一种基于电涡流效应的风电机组叶片净空监测系统及方法与流程

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种基于电涡流效应的风电机组叶片净空监测系统及方法。

背景技术：

风电机组叶片净空是指机组运行过程中叶片叶尖到塔筒表面的最小几何距离。目前，风电机组朝着高塔筒、长叶片的技术方向发展。随着叶片长度的增加，叶片刚度减小，在较高风速下的叶片变形量较大，在极端风况(如极端风速、风向变化，极端风剪切等)下可能出现叶尖扫塔等事故，严重影响风电机组运行安全性。因此，有必要实时在线监测叶片净空。

传统的叶片净空监测方法包括图像识别、激光测距、毫米波雷达等，叶片净空监测效果易受天气或环境(如灰尘、湿气、高压和介电材料等)的影响，可能会出现误判导致监测可靠性不高、经济性较差。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于电涡流效应的风电机组叶片净空监测系统及方法，利用电涡流传感器监测叶片净空，提高监测效果，保障机组运行安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于电涡流效应的风电机组叶片净空监测系统，包括电涡流传感器、传感器底座、环形轨道、叶尖金属以及电源，电涡流传感器通过传感器底座滑动设置在环形轨道上，环形轨道沿水平方向设置在塔筒上，叶片叶尖在其最低位置与环形轨道等高，传感器底座与环形轨道之间设置驱动机构，电源为电涡流传感器和驱动机构供电。

驱动机构的控制信号输入端连接风电机组主控系统的输出端。

所述传感器底座在远离塔筒的外侧加装c型卡箍。

所述c型卡箍与环形轨道之间设置缓冲弹簧或缓冲垫。

环形轨道采用铁路轨道的形式，靠近塔筒侧的轨道通过焊接的形式固定于塔筒上。

驱动机构包括驱动电机和滚轮，滚轮滚动地设置在轨道上，驱动电机的输出轴连接滚轮的轮轴。

环形轨道采用截面为h型钢或工字钢单轨，驱动机构包括驱动电机及滚轮，所述滚轮设置在环形轨道的上表面，驱动机构与环形轨道两侧设置限位柱，限位柱上设置轴承。

所述电源包括风力发电机提供的电源以及蓄电池，蓄电池的电能输入端连接风力发电机电能输出端以及太阳能电池板的输出端。

基于本发明所述系统的风电机组叶片净空监测方法，叶轮转动时扫过电涡流传感器所在位置时，叶尖金属与电涡流传感器产生电压信号，电涡流传感器将所述电压信号传送至风电机组主控系统中，根据所述电压信号计算得到叶片净空数据；在叶轮转动过程中，传感器底座在环形轨道上移动，与风机机舱同步偏航、同方向对风。

风电机组主控系统向驱动机构发出动作信号，驱动机构接收所述动作信号，并根据所述动作信号移动对应的距离，实现与风机机舱同步准确对风。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明通过电涡流传感器，根据法拉第电磁感应定律的基本测量原理，得到叶片叶尖金属的实时净空距离。

本发明可以实现电涡流传感器随机舱同步偏航、同方向对风，保证测量结果的准确度。本发明采用电涡流传感器监测叶片净空，测量抗干扰能力强、可靠性高，不易受天气或环境(如灰尘、湿气、高压和介电材料等)的影响。

进一步的，所述传感器底座在远离塔筒的外侧可以加装c型卡箍，用来避免极端风速下传感器底座发生侧翻。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的环形轨道的结构示意图。

图3为本发明的传感器底座的结构示意图。

其中各附图标记的含义如下：

1、电涡流传感器；2、传感器底座；3、环形轨道；4、叶尖金属；5、c型卡箍。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作更详细的说明。

参考图1，一种基于电涡流效应的风电机组叶片净空监测系统，包括电涡流传感器1、传感器底座2、环形轨道3、叶尖金属4以及电源，电涡流传感器1通过传感器底座2滑动设置在环形轨道3上，环形轨道3沿水平方向设置在塔筒上，叶片叶尖在其最低位置与环形轨道3等高，传感器底座2与环形轨道3之间设置驱动机构，电源为电涡流传感器1和驱动机构供电。

作为优选的实施例，驱动机构的控制信号输入端连接风电机组主控系统的输出端。

所述传感器底座2在远离塔筒的外侧加装c型卡箍，用来避免极端风速下传感器底座发生侧翻，提高本申请所述装置整体的稳定性。

作为可选的实施例，所述c型卡箍与环形轨道之间设置缓冲弹簧或缓冲垫，避免出现极端天气时能将外力缓冲，避免绕组线圈1与运动底座2受过大瞬间应力。

环形轨道采用铁路轨道的形式，靠近塔筒侧的轨道通过焊接的形式固定于塔筒上，所述轨道形式结构简单，运行可靠，而且便于安装和调整。

驱动机构包括驱动电机和滚轮，滚轮滚动地设置在轨道上，驱动电机的输出轴连接滚轮的轮轴，易于实现远程自动控制。

所述传感器底座配备运动控制系统，能够接收风电机组主控信息，得到机舱实时偏航角度，保证电涡流传感器与机舱同步偏航以及同方向对风。

环形轨道3采用截面为h型钢或工字钢单轨，驱动机构包括驱动电机及滚轮，所述滚轮设置在环形轨道3的上表面，驱动机构与环形轨道3两侧设置限位柱，限位柱上设置轴承。

所述电源包括风力发电机提供的电源以及蓄电池，蓄电池的电能输入端连接风力发电机电能输出端以及太阳能电池板的输出端。

基于本发明所述系统的风电机组叶片净空监测方法，叶轮转动时扫过电涡流传感器1所在位置时，叶尖金属与电涡流传感器1产生电压信号，电涡流传感器1将所述电压信号传送至风电机组主控系统中，根据所述电压信号计算得到叶片净空数据；在叶轮转动过程中，传感器底座2在环形轨道3上移动，与风机机舱同步偏航、同方向对风；具体的，风电机组主控系统向驱动机构发出动作信号，驱动机构接收所述动作信号，并根据所述动作信号移动对应的距离，实现与风机机舱同步准确对风。

如图1所示，所述叶片叶尖部位的材料包含导电金属，电涡流传感器固定于传感器底座上，传感器底座通过类似火车车轮的结构置于环形轨道上，带动电涡流传感器围绕塔筒实现360度环向运动。

所述传感器底座配备运动控制系统，能够接收风电机组主控系统的信息或指令，得到机舱实时偏航角度，保证电涡流传感器与机舱同步偏航以及同方向对风。

参考图2和图3，所述环形轨道采用类似铁路轨道的形式，靠近塔筒侧的轨道通过焊接的形式固定于塔筒上。

作为一可选实施例，所述电涡流传感器通过电缆通电，电缆吊挂于环形轨道外侧下方。

本发明的基于电涡流效应的风电机组叶片净空监测方法，风电机组运行过程中，当叶片的叶尖金属掠过塔筒时，通过随机舱同步偏航的电涡流传感器，根据法拉第电磁感应定律的基本测量原理得到叶片净空距离。

本发明所述系统通过电涡流传感器，根据法拉第电磁感应定律的基本测量原理，得到叶片叶尖金属的实时净空距离；系统可以实现电涡流传感器随机舱同步偏航、同方向对风，保证测量结果的准确度；系统测量抗干扰能力强、可靠性高，不易受天气或环境如灰尘、湿气、高压和介电材料等的影响。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。