成本低、监测范围大、测量精度高等优点。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风机叶片净空监测装置，包括多个净空单元，沿圆周均匀设置在风机塔筒的外周面上；每个净空单元包括固定机座、顶部滑轮组件、底部滑轮组件、连杆组件、弹簧组件、升降绳索、测距仪总成和限位装置，所述固定机座固定于塔筒上，其安装高度与叶片叶尖扫过塔筒时的高度相一致，其左右两侧对称加工有多个定位孔，所述顶部滑轮组件装于固定机座内的顶部，所述底部滑轮组件的两端通过连杆组件铰接于塔筒的底部，并与顶部滑轮组件通过升降绳索连接，且该底部滑轮组件与塔筒之间铰接有弹簧组件，所述弹簧组件位于连杆组件的下方，通过弹簧组件拉紧底部滑轮组件进而对升降绳索产生预张力，以减少升降绳索晃动，所述测距仪总成固定于升降绳索上，能够随升降绳索上下移动，并通过设于固定机座内的限位装置限制其上升高度，所述测距仪总成通过供电通讯线与风机主控连接，其左右两侧的定位销与固定机座两侧的定位孔一一对应，通过测距仪总成内的电磁铁通电或失电进而使定位销向内收缩退出定位孔或向外推出插入定位孔内，实现测距仪总成与固定机座的连接与分离。

进一步，所述测距仪总成包括箱体、夹具、定位销、弹簧、电磁铁、雷达和数据处理单元，所述箱体为防尘、防水、防结冰箱体，其顶部和底部分别通过夹具与升降绳索固定连接，其左右两侧对称设置有多个通孔，与固定机座左右两侧的定位孔一一对应，每个通孔内穿设有一个定位销，所述定位销的中部加工有限位轴肩，所述限位轴肩位于箱体内，用于避免定位销穿出箱体外，每个定位销内套装有一个弹簧，该弹簧的一端与箱体中部的弹簧固定板连接，其另一端与定位销连接，所述电磁铁设于箱体内，并环绕于定位销的四周，该电磁铁通电时吸引定位销及限位轴肩，使定位销向内收缩退出定位孔并压缩定位销内的弹簧，其失电时通过弹簧将定位销向外推出并插入定位孔内，所述雷达具有120度测距角度，其数量有三个，装于箱体的前侧面并分别具有不同的安装角度，两个相邻的雷达之间的夹角为60度，所述数据处理单元与雷达连接。

进一步，所述定位销靠近定位孔的一端加工成具有导向作用的圆锥状结构，所述定位孔靠近定位销的一侧加工成锥孔，其另一侧加工成圆孔，通过锥孔引导定位销插入到圆孔内。

进一步，所述雷达为毫米波雷达。

进一步，所述限位装置为两个限位板，对称装于固定机座内的后侧面上。

进一步，所述供电通讯线通过卡扣可拆卸式连接在升降绳索上。

进一步，所述连杆组件包括两个彼此对称的连杆，该两个连杆的一端分别与底部滑轮组件的滑轮轴的两端相铰接，另一端分别与塔筒相铰接。

进一步，所述弹簧组件包括两个彼此对称的弹簧，该两个弹簧的一端分别与底部滑轮组件的滑轮轴的两端相铰接，另一端分别铰接至塔筒上，并位于连杆组件与塔筒相铰接的一端的下方。

进一步，所述净空单元有四个。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型的净空监测装置具有结构简单、安装方便等优点，由于整个装置安装在塔筒上，测距仪总成与叶尖距离更近，提高测量准确度，并提高了对雨雪等天气的抗干扰能力。

2、本实用新型的净空监测装置通过升降结构的设计解决了维护困难等问题，有效降低维护成本。同时由于采用多个雷达交叠测距范围，并选择处理每个雷达测距范围内处于中间60度的测距结果，进一步提高了测距和方位精度。

附图说明

图1为净空监测装置在塔筒上的示意图。

图2为图1中的A局部放大图。

图3为图1中的B局部放大图。

图4为测距仪总成通过限位装置限位的示意图。

图5为测距仪总成的立体结构示意图。

图6为电磁铁通电定位销向内收缩的结构示意图。

图7为电磁铁失电定位销向外推出的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，本实施例所述的风机叶片净空监测装置，包括四个净空单元，沿圆周均匀设置在风机塔筒1的外周面上，构成360度测距范围；每个净空单元包括固定机座2、限位装置、顶部滑轮组件4、底部滑轮组件5、连杆组件、弹簧组件、升降绳索8和测距仪总成9，所述固定机座2固定于塔筒1上，其安装高度与叶片叶尖扫过塔筒1时的高度相一致，其左右两侧对称加工有多个定位孔201，其内设有限位装置，本实施例为两个限位板3，并对称装于固定机座2内的后侧面上；所述顶部滑轮组件4装于固定机座2内的顶部，所述底部滑轮组件5的两端通过连杆组件铰接于塔筒1的底部，所述连杆组件包括两个彼此对称的连杆6，该两个连杆6的一端分别与底部滑轮组件5的滑轮轴的两端相铰接，另一端分别与塔筒1相铰接，所述底部滑轮组件5与顶部滑轮组件4通过采用高分子材料制成的升降绳索8连接，且该底部滑轮组件5与塔筒1之间铰接有弹簧组件，所述弹簧组件包括两个彼此对称的弹簧7，该两个弹簧7的一端分别与底部滑轮组件5的滑轮轴的两端相铰接，另一端分别铰接至塔筒1上，并位于连杆组件与塔筒1相铰接的一端的下方，通过弹簧组件拉紧底部滑轮组件5进而对升降绳索8产生预张力，以减少升降绳索8晃动；所述测距仪总成9固定于升降绳索8上，并能够随升降绳索8上下移动，通过两个限位板3限制测距仪总成9的上升高度，该测距仪总成9通过供电通讯线10与风机主控连接，所述供电通讯线10通过卡扣11可拆卸式连接在升降绳索8上。

如图5所示，所述测距仪总成9包括箱体901、夹具902、定位销903、弹簧904、电磁铁905、雷达906和数据处理单元(图中未示出)，所述箱体901为防尘、防水、防结冰箱体，其顶部和底部分别通过夹具902与升降绳索8固定连接，其左右两侧对称设置有多个通孔，与固定机座2左右两侧的定位孔201一一对应，每个通孔内穿设有一个定位销903；所述定位销903靠近定位孔201的一端加工成具有导向作用的圆锥状结构，定位孔201靠近定位销903的一侧加工成锥孔，其另一侧加工成圆孔，所述定位销903中部加工有限位轴肩907，所述限位轴肩907位于箱体901内，用于避免定位销903穿出箱体901外，每个定位销903内套装有一个弹簧904；该弹簧904的一端与箱体901中部的弹簧固定板908连接，其另一端与定位销903连接；所述电磁铁905设于箱体901内，并环绕于定位销903的四周；如图6所示，电磁铁905通电时吸引定位销903及限位轴肩907，使定位销903向内收缩退出定位孔201并压缩定位销903内的弹簧904；如图7所示，其失电时通过弹簧904将定位销903向外推出并插入定位孔201内，由于定位孔201一侧为锥孔设计，能够更好的引导圆锥状结构的定位销903插入到圆孔内，实现测距仪总成9与固定机座2的连接；所述雷达906为毫米波雷达，并具有120度测距角度，其数量有三个，装于箱体901的前侧面并分别具有不同的安装角度，两个相邻的雷达906之间的夹角为60度，由于测距雷达的特性，距离雷达中心轴越远，其测距精度越低，因此为了提高精度，选择处理每个雷达测距范围内处于中间60度的测距结果，从而由三个毫米雷达组成180度的高精度测距范围，所有雷达9通过不同开启时间、不同频率、不同调频斜率等方式防止互相干扰；所述数据处理单元与雷达906连接，通过雷达906测量叶尖距离和方位，进而将数据传递给数据处理单元，通过数据处理单元计算出叶尖净空距离，保证机组安全运行。

本实施例的净空监测装置具体安装维护过程为：

首先在塔筒1上的预设位置安装固定机座2，安装方法包括但不限于焊接、紧固件连接等。顶部滑轮组件4安装在固定机座2内，将底部滑轮组件5通过连杆组件和弹簧组件安装在塔筒1底部。将绳索绕着顶部滑轮组件4的滑轮沟槽连接到底部滑轮组件5的滑轮沟槽上，进而将绳索的两端分别与测距仪总成9两端的夹具902连接，从而形成一圈环绕顶部滑轮组件和底部滑轮组件的升降绳索8，其中在底部滑轮组件5穿绕绳索之前使其向上拉伸弹簧组件并固定位置，待测距仪总成9的两端夹持住升降绳索8后，再缓慢释放弹簧组件，使得弹簧组件恢复变形产生拉力将升降绳索8绷紧，减少绳索和测距仪总成9的晃动，此时通过拉动升降绳索8即可实现测距仪总成9的上升或下降。在上升时，每升高一定距离，使用卡扣11将供电通讯线10固定在升降绳索8上，防止供电通讯线10晃动，同时在当测距仪总成9上升过程中，通过供电通讯线10使电磁铁905通电并吸引定位销903及限位轴肩907，进而使定位销903向内收缩并压缩定位销903内的弹簧904。当测距仪总成9上升至限位装置下方被限位装置挡住，防止其进一步上升并保持在指定高度，此时通过供电通讯线10使电磁铁905失电，定位销903失去电磁铁905的吸力，在弹簧904的作用下向外推出并插入对应的定位孔201内，从而使测距仪总成9与固定机座2装配在一起。

当需要维护时，通过供电通讯线10使电磁铁905通电，定位销903退出定位孔201向内收缩并压缩弹簧904，使测距仪总成9和固定机座2脱开。其后通过升降绳索8将测距仪总成9缓慢降下，在下降过程将供电通讯线10与升降绳索8连接的卡扣11逐个解开，降至塔筒1底部时即可进行维护作业。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：包括多个净空单元，沿圆周均匀设置在风机塔筒的外周面上；每个净空单元包括固定机座、顶部滑轮组件、底部滑轮组件、连杆组件、弹簧组件、升降绳索、测距仪总成和限位装置，所述固定机座固定于塔筒上，其安装高度与叶片叶尖扫过塔筒时的高度相一致，其左右两侧对称加工有多个定位孔，所述顶部滑轮组件装于固定机座内的顶部，所述底部滑轮组件的两端通过连杆组件铰接于塔筒的底部，并与顶部滑轮组件通过升降绳索连接，且该底部滑轮组件与塔筒之间铰接有弹簧组件，所述弹簧组件位于连杆组件的下方，通过弹簧组件拉紧底部滑轮组件进而对升降绳索产生预张力，以减少升降绳索晃动，所述测距仪总成固定于升降绳索上，能够随升降绳索上下移动，并通过设于固定机座内的限位装置限制其上升高度，所述测距仪总成通过供电通讯线与风机主控连接，其左右两侧的定位销与固定机座两侧的定位孔一一对应，通过测距仪总成内的电磁铁通电或失电进而使定位销向内收缩退出定位孔或向外推出插入定位孔内，实现测距仪总成与固定机座的连接与分离。

2.根据权利要求1所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述测距仪总成包括箱体、夹具、定位销、弹簧、电磁铁、雷达和数据处理单元，所述箱体为防尘、防水、防结冰箱体，其顶部和底部分别通过夹具与升降绳索固定连接，其左右两侧对称设置有多个通孔，与固定机座左右两侧的定位孔一一对应，每个通孔内穿设有一个定位销，所述定位销的中部加工有限位轴肩，所述限位轴肩位于箱体内，用于避免定位销穿出箱体外，每个定位销内套装有一个弹簧，该弹簧的一端与箱体中部的弹簧固定板连接，其另一端与定位销连接，所述电磁铁设于箱体内，并环绕于定位销的四周，该电磁铁通电时吸引定位销及限位轴肩，使定位销向内收缩退出定位孔并压缩定位销内的弹簧，其失电时通过弹簧将定位销向外推出并插入定位孔内，所述雷达具有120度测距角度，其数量有三个，装于箱体的前侧面并分别具有不同的安装角度，两个相邻的雷达之间的夹角为60度，所述数据处理单元与雷达连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述定位销靠近定位孔的一端加工成具有导向作用的圆锥状结构，所述定位孔靠近定位销的一侧加工成锥孔，其另一侧加工成圆孔，通过锥孔引导定位销插入到圆孔内。

4.根据权利要求2所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述雷达为毫米波雷达。

5.根据权利要求1所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述限位装置为两个限位板，对称装于固定机座内的后侧面上。

6.根据权利要求1所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述供电通讯线通过卡扣可拆卸式连接在升降绳索上。

7.根据权利要求1所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述连杆组件包括两个彼此对称的连杆，该两个连杆的一端分别与底部滑轮组件的滑轮轴的两端相铰接，另一端分别与塔筒相铰接。

8.根据权利要求1所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述弹簧组件包括两个彼此对称的弹簧，该两个弹簧的一端分别与底部滑轮组件的滑轮轴的两端相铰接，另一端分别铰接至塔筒上，并位于连杆组件与塔筒相铰接的一端的下方。

9.根据权利要求1所述的一种风机叶片净空监测装置，其特征在于：所述净空单元有四个。

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