[发明专利]一种风电机组叶片与塔筒净空的监测与控制方法

说明书

本发明公开了一种风电机组叶片与塔筒净空的监测与控制方法，包括步骤：第一步、在风电机组机舱的预设位置，安装第一激光测距传感器和第二激光测距传感器；第二步、第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，分别发出激光检测光束，实时测量第一激光测距传感器和第二激光测距传感器与激光检测光束遇到的外部障碍物之间的距离；第三步、当第一激光测距传感器或第二激光测距传感器与外部障碍物之间的距离，位于预设有效检测距离范围内时，判断是风电机组叶片的叶尖进入了警戒范围，触发执行预设的控制操作。本发明能够对风电机组叶片叶尖与塔筒的净空进行有效的监测与控制，显著降低风电机组叶片叶尖与塔筒碰撞的风险，从而降低风电机组的运行风险。

技术领域

本发明涉及风力发电机控制技术领域，特别是涉及一种风电机组叶片与塔筒净空的监测与控制方法。

背景技术

目前，随着风电机组单机功率的不断增大，叶片的长度不断增加，风电机组叶片叶尖与塔筒的净空越来越难保证(该净空是指风力发电机的轮毂转动时，叶片扫过塔筒时，叶尖部位距离塔筒壁的最小几何距离)。这时候，一旦高速旋转的叶片的叶尖与塔筒发生碰撞，将面临机毁塔倒的风险，造成巨大的财产损失，还有可能危及生命安全。

德国船级社(GL)风电机组设计认证规范规定：风电机组叶尖与塔筒壁的最小距离(即净空)，相对于叶片不变形的状态下的距离，在机组运行状态下，不得小于30％，在机组顺桨停机状态下，不得小于5％。

在风电机组接近额定风速，但还没有开始变桨的运行工况下，叶片受到的推力最大，在这种情况下，叶片向机组后方产生的弯曲变形最大，同时机舱出现最大的水平向后位移，机舱还会出现最大的向前低头的角度，这三个因素的影响相互相叠加，会使叶片的叶尖距离塔筒的距离最小。通过控制叶片向90°方向收桨(即将叶片调整到与风轮旋转面成90度桨距角)，可以有效的降低叶片前后方向的柔性，降低叶片的变形量，提高叶片的叶尖到塔筒壁之间的距离。

虽然目前在风机设计阶段，对各种可能引起风险的工况做了模拟计算。但是，由于风电机组的安装、运行环境千差万别，目前还没有一种可靠的技术手段，能够对风电机组叶片叶尖与塔筒的净空进行有效的监测与控制，降低风电机组叶片叶尖与塔筒碰撞的风险，并且为机组设计环节降低压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电机组叶片与塔筒净空的监测与控制方法，其能够对风电机组叶片叶尖与塔筒的净空进行有效的监测与控制，显著降低风电机组叶片叶尖与塔筒碰撞的风险，从而降低风电机组的运行风险，具有重大的实践意义。

为此，本发明提供了一种风电机组叶片与塔筒净空的监测与控制方法，包括以下步骤：

第一步、在风电机组机舱的预设位置，安装第一激光测距传感器和第二激光测距传感器；

第二步、第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，分别发出激光检测光束，实时测量第一激光测距传感器和第二激光测距传感器与激光检测光束遇到的外部障碍物之间的距离；

第三步、当第一激光测距传感器或第二激光测距传感器与外部障碍物之间的距离，位于预设有效检测距离范围内时，判断是风电机组叶片的叶尖进入了警戒范围，触发执行预设的控制操作。

其中，风电机组包括垂直于地面的塔筒，塔筒的顶部设置有机舱；

第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，安装在机舱的底部，并且位于塔筒正前方的机舱的中轴线A上；

第一激光测距传感器比第二激光测距传感器，更加靠近塔筒的筒壁。

其中，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器分别与风电机组的主控制器通过信号线相连接；

第一激光测距传感器和第二激光测距传感器的检测信号，直接输出给风电机组的主控制器。

其中，第二激光测距传感器与塔筒的筒壁之间的距离，小于200毫米。