风力发电机组及其运行工况的检测方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风力发电机组及其运行工况的检测方法、装置及系统，该检测装置包括：激光发射器、光电感应板及检测设备，其中，激光发射器与光电感应板对应设置，激光发射器向光电感应板发射激光射线；光电感应板接收激光射线，根据激光射线生成光斑数据信号，并将光斑数据信号发送至检测设备；检测设备根据光斑数据信号判断风力发电机组的基础是否产生沉降，和/或风力发电机组的塔筒是否产生变形或倾斜。通过实施本发明专利技术，能够实现自动实时检测过程，无需人工参与，避免了由于人工检测带来的测量误差；同时，由于无需使用传感器进行测量，避免了温度对测量结果的影响，进一步提高了检测的精度，能够更加准确地反映风力发电机组的状态。

Detection method, device and system for wind turbines and their working conditions

The invention discloses a detection method, device and system for a wind turbine and its operating conditions. The detection device includes a laser emitter, a photoelectric induction board and a detection device, in which a laser emitter corresponds to a photoelectric induction board, a laser emitter emits laser rays to the photoelectric induction board, and a photoelectric induction board. Receive the laser ray, generate the spot data signal according to the laser ray, and send the spot data signal to the detection equipment; the detection equipment judges whether the foundation of the wind turbine generates settlement or whether the tower of the wind turbine generates deformation or inclination according to the spot data signal. Through the implementation of the invention, the automatic real-time detection process can be realized without manual participation, and the measurement error caused by manual detection can be avoided; at the same time, the influence of temperature on the measurement result can be avoided, the detection accuracy can be further improved, and the wind force can be more accurately reflected, because the sensor is not needed for measurement. The state of generating units.

【技术实现步骤摘要】
风力发电机组及其运行工况的检测方法、装置及系统
本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种风力发电机组及其运行工况的检测方法、装置及系统。
技术介绍
伴随风力发电机组技术的发展，水平轴风力发电机组单机容量越来越大，风力发电机组的高度越来越高。对于风力发电机组来说，作为主要的结构布局的塔筒(或称塔架)和基础的安全性已经变得越来越重要。风力发电机组的塔筒(或称塔架)承受着来自机组顶部的推力、弯矩和扭矩负荷等复杂多变的载荷。风力发电机组的塔筒(或称塔架)过大的变形/倾斜会影响风力发电机组的正常运行，严重的还会产生安全事故，因此，需要对塔筒(或称塔架)倾斜变形进行实时测量监测。风力发电机组的基础也是风力发电机组中的重要承重部件之一。风力发电机组作为高耸的构筑物，对基础的沉降尤其是对不均匀沉降的要求很高，若基础不均匀沉降量过大，则会影响整个风力发电机组的正常工作甚至出现整机倒塌事故，为了防止出现事故，目前大部分风力发电机组需要定期对基础进行不均匀沉降观测。目前，对于塔筒的变形/倾斜或对基础不均匀沉降的测量技术中，主要采用人工测量方法和设备测量法。其中，人工测量方法，是使用测量仪对塔筒或基础承台上进行高程测量，在观测及计算等一系列工作中，架设仪器、测量、记录、对比计算等过程中都有可能出现误差，对机组运行带来一定的隐患。而设备测量法，多是使用倾角和加速度传感器对塔筒的变形/倾斜或对基础不均匀沉降进行测量，但传感器受温度影响较大，必须做温度补偿，如果补偿不当容易造成测量数据的较大偏差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种风力发电机组及其运行工况的检测方法、装置及系统，以解决现有的测量方法存在的误差较大的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种发电机组运行工况的检测装置，该检测装置主要包括：激光发射器、光电感应板及检测设备，该激光发射器与光电感应板对应设置，通过激光发射器向光电感应板发射激光射线；光电感应板接收到激光发射器发射的激光射线，根据激光射线在光电感应板上的光斑生成光斑数据信号，并将光斑数据信号发送至检测设备；检测设备则可根据光斑数据信号的位置信息来判断风力发电机组的基础是否产生沉降，和/或风力发电机组的塔筒是否产生变形或倾斜。本专利技术实施例的风力发电机组运行工况的检测装置，能够实现自动实时检测过程，无需人工参与，避免了由于人工检测带来的测量误差；同时，由于无需使用传感器进行测量，避免了温度对测量结果的影响，进一步提高了检测的精度，能够更加准确地反映风力发电机组的状态。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，该光电感应板设置于发电机组的法兰维护平台上和/或基础承台上。其中，设置于法兰维护平台上的光电感应板主要用于检测发电机组塔筒的倾斜/变形情况；设置于基础承台上的光电感应板则主要用于检测发电机组基础的沉降情况。结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，在初始安装时，激光发射器发射的激光射线与发电机组的纵轴轴线平行或重合，且激光射线在光电感应板的光斑位于光电感应板的基准点上。使得检测装置具有初始的检测状态，以光电感应板的基准点为参考，检测激光射线的投射点是否产生偏移。结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，该检测装置还包括：支架，架设于光电感应板上方，激光发射器悬垂安装在支架顶端，与光电感应板相对应。该支架主要用于对基础承台进行检测时，通过连接线悬垂激光发射器。当基础承台因沉降产生细微的偏移时，能够通过悬垂状态及时反馈。结合第一方面或第一方面任意一种实施方式，在第一方面第四实施方式中，光斑数据信号包括：激光射线在光电感应板的光斑在光电感应板上的位置信号，该检测设备包括：偏移量计算模块，用于根据位置信号计算发电机组的偏移量；工况判定模块，用于判断偏移量是否大于或等于预设值；当偏移量大于或等于预设值时，判定风力发电机组的塔筒产生变形/倾斜，和/或判定风力发电机组的基础产生沉降。基于光电感应板上的光斑信号的位置计算得到塔筒或基础承台的偏移量，从而能够及时检测出风力发电机组的塔筒产生变形/倾斜/倾斜或基础承台产生沉降的情况，当偏移量超过阈值范围时，则可判定机组的塔筒产生变形/倾斜，和/或基础承台产生沉降，有可能威胁到风力发电机组的正常运行。结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，该位置信号包括：光斑在光电感应板上的X轴方位信号及Y轴方位信号；偏移量计算模块包括：偏差距离计算子模块，用于根据X轴方位信号及Y轴方位信号计算光斑与光电感应板上XY轴交叉点的偏差距离。以光电感应板的XY轴交叉点作为基准点，检测激光射线在光电感应板上的X轴、Y轴的方位信号，并根据该方位信号计算偏差距离，从而得到偏移量，作为判断风力发电机组运行工况的依据。结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，该偏移量计算模块还包括：偏移角度计算模块，用于根据激光发射器、光电感应板间的实际距离及偏差距离计算偏移角度；偏移距离计算模块，用于根据偏移角度及实际距离计算水平偏移距离。结合根据X轴方位信号及Y轴方位信号计算光斑与基准点(XY轴交叉点)的偏差距离，以及激光发射器、光电感应板间的实际距离计算偏移角度，并进一步结合偏移角度计算水平偏移距离，能够计算得到风力发电机组的塔筒和/或基础承台的水平偏移量，能够更加准确地计算得到发电机组的实际偏移状况，使相关工作人员更加一目了然，清楚地了解风力发电机组的运行工况。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种发电机组，包括：基础承台、数据节点电路、塔筒法兰维护平台、多个塔筒段及如第一方面或第一方面任意一种实施方式所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其中，各塔筒段之间通过连接法兰连接，底端的塔筒通过连接法兰与基础承台连接，该基础承台用以承载其上的多个塔筒段；塔筒法兰维护平台设置于各塔筒段中，用以作为工作人员检修连接法兰的平台；该风力发电机组运行工况的检测装置分别设置于各塔筒法兰维护平台上和/或基础承台上；数据节点电路与至少一对光电感应板及激光发射器连接，以将光斑数据信号发送至检测设备进行检测。本专利技术实施例的风力发电机组，由于搭载有风力发电机组运行工况的检测装置，能够实现自动实时检测过程，无需人工参与，避免了由于人工检测带来的测量误差；同时，由于无需使用传感器进行测量，避免了温度对测量结果的影响，进一步提高了检测的精度，能够更加准确地反映风力发电机组的状态。结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，上述的数据节点电路包括：供电电路、激光控制电路、控制管理电路及光电感应板信号处理电路，其中，供电电路与电源连接，用于对激光发射器、光电感应板和数据节点电路进行供电；激光控制电路与激光发射器连接，用于控制激光发射器的启停；光电感应板信号处理电路分别与光电感应板及控制管理电路连接，用于处理来自光电感应板的光斑数据信号，并将处理后的光斑数据信号发送至控制管理电路；控制管理电路与光电感应板信号处理电路连接，用于获取光电感应板信号处理电路传输的处理后的光斑数据信号，并将处理后的光斑数据信号传输至外接的控制器。通过数据节点电路中的各个子电路的协同工作，可控制激光发射器的工作和接收光电感应板的XY轴数据信号，同时根据XY轴数据信号计算激光斑在光电感应板上的位置及方位信息。结合第二方面，在第二方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，包括：激光发射器(11)、光电感应板(12)及检测设备(100)，其中，所述激光发射器(11)与所述光电感应板(12)对应设置，所述激光发射器(11)向所述光电感应板(12)发射激光射线；所述光电感应板(12)接收所述激光射线，根据所述激光射线生成光斑数据信号，并将所述光斑数据信号发送至所述检测设备(100)；所述检测设备(100)根据所述光斑数据信号判断所述风力发电机组的基础是否产生沉降，和/或所述风力发电机组的塔筒是否产生变形或倾斜。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，包括：激光发射器(11)、光电感应板(12)及检测设备(100)，其中，所述激光发射器(11)与所述光电感应板(12)对应设置，所述激光发射器(11)向所述光电感应板(12)发射激光射线；所述光电感应板(12)接收所述激光射线，根据所述激光射线生成光斑数据信号，并将所述光斑数据信号发送至所述检测设备(100)；所述检测设备(100)根据所述光斑数据信号判断所述风力发电机组的基础是否产生沉降，和/或所述风力发电机组的塔筒是否产生变形或倾斜。2.根据权利要求1所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，所述光电感应板(12)设置于所述风力发电机组的法兰维护平台(10)上和/或基础承台(3)上。3.根据权利要求2所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，初始安装时，所述激光发射器(11)发射的激光射线与所述风力发电机组的纵轴轴线平行或重合，且所述激光射线在所述光电感应板(12)的光斑位于所述光电感应板(12)的基准点上。4.根据权利要求3所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，还包括：支架(14)，架设于所述光电感应板(12)上方，所述激光发射器(11)悬垂安装在所述支架(14)顶端，与所述光电感应板(12)相对应。5.根据权利要求1-4中任一项所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，所述光斑数据信号包括：所述激光射线在所述光电感应板(12)的光斑在所述光电感应板(12)上的位置信号，所述检测设备(100)包括：偏移量计算模块，用于根据所述位置信号计算所述风力发电机组的偏移量；工况判定模块，用于判断所述偏移量是否大于或等于预设值；当所述偏移量大于或等于所述预设值时，判定所述风力发电机组的塔筒产生变形或倾斜，和/或，判定所述风力发电机组的基础产生沉降。6.根据权利要求5所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，所述位置信号包括：所述光斑在所述光电感应板(12)上的X轴方位信号及Y轴方位信号；所述偏移量计算模块包括：偏差距离计算子模块，用于根据所述X轴方位信号及Y轴方位信号计算所述光斑与所述光电感应板(12)上XY轴交叉点的偏差距离。7.根据权利要求6所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其特征在于，所述偏移量计算模块还包括：偏移角度计算模块，用于根据所述激光发射器(11)、光电感应板(12)间的实际距离及所述偏差距离计算偏移角度；偏移距离计算模块，用于根据所述偏移角度及实际距离计算水平偏移距离。8.一种风力发电机组，其特征在于，包括：基础承台(3)、塔筒法兰维护平台(10)、数据节点电路(13)、多个塔筒段及如权利要求1-7中任一项所述的风力发电机组运行工况的检测装置，其中，各所述塔筒段之间通过连接法兰(7)连接，底端的塔筒段通过连接法兰(7)与所述基础承台(3)连接；所述基础承台(3)用以承载所述多个塔筒段；所述塔筒法兰维护平台(10)设置于各个所述塔筒段中；所述风力发电机组运行工况的检测装置分别设置于各所述塔筒法兰维护平台(10)上和/或所述基础承台(3)上；所述数据节点电路(13)与至少一对所述光电感应板(12)及激光发射器(11)连接，以将所述光斑数据信号发送至所述检测设备(100)。9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述数据节点电路(13)包括：供电电路、激光控制电路、控制管理电路及光电感应板信号处理电路，其中，所述供电电路与电源连接，用于对所述激光发射器(11)、光电感应板(12)和数据节点电路(13)进行供电；所述激光控制电路与所述激光发射器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65