CN216748079U - 一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用涉及的一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，包括塔筒、连接在塔筒上端的机舱以及连接在机舱上的风机扇叶，机舱内安装有双板夹角雷达，双板夹角雷达包括具有雷达天线的第一雷达板和第二雷达板，第一雷达板的监测角度为α，第二雷达板的监测角度为β，α与β的角度和为初始状态下风机扇叶与塔筒之间的夹角，第一雷达板和第二雷达板的夹角为θ，其中，θ＝(α+β)/2，第一雷达板连接有报警模块，第二雷达板连接有紧急制动模块。可实时监控扇叶变形弯曲程度，在第一雷达板监测到风机扇叶输出报警信号，在第二监测板监测到风机扇叶时进行停机，避免扇叶撞击塔筒带来的损失。

Description

一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置

技术领域

本实用新型涉及车载雷达领域，具体的是一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置。

背景技术

对于风力发电，一些地区是以低风速发电为主的，在低风速地区为了最大可能的捕捉风动能，高塔筒、长叶片是低风速风机的标配。

随着风力发电机越来越大，已经从多年前1MW的发电功率提升到目前7MW以上的发电功率，风力发电机的结构产生了很大的变化，其中叶片的长度也从20米左右提升到80米以上。伴随叶片长度的提升，叶片在运行中产生的变形量就越来越大，为了保证风力发电机的安全运行，叶片变形后应保持叶片与塔筒有一个最小安全距离，即叶片最小净空距离。

为了尽可能的保障风力发电机的捕风效率，需要叶片最大限度的在安全条件下承载风力，因此对叶片的净空距离监测可以保障叶片与风力发电机的运行安全，同时也能为风力发电机的发电功率提供有效支撑。

目前尚无有效的净空监测手段，有的厂家采用在风力发电机机舱顶部安装激光测距设备来监测叶片净空，但实际监测效果差，不能有效监测叶片的净空距离，同时激光测距设备还会受到雨、雾、沙尘、雾霾、低温等极端天气环境的影响，从而使得监测功能失效；尤其是在大风(台风)天气，风力发电机运行必须严密监测叶片净空，但激光测距设备此时也是最容易失效的时候，这样就会对风机发电机组造成巨大的风险，严重的会导致叶片与塔架撞击发生风力发电机倒塌事故。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型实施例提供了一种通过相位同步将多雷达级联实现探测扩展的装置，可实时监控扇叶变形弯曲程度，避免扇叶撞击塔筒带来的损失。

本申请实施例公开了：一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，包括塔筒、连接在塔筒上端的机舱以及连接在机舱上的风机扇叶，所述机舱内安装有伸出所述机舱用于监测所述风机扇叶的位置的双板夹角雷达，所述双板夹角雷达包括具有雷达天线的第一雷达板和第二雷达板，所述第一雷达板监测的范围靠近所述风机扇叶且所述第一雷达板的监测角度为α，所述第二雷达板监测的范围靠近所述塔筒且所述第二雷达板的监测角度为β，α与β的角度和为初始状态下风机扇叶与塔筒之间的夹角，所述第一雷达板和所述第二雷达板的夹角为θ，其中，θ＝(α+β)/2，所述第一雷达板连接有当第一雷达板监测到风机扇叶时发出报警的报警模块，所述第二雷达板连接有当第二雷达板监测到风机扇叶时对风机扇叶进行制动的紧急制动模块。

进一步地，所述报警模块通过有线或无线的方式与所述第一雷达板信号连接，所述紧急制动模块通过有线或无线的方式与所述第二雷达板信号连接。

进一步地，所述双板夹角雷达还包括安装壳体，所述第一雷达板和所述第二雷达板均设置在所述安装壳体内。

进一步地，所述安装壳体包括雷达安装板和连接在所述雷达安装板上的雷达安装罩，所述雷达安装罩的厚度为所述雷达天线的半波长的整数倍，所述雷达安装板连接在所述塔筒的侧面。

进一步地，所述雷达安装板的外表面开设有若干个散热凹槽。

进一步地，所述紧急制动模块包括用于对所述风机扇叶的转动轴进行紧急制动的制动机构。

进一步地，所述雷达安装罩内设置有用于对所述第一雷达板和所述第二雷达板进行加热的加热丝。

进一步地，所述雷达安装板的天线安装面与雷达安装罩之间的间距为雷达天线的半波长的整数倍。

本实用新型的有益效果如下：可实时监控扇叶变形弯曲程度，在第一雷达板监测到风机扇叶输出报警信号，在第二监测板监测到风机扇叶时进行停机，避免扇叶撞击塔筒带来的损失，增加加热及散热功能能够提高监测的稳定性和可靠性，可适应多种恶劣环境；通过改变第一雷达板和第二雷达板之间的夹角θ°可适应不同型号及高度的风力发电机场景。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是风机扇叶的安装结构示意图。

图2是双板夹角雷达的结构示意图。

图3是双板夹角雷达的俯视结构示意图。

图4是图3的A-A截面图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，在本实用新型一较佳实施例中的一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，包括塔筒1、连接在塔筒1上端的机舱2以及连接在机舱2上的风机扇叶 3，所述机舱2内安装有伸出所述机舱2用于监测所述风机扇叶3的位置的双板夹角雷达4，所述双板夹角雷达4包括具有雷达天线的第一雷达板41和第二雷达板42，所述第一雷达板 41监测的范围靠近所述风机扇叶3且所述第一雷达板41的监测角度为α，所述第二雷达板 42监测的范围靠近所述塔筒1且所述第二雷达板42的监测角度为β，α与β的角度和为初始状态下风机扇叶3与塔筒2之间的夹角，所述第一雷达板41和所述第二雷达板42的夹角为θ，其中，θ＝(α+β)/2，所述第一雷达板41连接有当第一雷达板41监测到风机扇叶 3时发出报警的报警模块(未图示)，所述第二雷达板42连接有当第二雷达板42监测到风机扇叶时对风机扇叶3进行制动的紧急制动模块(未图示)。

在上述实施例中，为了方便在监测到风机扇叶3进入第一雷达板41或第二雷达板42的监测范围时，及时发出报警信号或对风机扇叶3进行制动，所述报警模块通过有线或无线的方式与所述第一雷达板41信号连接，所述紧急制动模块通过有线或无线的方式与所述第二雷达板42信号连接。

在上述实施例中，为了方便对第一雷达板41或第二雷达板42，所述双板夹角雷达4还包括安装壳体43，所述第一雷达板41和所述第二雷达板42均设置在所述安装壳体43内。

在上述实施例中，所述安装壳体43包括雷达安装板431和连接在所述雷达安装板431 上的雷达安装罩432，所述雷达安装罩432的厚度为所述雷达天线的半波长的整数倍，所述安装板431连接在所述塔筒1的侧面。

在上述实施例中，为了方便对安装壳体43进行散热，所述雷达安装板431的外表面开设有若干个散热凹槽。

在上述实施例中，所述紧急制动模块包括用于对所述风机扇叶3的转动轴进行紧急制动的制动机构(未图示)，当第二雷达板42监测到风机扇叶3时，通过制动机构对风机扇叶3 的转动轴进行制动，从而实现对风机扇叶3进行制动。

在上述实施例中，为了保证第一雷达板41和第二雷达板42在低温环境下能够正常运行，所述雷达安装罩432内设置有用于对所述第一雷达板41和所述第二雷达板42进行加热的加热丝(未图示)。

在上述实施例中，所述雷达安装板431的天线安装面与雷达安装罩432之间的间距为雷达天线的半波长的整数倍。

在实际实施过程中，在风力发电机舱合适位置安装77GHz的双板夹角雷达，朝下探测，第一雷达板41的FOV探测区域α，第二雷达板42的FOV探测区域β。当强风天气时，迎风的风机扇叶3发生弯曲变形，此时雷达可实时探测风机扇叶3的叶尖距塔筒的净空值。当叶尖弯曲至β区域时，可进行报警输出；当叶尖弯曲至区域α时，则对风机扇叶3进行紧急制动。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，包括塔筒、连接在塔筒上端的机舱以及连接在机舱上的风机扇叶，其特征在于：所述机舱内安装有伸出所述机舱用于监测所述风机扇叶的位置的双板夹角雷达，所述双板夹角雷达包括具有雷达天线的第一雷达板和第二雷达板，所述第一雷达板监测的范围靠近所述风机扇叶且所述第一雷达板的监测角度为α，所述第二雷达板监测的范围靠近所述塔筒且所述第二雷达板的监测角度为β，α与β的角度和为初始状态下风机扇叶与塔筒之间的夹角，所述第一雷达板和所述第二雷达板的夹角为θ，其中，θ＝(α+β)/2，所述第一雷达板连接有当第一雷达板监测到风机扇叶时发出报警的报警模块，所述第二雷达板连接有当第二雷达板监测到风机扇叶时对风机扇叶进行制动的紧急制动模块。

2.根据权利要求1所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述报警模块通过有线或无线的方式与所述第一雷达板信号连接，所述紧急制动模块通过有线或无线的方式与所述第二雷达板信号连接。

3.根据权利要求1所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述双板夹角雷达还包括安装壳体，所述第一雷达板和所述第二雷达板均设置在所述安装壳体内。

4.根据权利要求3所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述安装壳体包括雷达安装板和连接在所述安装板上的雷达安装罩，所述雷达安装罩的厚度为所述雷达天线的半波长的整数倍，所述安装板连接在所述塔筒的侧面。

5.根据权利要求4所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述雷达安装板的外表面开设有若干个散热凹槽。

6.根据权利要求5所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述紧急制动模块包括用于对所述风机扇叶的转动轴进行紧急制动的制动机构。

7.根据权利要求6所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述雷达安装罩内设置有用于对所述第一雷达板和所述第二雷达板进行加热的加热丝。

8.根据权利要求7所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述雷达安装板的天线安装面与雷达安装罩之间的间距为雷达天线的半波长的整数倍。

9.根据权利要求1所述的基于双板可变夹角的77GHz雷达的风力发电机监测装置，其特征在于：所述双板夹角雷达通过可拆卸连接在所述机舱内的安装支架上。

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