[发明专利]一种对风力发电设备的塔筒进行监测的系统和方法

权利要求书

1.一种对风力发电设备的塔筒进行监测的方法，所述塔筒底部的塔基平面布置有第一双轴倾角传感器，所述塔筒顶部的机舱平面布置有第二双轴倾角传感器和晃动传感器，所述方法包括步骤：

经由所述第一双轴倾角传感器获取塔基的第一双轴倾角；

至少根据所述第一双轴倾角计算塔筒顶部的静态双轴倾角；

经由所述第二双轴倾角传感器计算塔筒顶部晃动处于平衡位置时塔筒顶部的第二双轴倾角；

经由所述晃动传感器获取塔筒顶部的双轴晃动加速度；以及

至少根据所述第一双轴倾角、静态双轴倾角、第二双轴倾角和双轴晃动加速度中的一个或多个计算塔筒的状态指标，所述状态指标指示塔筒的健康状态，并包括塔基指标、塔顶指标和塔筒指标中的至少一个；其中

所述塔顶指标包括晃动平衡位移指标，所述晃动平衡位移指标为塔筒顶部晃动处于平衡位置时塔筒顶部的位移，计算塔顶指标的步骤包括：

根据所述静态双轴倾角和塔筒的绝对高度计算塔筒顶部的静态倾斜位移；

根据所述静态双轴倾角、第二双轴倾角和塔筒的绝对高度计算塔筒顶部晃动处于平衡位置时塔筒顶部的变形挠度；以及

根据所述静态倾斜位移和变形挠度计算所述晃动平衡位移指标。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述塔基指标包括塔基倾斜角指标和塔基最大沉降量指标，计算塔基指标的步骤包括：

根据所述第一双轴倾角计算所述塔基倾斜角指标；以及

根据所述塔基倾斜角指标和塔底半径计算塔基最大沉降量指标。

3.如权利要求2所述的方法，其中，根据所述第一双轴倾角计算所述塔基倾斜角指标的公式如下：

以及根据所述塔基倾斜角指标和塔底半径计算塔基最大沉降量指标的公式如下：Δr＝2R·sinα；

其中，α为塔基倾斜角指标，Δr为塔基最大沉降量指标，α_x、α_y为第一双轴倾角，R为塔底半径。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述塔顶指标还包括晃动瞬时位移指标，所述晃动瞬时位移指标为塔筒顶部晃动时塔筒顶部的瞬时位移，计算塔顶指标的步骤还包括：

至少根据所述双轴晃动加速度计算塔筒顶部的双轴晃动位移；以及

根据所述静态倾斜位移、变形挠度以及双轴晃动位移计算所述晃动瞬时位移指标。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述塔筒指标包括平均应力指标，平均应力指标为塔筒最大应力点处的平均应力，计算塔筒指标的步骤包括：

至少根据所述变形挠度和塔筒的绝对高度计算所述平均应力指标。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述塔筒指标还包括瞬时应力指标，瞬时应力指标为塔筒最大应力点处的瞬时应力，计算塔筒指标的步骤还包括：

至少根据所述变形挠度、所述双轴晃动位移和塔筒的绝对高度计算所述瞬时应力指标。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述至少根据第一双轴倾角计算静态双轴倾角的步骤包括：

根据当前机舱的偏航角判断所述第一双轴倾角传感器是否与所述第二双轴倾角传感器轴向一致；

若是，则静态双轴倾角等于第一双轴倾角；以及

若否，则根据所述第一双轴倾角和偏航角计算所述静态双轴倾角。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述根据第一双轴倾角和偏航角计算静态双轴倾角的公式如下：

其中，β_x、β_y为所述静态双轴倾角，α_x、α_y为所述第一双轴倾角，γ为所述偏航角。

9.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述第一双轴倾角传感器以其x轴方向为偏航角为0时的机舱主轴方向布置，第二双轴倾角传感器和晃动传感器以其x轴方向为当前机舱主轴方向布置。