CN215719255U - 一种风机叶片净空检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风机叶片净空检测装置。所述装置安装在风机的风机舱预设位置，所述装置包括L型支架(1)和净空检测箱体(2)；所述L型支架(1)的竖直段连接风机的风机舱(3)，水平段安装净空检测箱体(2)，所述净空检测箱体(2)内设置IMU传感器(6)、激光雷达(7)和工业相机(8)；其中，IMU传感器(6)采集风机叶片(4)的姿态数据，激光雷达(7)采集风机叶片(4)的点云数据，工业相机(8)采集风机叶片(4)的图像数据；所述姿态数据、点云数据和图像数据均输入上位机，当上位机检测到风机叶片(4)进入非安全净空区域，则停止风机工作。

Description

一种风机叶片净空检测装置

技术领域

本实用新型涉及风机安全监测领域，尤其涉及一种风机叶片净空检测装置。

背景技术

风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。主要用于发电，风力带动发电机电枢旋转时，由于发电机的磁极铁芯存在剩磁，所以电枢线圈便在磁场中切割磁力线，根据电磁感应原理，由磁感应产生电流并经炭刷输出电流。

叶尖塔筒净空是指风力发电机轮毂转动时叶片扫过塔筒，叶尖部位距离塔筒的最小几何距离。叶片迎风受力旋转所形成的旋转曲面形状往往会随风力载荷的变化而变化，为了避免叶片与塔筒间的运动干涉，在设计时需要通过仿真计算出各种工况下的叶尖塔筒净空距离，确保风机的运行安全。

当前市场上的产品主要是通过高速摄影和图像后处理分析来计算叶片塔筒净空，主要存在以下缺陷需要复杂的数据后处理分析，无法实时计算出净空测量值净空距离通过图像处理得到，测量不确定度受拍摄机位跟被测风机的相对角度影响很大风机运行过程中，需要根据不同的偏航位置不断的调整拍摄位置，难以保证数据一致性恶劣天气和夜间无法测量数据跟风机数据同步困难，叶尖塔筒净空测量无法实时地直接测量计算出各种风况下的叶尖塔筒净空，除了难以达到数据同步。还有在对复杂山地地形下的净空距离检测，传统方法很难达到预期效果，实施起来也相对复杂。

目前现有技术有一种基于多激光头的风机叶片净空自动监测方法，在地面距离风机的塔筒外壁安全净空值处定一个点，接着在风机的机舱上安装一个激光测距仪，该激光测距仪设计有多个激光头，一个激光头的光束打在叶片下叶尖触发安全净空的临界位置，其余激光头的光束打在叶片下叶尖附近区域，激光测距仪测得的距离是其与叶片下叶尖之间的距离，风机的控制系统监测到上述变化，会做出判断，报警停机，叶片停止旋转，以保证风机运行安全，需要在多个激光头的作用下，使得叶片进入非安全净空区域就能监测到下叶尖附近区域的多个点，该多个点形成一个面，即叶片扫过监测位置时能够监测到一个面，通过监测到的该个面能够避免由非叶片行为引起的净空误报。现有技术的缺点就是需要在地面上测量，并且需要多个激光头。每次测量一个风机，都需要通过计算确定净空检测的装置距离风机的方位，还会受到地表情况复杂的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种风机叶片净空检测装置。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种风机叶片净空检测装置，安装在风机的风机舱预设位置，所述装置包括L型支架和净空检测箱体；所述L型支架的竖直段连接风机的风机舱，水平段安装净空检测箱体，所述净空检测箱体内设置IMU传感器、激光雷达和工业相机；其中，IMU传感器采集风机叶片的姿态数据，激光雷达采集风机叶片的点云数据，工业相机采集风机叶片的图像数据；所述姿态数据、点云数据和图像数据均输入上位机，当上位机检测到风机叶片进入非安全净空区域，则停止风机工作。

作为上述装置的一种改进，所述L型支架的水平段为伸缩杆，与净空检测箱体连接处设置转轴，通过调节转轴调节净空检测箱体的视角，视角范围为0-180度。

作为上述装置的一种改进，所述L型支架的竖直段和水平段之间设置转轴，通过调节转轴调节净空检测箱体的高度。

作为上述装置的一种改进，所述激光雷达为广角雷达，雷达内设置两个不同角度的棱镜使得雷达的视场角同时覆盖风机叶片和风机塔筒。

作为上述装置的一种改进，所述净空检测箱体还包括IMU接口、LAN1接口、LAN2接口和电源接口，其中，

姿态数据通过IMU接口，点云数据和图像数据通过LAN1接口上传至上位机，所述装置通过LAN2接口与上位机通信；通过电源接口获取装置工作的电力。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

1、本实用新型的风机叶片净空检测装置安装在风机舱，克服了传统风机叶片检测装置由于放置在地面会受到地表形态和环境的影响；

2、本实用新型的风机叶片净空检测装置扫描点云数量达24w，数据采集范围广，采集频率高，采集位置精准，不会因叶片变形而降低准确性。

附图说明

图1是本实用新型的安装示意图；

图2是本实用新型的风机叶片净空检测装置主视图；

图3是本实用新型的风机叶片净空检测装置后视图。

附图标记

1、L型支架 2、净空检测箱体

3、风机舱 4、风机叶片

5、风机塔筒 6、IMU传感器

7、激光雷达 8、工业相机

9、IMU接口 10、LAN2接口

11、LAN1接口 12、电源接口

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，为风机叶片净空检测装置的安装示意图。风机叶片净空检测装置安装在风机舱预设位置。

如图2所示，包括L型支架1和净空检测箱体2；L型支架1的竖直段连接风机的风机舱3，水平段安装净空检测箱体2，安装时尽量保持水平，净空检测箱体2内设置IMU传感器6、激光雷达7和工业相机8；其中，IMU传感器6采集风机叶片4的姿态数据通过IMU接口9，激光雷达7采集风机叶片4的点云数据以及工业相机8采集风机叶片4的图像数据通过LAN1接口11，输入上位机的净空检测模块，当净空检测模块检测识别风机叶片4进入非安全净空区域，则通知风机停止工作。

L型支架1的水平段为伸缩杆，与净空检测箱体2连接处设置转轴，通过调节转轴调节净空检测箱体2的视角，范围为0-180度；L型支架1的竖直段和水平段之间设置转轴，通过调节转轴调节净空检测箱体2的高度。

激光雷达7为定制的广角雷达，实现大角度扫描覆盖。雷达采用了独特的棱镜扫描方式，使用两个棱镜，让光线从不同的方向发射雷达，使得雷达的视场角同时覆盖风机叶片4和风机塔筒5。

如图3所示，净空检测箱体2包括IMU接口9、LAN1接口11、LAN2接口10和电源接口12，其中，

姿态数据通过IMU接口9，点云数据和图像数据通过LAN1接口11上传至上位机，所述装置通过LAN2接口10与上位机通信；通过电源接口12获取装置工作的电力。

本装置安装在风机舱上，安装位置是确定的，不需要像现有技术那样的多次重复计算安装位置。能应对复杂地形，实时采集，当风机叶片进入非安全净空区域，停止风机工作，保证风机运行的安全。

风力发电是是一种很有潜力的新能源，符合政府倡导和人类发展要求，无污染的能源将是未来发展的主要趋势。本检测装置可以很好的监测风机叶片是否运行正常，实时的，自动化，智能化的检测装置可以帮助人类更好的管理大量的风机。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种风机叶片净空检测装置，安装在风机的风机舱预设位置，其特征在于，所述装置包括L型支架(1)和净空检测箱体(2)；所述L型支架(1)的竖直段连接风机的风机舱(3)，水平段安装净空检测箱体(2)，所述净空检测箱体(2)内设置IMU传感器(6)、激光雷达(7)和工业相机(8)；其中，IMU传感器(6)采集风机叶片(4)的姿态数据，激光雷达(7)采集风机叶片(4)的点云数据，工业相机(8)采集风机叶片(4)的图像数据；所述姿态数据、点云数据和图像数据均输入上位机，当上位机检测到风机叶片(4)进入非安全净空区域，则停止风机工作。

2.根据权利要求1所述的风机叶片净空检测装置，其特征在于，所述L型支架(1)的水平段为伸缩杆，与净空检测箱体(2)连接处设置转轴，通过调节转轴调节净空检测箱体(2)的视角，视角范围为0-180度。

3.根据权利要求1所述的风机叶片净空检测装置，其特征在于，所述L型支架(1)的竖直段和水平段之间设置转轴，通过调节转轴调节净空检测箱体(2)的高度。

4.根据权利要求1所述的风机叶片净空检测装置，其特征在于，所述激光雷达(7)为广角雷达，雷达内设置两个不同角度的棱镜使得雷达的视场角同时覆盖风机叶片(4)和风机塔筒(5)。

5.根据权利要求1所述的风机叶片净空检测装置，其特征在于，所述净空检测箱体(2)还包括IMU接口(9)、LAN1接口(11)、LAN2接口(10)和电源接口(12)，其中，

姿态数据通过IMU接口(9)，点云数据和图像数据通过LAN1接口(11)上传至上位机，所述装置通过LAN2接口(10)与上位机通信；通过电源接口(12)获取装置工作的电力。

Images