一种辅助风电机组的结冰监测系统及方法技术方案

本发明专利技术的一种辅助风电机组的结冰监测系统及方法，系统包括数据采集装置、信号传输及处理模块、主控系统，所述数据采集装置为结冰传感器，所述信号传输及处理模块包括数据连接线和控制柜，用于对采集的数据进行传输及处理，判断是否出现结冰；所述主控系统接收结冰判断结果，发送结冰报警信号，并对风力发电机组进行必要的安全控制；结冰传感器设置在机舱顶部；选取与叶根同海拔高度、静止不运动的机舱顶部，当其监测到结冰信号时，此时给出结冰预警，成本较低，运行可靠，不易受安装环境的影响；不需要在叶片表面安装结冰传感器，避免传感器的安装对叶片性能造成影响；可以实时监测与预警结冰状态，有效保障风力发电机组的安全稳定运行。稳定运行。稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助风电机组的结冰监测系统及方法


[0001]本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种辅助风电机组的结冰监测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着在寒冷潮湿地区安装的风力发电机组规模的不断扩大，风电机组叶片结冰问题日益突出。叶片结冰后，其外部形状会发生变化，相应的气动性能及载荷分布也发生变化，导致机组发电效率降低，甚至会引发安全事故。因此，有必要为风电机组安装结冰监测系统，以便及时预警、保障安全。
[0003]目前风电机组结冰监测方法主要有电学法、机械法、光学法及波导法。基于上述监测方法及相应监测原理产生了各种形式的结冰监测传感器。但是，目前的结冰传感器6多是安装于风电机组的叶片表面，安装及后续维护不便，成本也较高，监测效果也有待提高；甚至，如果传感器在叶片表面的安装不合理，将会破坏叶片气动特性，影响机组正常发电效率。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种辅助风电机组的结冰监测系统，选取与叶根同海拔高度、静止不运动的机舱顶部，通过在机舱顶部安装结冰传感器，监测到结冰信号，可以辅助监测和保障风电机组的安全。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种辅助风电机组的结冰监测系统，包括数据采集装置、信号传输及处理模块、主控系统，所述数据采集装置为结冰传感器，所述信号传输及处理模块包括数据连接线和控制柜，用于对采集的数据进行传输及处理，判断是否出现结冰；所述主控系统接收结冰判断结果，发送结冰报警信号，并对风力发电机组进行必要的安全控制；结冰传感器设置在机舱顶部；结冰传感器上设置加热丝，所述加热丝通过电缆接入风力发电机机舱控制柜。
[0006]结冰传感器采用光学式、电学式或机械式结冰传感器。
[0007]结冰传感器为超声结冰传感器，基于超声共振的测量原理，当传感器上结冰后其超声波信号将衰减来判断结冰。
[0008]结冰传感器设置在机舱顶部风速风向仪的安装支架上。
[0009]结冰传感器远离风力发电机冷却系统排气口。
[0010]机舱顶部的环形避雷器包围结冰传感器。
[0011]所述加热丝的加热温度不超过10℃。
[0012]结冰传感器设置有两个。
[0013]基于本专利技术所述结冰监测系统的监测方法，结冰传感器采集到结冰信息，并将所述信息反馈至控制柜，控制柜发出结冰报警信号，根据所述结冰报警信号对风力发电机组进行必要的安全控制；控制柜接收到融冰信号时，开启加热丝对结冰传感器进行加热融冰。
[0014]开启加热丝仅对其中一个结冰传感器表面进行融冰，融冰后在设定时间内不结冰，则对另一个结冰传感器表面加热融冰。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术系统结构简单，运行可靠，不易受安装环境的影响；本专利技术不需要在叶片表面安装结冰传感器，避免传感器的安装对叶片性能造成影响；选取与叶根同海拔高度、静止不运动的机舱顶部，通过在机舱顶部安装结冰传感器，监测到结冰信号，可以辅助监测和保障风电机组的安全稳定运行；安装及后续维护方便，还能降低成本，监测效果更好，而且在结冰传感器外部设置电热丝，能对结冰进行融化，在外部温度还不足以融化结冰，但其实已经不具备再结冰条件的情况下，能监测到更准确的信息，避免结冰传感器持续收到结冰信号，影响风机运行决策。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的整体结构示意图。
[0017]其中各附图标记的含义如下：1、叶片；2、机舱；3、风速仪；4、风向仪；5、风速风向仪支架；6、结冰传感器；7、环形避雷器。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0020]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0021]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0022]如图1所示，一种辅助风电机组的结冰监测系统，包括数据采集装置、信号传输及处理模块、主控系统，所述数据采集装置为结冰传感器6；所述信号传输及处理模块包括数据连接线和控制柜，用于对采集的数据进行传输及处理，判断是否出现结冰；所述主控系统接收结冰判断结果，发送结冰报警信号，对风力发电机组进行预设的安全控制；结冰传感器6上设置加热丝，所述加热丝通过电缆接入风力发电机机舱控制柜，结冰传感器6具备自身电加热除冰功能，当其监测到结冰后，结冰传感器6加热自身，以去除积聚在其传感器表面
上的冰，不会影响下次监测结冰工况。
[0023]结冰传感器6基于超声共振的测量原理，当传感器上结冰后其超声波信号将衰减，据此可判断结冰；结冰传感器6集成在机舱风速、风向仪的安装支架上，安装支架固定在机舱2顶部。
[0024]结冰传感器6远离风力发电机冷却系统排气口，确保其不受风力发电机冷却系统排出的热空气的影响。
[0025]环形避雷器7包围所述结冰传感器6，确保结冰传感器6在有效的避雷范围内。
[0026]所述结冰传感器6分别通过数据连接线、电缆线引入风力发电机机舱控制柜，一方面将采集到的信号通过机舱控制柜进一步传输到风电场主控制室，另一方面由机舱控制柜供电以启动结冰传感器6自身的加热除冰功能。
[0027]结冰传感器6设置两个，开启加热丝对其中一个结冰传感器6表面进行融冰，如果融冰后的结冰传感器设定时间内再次结冰，则仅对其进行加热融冰；如果融冰后在设定时间内不结冰，则对另一个结冰传感器表面加热融冰，两个同时进行结冰监测。结冰传感器6在结冰状态下，不主动融冰，能够感知到环境是否具备融冰条件，为风机运行提供参考数据。
[0028]结冰传感器6采用光学式、电学式或机械式结冰传感器，均优选采用市售产品。结冰传感器6分别通过数据连接线、电缆线引入风力发电机机舱控制柜，一方面将采集到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助风电机组的结冰监测系统，其特征在于：包括数据采集装置、信号传输及处理模块、主控系统，所述数据采集装置为结冰传感器(6)，所述信号传输及处理模块包括数据连接线和控制柜，用于对采集的数据进行传输及处理，判断是否出现结冰；所述主控系统接收结冰判断结果，发送结冰报警信号，并对风力发电机组进行必要的安全控制；结冰传感器(6)设置在机舱顶部，结冰传感器(6)上设置加热丝，所述加热丝通过电缆接入风力发电机机舱控制柜。2.根据权利要求1所述的辅助风电机组的结冰监测系统，其特征在于：结冰传感器(6)采用光学式、电学式或机械式结冰传感器。3.根据权利要求1所述的辅助风电机组的结冰监测系统，其特征在于：结冰传感器(6)为超声结冰传感器，基于超声共振的测量原理，当传感器上结冰后其超声波信号将衰减来判断结冰。4.根据权利要求1所述的辅助风电机组的结冰监测系统，其特征在于：结冰传感器(6)设置在机舱顶部风速风向仪的安装支架上。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，王玉玉，沙德生，李芊，邹歆，梁晏萱，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：